Anwendung von Ringklemmern in Verteilersystemen
Mit der stetigen wirtschaftlichen Entwicklung und dem zunehmenden Einfluss von Elektrizität auf das Leben der Menschen, insbesondere in städtischen Gebieten mit hoher Lastdichte, ist die Zuverlässigkeit der Stromversorgung besonders wichtig. Das Aufbauen eines Verteilnetzes, das hauptsächlich auf einer Ringstruktur basiert, kann die Zuverlässigkeit der Stromversorgung effektiv verbessern, die Versorgungskontinuität sicherstellen und den Einfluss von Ausfällen von Verteilgeräten und Wartungsunterbrechungen minimieren. Als Schlüsselgerät im Ringbetriebsmodus wird die Ringverteileinheit (RMU) aufgrund ihrer Vorteile wie einfache Struktur, kompakte Größe, geringe Kosten und die Fähigkeit, die Versorgungsparameter, Leistung und Sicherheit zu verbessern, weit verbreitet in Verteil- und Kompaktabschnitten an Lastzentren wie städtischen Wohngebieten, Hochhäusern, großen öffentlichen Gebäuden und Industrieanlagen eingesetzt.
1. Arten von Ringverteileinheiten
In Verteilsystemen umfasst die Ausrüstung, die ringförmige Funktionen erfüllen kann, hauptsächlich ringförmige Kabelverzweigkästen und RMUs. Ringförmige Kabelverzweigkästen sind kostengünstiger und bieten flexiblere Installationsorte. Sie sind besonders vorteilhaft in dicht bebauten städtischen Gebieten, wo es schwierig ist, Platz für einen Verteilraum (der für RMUs erforderlich ist) zu erhalten, was ihre Flexibilität unterstreicht. Im Vergleich zu RMUs haben ringförmige Verzweigkästen jedoch erhebliche Nachteile hinsichtlich der Sicherheitsleistung (insbesondere bei Maßnahmen gegen Fehlbetrieb), unzureichender Betriebsbedingungen und bestimmter Risiken. Wenn die Bedingungen es zulassen, empfiehlt der Autor, bei ringförmigen Konfigurationen die Verwendung von RMUs zu bevorzugen. RMUs können nach dem verwendeten Lastschalter in verschiedene Typen unterteilt werden: Luftblase-RMUs, Kolben-RMUs, Vakuum-RMUs und SF6-RMUs. Von diesen wurden Luftblasen- und Kolben-RMUs aufgrund tödlicher Fehler und geringer Zuverlässigkeit ihrer Lastschalter weitgehend ausgemustert. Vakuum-RMUs und SF6-RMUs werden in Verteilsystemen wegen ihrer hohen Leistung, zuverlässigen Betriebs- und Wartungseigenschaften weit verbreitet eingesetzt.
1.1 Vakuum-Ringverteileinheiten
Jahrelange nationale Produktion und Nutzung von Vakuumschaltkreisen und Vakuumschaltanlagen haben die Vakuumtechnologie in China relativ reif gemacht. Inländisch entwickelte Vakuum-RMUs haben in Typprüfungen eine hohe Leistung gezeigt, finden aber keine weite Verwendung. Der Hauptgrund ist die mangelnde Leistung des Betriebsmechanismus. Die Konstruktion von Betriebsmechanismen für Vakuumschalter ist relativ komplex, und aufgrund der Qualität der inländischen Rohstoffe, Fertigungstechnologien und Qualitätskontrolle hat die Qualität der von inländischen Herstellern produzierten Betriebsmechanismen noch nicht wirklich die Anforderungen erfüllt. Der Betrieb und die Wartung sind schwierig, und die Messung des Vakuumgrades in Vakuum-RMUs stellt eine große Herausforderung in der Wartung dar.
1.2 Vor- und Nachteile von SF6-Ringverteileinheiten
Die Anwendung von SF6-RMUs in Verteilsystemen wird hauptsächlich von importierten Produkten dominiert. Sie werden von den Energieversorgungsbehörden wegen ihrer ausgezeichneten Leistung, zuverlässigen Betriebs, vollständig isolierten und versiegelten Design sowie wartungsfreien Vorteilen weit verbreitet begrüßt. Typische SF6-RMUs umfassen Schneider's RM6, ABB's SafeRing und Siemens' 8DJ20. Es gibt jedoch auch einige Mängel während des Betriebs.
1.2.1 Vorteile von SF6-RMUs:
(1) Hohe Leistungsparameter: SF6-RMUs haben eine hohe Betriebsfrequenz und können bis zu 100-mal nominelle aktive Lasten schalten. Sie verfügen auch über eine gute Schaltkapazität und können hohe Ströme aushalten.
