Εφαρμογή των Μονάδων Κυκλικού Κυκλοφορικού σε Διανομικά Συστήματα

Με τη συνεχή οικονομική ανάπτυξη και την αυξανόμενη επίδραση της ηλεκτρικής ενέργειας στη ζωή των ανθρώπων, ειδικά σε αστικές περιοχές με υψηλή δυναμική φορτίου, η αξιοπιστία της παροχής ηλεκτρικής ενέργειας είναι ειδικά σημαντική. Η δημιουργία ενός διανομικού δικτύου που βασίζεται κυρίως σε δομή κυκλικής λειτουργίας μπορεί να βελτιώσει αποτελεσματικά την αξιοπιστία της παροχής ηλεκτρικής ενέργειας, να εξασφαλίσει τη συνέχεια της παροχής και να μειώσει την επίδραση των αποτυχιών και των παρεμβάσεων συντήρησης των εξοπλισμών διανομής. Ως κλειδί συσκευή στη λειτουργία κυκλικής λειτουργίας, η Μονάδα Κυκλικής Λειτουργίας (RMU) είναι ευρέως χρησιμοποιούμενη σε διανομικά υποσταθμια και συμπαγή υποσταθμια σε κέντρα φορτίου, όπως αστικές κατοικίες, ψηλά κτίρια, μεγάλα δημόσια κτίρια και βιομηχανικά εργοστάσια, λόγω των πλεονεκτημάτων της όπως η απλή δομή, η συμπαγής μορφή, η χαμηλή κόστος και η δυνατότητα βελτίωσης των παραμέτρων, της απόδοσης και της ασφάλειας της παροχής ηλεκτρικής ενέργειας.

1. Τύποι Μονάδων Κυκλικής Λειτουργίας

Στα διανομικά συστήματα, ο εξοπλισμός που μπορεί να εκτελεί λειτουργίες κυκλικής λειτουργίας περιλαμβάνει κυρίως κλάδους καλωδίων κυκλικής λειτουργίας και RMUs. Οι κλάδοι καλωδίων κυκλικής λειτουργίας είναι φθηνότεροι και προσφέρουν πιο ευέλικτες τοποθεσίες εγκατάστασης. Είναι ειδικά ευνοϊκοί σε πυκνοκατοικημένες αστικές περιοχές όπου η απόκτηση χώρου για ένα διανομικό δωμάτιο (που είναι απαραίτητο για RMUs) είναι δύσκολη, δείχνοντας την ευελιξία τους. Ωστόσο, σε σύγκριση με τις RMUs, τα μεγαλύτερα προβλήματα των κλάδων καλωδίων κυκλικής λειτουργίας είναι η χαμηλότερη ασφάλεια (ειδικά σε μέτρα κατά των λανθασμένων λειτουργιών), η ανεπαρκής λειτουργία του περιβάλλοντος και ορισμένα προβλήματα. Αν οι συνθήκες επιτρέπουν, ο συγγραφέας συνιστά να δοθεί προτεραιότητα στη χρήση RMUs για τις διατάξεις κυκλικής λειτουργίας. Οι RMUs μπορούν να ταξινομηθούν σε διάφορους τύπους βάσει του τύπου του κλειδώματος φορτίου που χρησιμοποιείται: RMUs με αεροστρόβιλο, RMUs με πιστόνα, RMUs με κενό και RMUs με SF6. Απ' αυτές, οι RMUs με αεροστρόβιλο και πιστόνα έχουν καταστεί παρωχημένες λόγω καθοριστικών ελλείψεων και χαμηλής αξιοπιστίας στα κλειδώματα φορτίου. Οι RMUs με κενό και SF6 είναι ευρέως χρησιμοποιούμενες στα διανομικά συστήματα λόγω της υψηλής απόδοσης, της αξιόπιστης λειτουργίας και συντήρησης.

1.1 RMUs με κενό

Τα χρόνια παραγωγής και χρήσης στην Κίνα των διακόπτριων κενού και των εγκαταστάσεων κενού έχουν καταστήσει την τεχνολογία του κενού σχετικά ωριμάσασα. Οι εγχώρια αναπτυγμένες RMUs με κενό έχουν αποδείξει υψηλή απόδοση σε δοκιμές τύπου, αλλά δεν έχουν δει ευρεία χρήση. Ο κύριος λόγος είναι η χαμηλή απόδοση του μηχανισμού λειτουργίας. Η σχεδίαση των μηχανισμών λειτουργίας για διακόπτριες κενού είναι σχετικά περίπλοκη, και λόγω του επιπέδου των εγχώριων υλικών, τεχνολογίας επεξεργασίας και ελέγχου ποιότητας, η ποιότητα των μηχανισμών λειτουργίας που παράγονται από εγχώριους κατασκευαστές δεν έχει ακόμα πραγματικά ανταποκριθεί. Η λειτουργία και συντήρηση είναι δύσκολες, και πώς να μετρηθεί το βαθμό κενού σε RMUs με κενό είναι μια μεγάλη πρόκληση στη συντήρηση.

1.2 Πλεονεκτήματα και Ανακώλυες των RMUs με SF6

Η εφαρμογή RMUs με SF6 στα διανομικά συστήματα κυριαρχείται κυρίως από εισαγόμενα προϊόντα. Είναι ευρέως υποδεχόμενες από τις εταιρείες παροχής ηλεκτρικής ενέργειας λόγω της εξαιρετικής απόδοσης, της αξιόπιστης λειτουργίας, της πλήρως μεταλλικής εγκλωβισμένης σχεδίασης και των πλεονεκτημάτων χωρίς συντήρηση. Τυπικές RMUs με SF6 περιλαμβάνουν την RM6 της Schneider, τη SafeRing της ABB και τη 8DJ20 της Siemens. Ωστόσο, υπάρχουν και ορισμένα ελλείμματα κατά τη λειτουργία.

1.2.1 Πλεονεκτήματα των RMUs με SF6:

(1) Υψηλά Τεχνικά Χαρακτηριστικά: Οι RMUs με SF6 έχουν υψηλή συχνότητα λειτουργίας, με ικανότητα να κάνουν και να διακόπτουν ρευστά φορτία μέχρι 100 φορές. Επίσης, έχουν καλή δυνατότητα διάλυσης και μπορούν να αντιμετωπίσουν υψηλά ρεύματα.

(2) Βοηθητική Συντήρηση: Η σχεδίαση της επιφάνειας του κιβωτίου είναι ευχάριστη για τον χρήστη. Σαφείς διαγράμματα σύνδεσης στην πάνελ παρέχουν οδηγίες για τη λειτουργία. Κάποια προϊόντα έχουν επισημανθεί τα μέτρα προσοχής στην επιφάνεια του κιβωτίου, περιορίζοντας περαιτέρω την πιθανότητα λανθασμένων λειτουργιών. Οι περισσότερες προϊόντα RMU είναι εξοπλισμένες με συσκευές που μπορούν να ανιχνεύσουν την κατάσταση ζωής του κυρίου κύκλου, παρέχοντας οδηγίες για την κατάσταση ζωής και, σε συνδυασμό με ηλεκτρομαγνητικά κλείδια, προλαμβάνοντας το κλείδι της πόρτας να κλείσει όταν είναι ζωντανό, μειώνοντας τις λανθασμένες λειτουργίες. Επιπλέον, ένα διαφανές ακρυλικό παράθυρο επίσκεψης στην εμπρός πόρτα επιτρέπει την άμεση θέα της κατάστασης ανοίγματος/κλεισίματος του διακόπτη, που είναι πολύ βοηθητικό.

(3) Ισχυρή Ευελιξία: Οι σύγχρονες RMUs μπορούν να εξυπηρετήσουν ευέλικτα τις απαιτήσεις διάφορων σχεδίων διανομικών δικτύων και μπορούν να συνδυαστούν ελεύθερα σύμφωνα με τις πραγματικές συνθήκες. Επιπλέον, οι τρόποι σύνδεσης καλωδίων είναι επίσης πολύ ευέλικτοι, επιτρέποντας προσαρμοστικές συνδέσεις ακόμα και σε άνισες επιφάνειες χωρίς να προκαλούν μερικές εκδιασπασμούς.

1.2.2 Ανακώλυες των RMUs με SF6:

(1) Άκαμπτη Διαμόρφωση: Μπορούν να επιλεγούν μόνο από μια περιορισμένη αριθμός σχεδίων που παρέχονται από τον κατασκευαστή, κάτι που κάνει δύσκολη την επίλυση διάφορων ειδικών αναγκών χρηστών.

(2) Αδυναμία Επέκτασης: Μετά την εγκατάσταση των συσκευών, η επέκταση γενικά δεν είναι δυνατή.

(3) Απαίτηση Ειδικών Αξεσουάρ: Απαιτούν ειδικά αξεσουάρ, όπως συγκεκριμένες άκρες καλωδίων, που μπορούν να είναι ακριβές.

(4) Στενές Απαιτήσεις Εγκατάστασης: Αν οι απαιτήσεις εγκατάστασης δεν εκπληρώνονται, τα μονάδια μπορεί να μην επιτευχθεί η προσδοκώμενη απόδοση.