(2) Bequeme Wartung: Das Gehäusedesign ist benutzerfreundlich. Klare Schaltplankennzeichnungen auf der Frontplatte bieten Anweisungen für den Betrieb. Einige Produkte notieren sogar Vorsichtshinweise auf der Gehäuseoberfläche, was die Wahrscheinlichkeit von Betriebsfehlern weiter reduziert. Die meisten RMU-Produkte sind mit Geräten ausgestattet, die den Spannungszustand des Hauptschaltkreises erkennen können, geben den Spannungszustand an und verhindern, wenn sie mit elektromagnetischen Schlössern kombiniert werden, dass die Tür geschlossen wird, wenn Spannung vorhanden ist, was Fehlbetriebe reduziert. Darüber hinaus ermöglicht ein transparentes Acryl-Sichtfenster in der Vordertür die direkte Sicht auf den Öffnungs- und Schließzustand des Schalters, was sehr bequem ist.
(3) Starke Flexibilität: Moderne RMUs können sehr flexibel die Anforderungen verschiedener Verteilnetzdesigns erfüllen und können je nach tatsächlichen Bedingungen beliebig kombiniert werden. Darüber hinaus sind die Kabelanschlussmethoden auch sehr flexibel, sodass sie auch auf unebenen Bodenflächen ohne Entstehung von Teilentladungen angepasst werden können.
1.2.2 Nachteile von SF6-RMUs:
(1) Unflexible Konfiguration: Sie können nur aus einer begrenzten Anzahl von vom Hersteller bereitgestellten Schemata ausgewählt werden, was es schwierig macht, verschiedene spezifische Nutzeranforderungen zu erfüllen.
(2) Unmöglichkeit der Erweiterung: Nach der Inbetriebnahme der Schaltanlage ist eine Erweiterung in der Regel nicht möglich.
(3) Notwendigkeit spezieller Zubehörteile: Sie erfordern spezielle Zubehörteile wie spezielle Kabelenden, die teuer sein können.
(4) strenge Installationsanforderungen: Wenn die Installationsanforderungen nicht erfüllt sind, können die Einheiten ihre vorgesehene Leistung nicht erreichen.
Aufgrund der unflexiblen Konfiguration von voll versiegelten SF6-RMUs nimmt die Nutzung erweiterbarer halbversiegelter SF6-RMUs in Verteilnetzen zu. Halbversiegelte RMUs haben unabhängige Gasräume für jede Einheit, was sie leicht erweiterbar, installierbar und austauschbar macht. Derzeit weit verbreitete RMUs umfassen Schneider's SM6, ABB's Uniswitch und Siemens' 8DH10. Da inländische Hersteller allmählich die SF6-Lastschaltentechnologie beherrschen, steigen die Menge und Qualität der inländisch hergestellten SF6-RMUs stetig. Derzeit wird jedoch der Markt für inländische 10-kV- und 20-kV-SF6-RMUs hauptsächlich von ausländischen Unternehmen (wie Schneider oder ABB) dominiert.
2. Probleme mit SF6-Ringverteileinheiten
2.1 Feuchtigkeitsgehalt im SF6-Gas
SF6-RMUs kommen selten mit Berichten über den Feuchtigkeitsgehalt. Als Betreiber der Ausrüstung können die Energieversorgungsunternehmen oft den Feuchtigkeitsgehalt selbst nicht messen. Der Feuchtigkeitsgehalt im SF6-Gas beeinflusst direkt seine Bogenlöschleistung und die sichere Betriebsleistung der Ausrüstung. Für SF6-RMUs, die seit Jahren in Betrieb sind, stellt die Bewertung ihres Bogenlöschvermögens eine Herausforderung dar.
2.2 Probleme mit SF6-Gaslecks
SF6-RMUs können Dichtungsprobleme haben, die zu Gaslecks führen. Praktische Erfahrungen zeigen, dass obwohl importierte Ausrüstung im Allgemeinen eine gute Dichtigkeit hat, Leckvorfälle immer noch auftreten. Da die meisten Einheiten keine Gasmessgeräte haben, können Benutzer möglicherweise nicht auf Lecks aufmerksam, was potenzielle Gefahren schaffen könnte. Dies betrifft insbesondere die Leistung (Isolation, Schalten usw.) der RMU bei Null-Druckmessung und deren Fähigkeit, interne Bogenfehler zu widerstehen. Viele dieser Produkte verwenden manuelle Betriebsmechanismen, und die Bediener arbeiten in unmittelbarer Nähe. Ein Unfall könnte ernsthafte Folgen haben. Derzeit ist die Einbeziehung eines Druckindikators zu einer obligatorischen Anforderung geworden, die als notwendiges Zubehör für halbversiegelte RMUs enthalten ist.