Λόγω της άκαμπτης διαμόρφωσης των πλήρως εγκλωβισμένων RMUs με SF6, η χρήση επεκτάσιμων ημι-εγκλωβισμένων RMUs με SF6 στα διανομικά δίκτυα έχει αυξηθεί. Οι ημι-εγκλωβισμένες RMUs έχουν ανεξάρτητες ατμοσφαιρικές θέσεις για κάθε μονάδα, κάνοντάς τις εύκολες να επεκταθούν, εγκατασταθούν και αντικατασταθούν. Σήμερα, ευρέως χρησιμοποιούμενες RMUs περιλαμβάνουν τη SM6 της Schneider, τη Uniswitch της ABB και τη 8DH10 της Siemens. Καθώς οι εγχώριοι κατασκευαστές σταδιακά κατανοούν την τεχνολογία των κλειδών φορτίου SF6, η ποσότητα και η ποιότητα των εγχώριων RMUs με SF6 βελτιώνονται σταθερά. Ωστόσο, σήμερα, ο αγοράς για εγχώριες 10kV και 20kV RMUs με SF6 είναι ακόμα κυριαρχούμενη από ξένες εταιρείες (όπως η Schneider ή η ABB).

2. Προβλήματα με τις RMUs με SF6

2.1 Περιεχόμενο Υγρασίας στο Γαζ SF6

Οι RMUs με SF6 σπάνια έρχονται με αναφορές δοκιμών περιεχομένου υγρασίας. Ως τεχνικοί λειτουργίας, οι εταιρείες παροχής ηλεκτρικής ενέργειας συχνά δεν μπορούν να μετρήσουν το περιεχόμενο υγρασίας. Το επίπεδο υγρασίας στο γαζ SF6 επηρεάζει άμεσα την ικανότητα διάλυσης του καμπανικού και την ασφαλή λειτουργία της συσκευής. Για RMUs με SF6 που έχουν λειτουργήσει για χρόνια, η αξιολόγηση της κατάστασης της ικανότητας διάλυσης του καμπανικού είναι μια πρόκληση.

2.2 Προβλήματα Διαρροής Γαζ SF6

Οι RMUs με SF6 μπορεί να έχουν προβλήματα σφραγίσματος που οδηγούν σε διαρροή γαζ. Η πρακτική εμπειρία δείχνει ότι, αν και οι εισαγόμενες συσκευές συνήθως έχουν καλή απόδοση σφραγίσματος, συμβαίνουν ακόμα και περιπτώσεις διαρροής. Επειδή περισσότερα μονάδια δεν διαθέτουν συσκευές παρακολούθησης γαζ, οι χρήστες μπορεί να μην είναι ενήμεροι για τις διαρροές, δημιουργώντας κρυμμένες απειλές. Αυτό είναι ειδικά ανησυχητικό όσον αφορά την απόδοση (εγκλωβισμό, διάλυση κλπ.) της RMU σε μηδενική πίεση και την ικανότητα αντοχής σε εσωτερικές αποτυχίες καμπανικού. Πολλά από αυτά τα προϊόντα χρησιμοποιούν χειροκίνητους μηχανισμούς λειτουργίας, και οι τεχνικοί λειτουργούν κοντά. Μια ατυχία μπορεί να έχει σοβαρές συνέπειες. Σήμερα, η περιλαμβάνουσα ένδειξη πίεσης έχει γίνει υποχρεωτική απαίτηση, περιλαμβανομένης ως απαραίτητης συσκευής για ημι-εγκλωβισμένες RMUs.

2.3 Προβλήματα Μηχανισμών

Στην προστασία των διανομικών μετατροπείων, είναι κοινές οι συνδυασμένες μονάδες που χρησιμοποιούν κλείδια φορτίου με συνδυασμό με φυσικούς. Το κλείδι φορτίου διακόπτει το ρεύμα φορτίου, ενώ ο φυσικός διακόπτει τα ρεύματα παραβίασης και υπερφόρτισης. Στο διανομικό δίκτυο της Χέμπει, συνέβησαν περιπτώσεις με πλήρως εγκλωβισμένες RMUs όπου ο φυσικός έσβησε, αλλά το κλείδι φορτίου δεν άνοιξε αξιόπιστα, εμποδίζοντας την αποενεργοποίηση του εκτόπιστη μετατροπέα και προκαλώντας σοβαρές βλάβες. Η αιτία ήταν η υπερβολική ταξιδιωτική του τρακτήρα του μηχανισμού λειτουργίας που ελέγχεται για την εκτόπιση, η οποία εμπόδισε την επίδραση της δύναμης του πίνακα του φυσικού από την ενεργοποίηση του μηχανισμού εκτόπισης του κλειδιού φορτίου. Αυτό το ελλείμμα μπορεί να επιλυθεί προσαρμόζοντας τον τρακτήρα και την εντονότητα των ματιών. Επιπλέον, η προσομοίωση της