2.3 Mechanismusprobleme
Im Schutz von Verteiltransformatoren sind Kombinationsgeräte, die Lastschalter und Sicherungen verwenden, üblich. Der Lastschalter trennt die Laststrom, und die Sicherung trennt Kurzschluss- und Überlastströme. Im Verteilnetz Hebeis kam es zu Vorfällen mit voll versiegelten RMUs, bei denen die Sicherung durchbrannte, aber der Lastschalter nicht zuverlässig öffnete, was dazu führte, dass der defekte Transformator nicht de-energiert wurde und schwer beschädigt wurde. Ursache war eine zu lange Zugleine des für den Ausschlag kontrollierten Betriebsmechanismus, die verhinderte, dass die Stoßkraft des Sicherungsstifts erfolgreich den Ausschlagmechanismus des Lastschalters aktivieren konnte. Dieser Defekt kann durch die Anpassung der Zugleine und der Festigkeit der Muttern beseitigt werden. Darüber hinaus wurde die Simulation des Sicherungsbetriebs für Transformatorenspeiseeinheiten als obligatorischer Vor-Inbetriebnahmetest eingeführt.
2.4 Materialproblem des Ausgleichsschilds
Halbversiegelte RMUs können in der Regel keine berührbaren Kabelenden verwenden. Ausgleichsschilder werden häufig verwendet, um unzureichende Phasenabstände an den Kabelendverbindungen zu beheben. Aluminium-Ausgleichsschilder sind jedoch sehr anfällig für feuchte Umgebungen. Selbst wenn sie mit Kondensat-Heizern verwendet werden, ist ihre Effektivität in feuchten Bedingungen begrenzt. In 20-kV-Verteilnetzen wurde starke Korrosion dieser Schilder beobachtet. Oberflächenrauheit und weiße, puderartige Korrosionsprodukte stören die elektrische Feldgleichmäßigkeit auf der Schildoberfläche, was den Ausgleicheffekt aufhebt. Aufgrund der kleinen Phasenabstände rund um die Schilder, kombiniert mit täglichen Temperaturschwankungen, bildet sich Kondensat am Boden des Gasraumes, das zurück zum Schildbereich fließen kann und einen Entladungspfad schafft. Das Epoxidmaterial der Isoliersperren am Boden des Gasraumes kann schwere elektrische Korrosion erleiden, was letztendlich zu interphasenweiten Entladungspfaden und schließlich zur Oberflächenisolierungszerschlagung führt. Dieser gesamte Entladungsprozess erfolgt schrittweise. Um Kondensation zu bekämpfen, können Energieversorgungsunternehmen das Ausgleichsschild der RMU modifizieren und auf Silikonkautschuk-Isolierkabelenden umstellen. Diese Enden verwenden intern eine Halbleiterschicht, die immer noch einen Ausgleicheffekt bietet. Das verbesserte RMU-Design hat Kondensations- und Spannungshaltbarkeitstests bestanden und soll im Verteilnetz probeweise in Betrieb gehen.
3. Empfehlungen für die Auswahl von SF6-RMUs
(1) Erweiterte RMUs wählen: Ihre flexible Konfiguration, einfache Installation und leichte Erweiterung repräsentieren die zukünftige Richtung für die Nutzung von SF6-RMUs.
(2) Wartung berücksichtigen: Ideal wäre, wenn der SF6-Lastschalter mit einem Gerät zur Überwachung des SF6-Drucks ausgestattet wäre. Andernfalls sollte er einen Null-Druck-Schaltestest bestanden haben.
(3) Klima und Standort berücksichtigen: Produkte wählen, die Kondensationsprüfungen bestanden haben. Für kleine Ringverteileinheiten, wie Endeinheiten, bei denen keine zukünftige Erweiterung vorgesehen ist, kann die Verwendung von voll versiegelten RMUs den Einfluss von Kondensation auf die Ausrüstung erheblich reduzieren.
Zusammenfassung
Jahrelange Betriebserfahrung zeigt, dass unter den verschiedenen RMU-Typen SF6-RMUs aufgrund ihrer hohen Leistung, Zuverlässigkeit, kompakten Größe, geringen Raumbedarfs und minimalen Wartungsaufwand die breiteste Anwendung finden. Angesichts verschiedener Faktoren wie Wartungskosten, sekundärer Investitionen und Zuverlässigkeit wird empfohlen, bei geeigneten Bedingungen in Projekten zur Sanierung und Errichtung von Verteilnetzen die Verwendung von SF6-RMUs zu priorisieren. Bei der Planung und Bau sollten ausreichend Automatisierungsgeräte berücksichtigt und sichere, zuverlässige und fortschrittliche Ausrüstungen eingesetzt werden, um die Verteilniveaus zu erhöhen und das Verteilnetz zuverlässiger und sicherer zu machen.
