Ringmain-yksiköiden soveltaminen jakeluverkoissa

Jatkuvan taloudellisen kehityksen ja sähkön yhä suuremmalla vaikutuksella ihmisten elämään, erityisesti tiheästi asutetuissa alueilla, sähköntarjonnan luotettavuus on erityisen tärkeää. Sijaintiverkon perustaminen pääasiassa renkaanmuotoiseen rakenteeseen voi tehokkaasti parantaa sähköntarjonnan luotettavuutta, varmistaa tarjonnan jatkuvuuden ja vähentää jakelulaitteiden ongelmien ja huollon aiheuttamia häiriöitä. Renkaanmuotoisen toimintatavan avainlaitteena RMU (Ring Main Unit) on laajalti käytössä jakeluasemissa ja tiiviissä asemissa kuormituksen keskuksissa, kuten kaupunkiasunnoissa, korkeissa rakennuksissa, suurissa julkisissa rakennuksissa ja teollisuudessa, sen ansiosta, että sillä on yksinkertainen rakenne, kompakti koko, alhainen hinta ja kyky parantaa sähköntarjontaparametreja, suorituskykyä ja turvallisuutta.

1. RMU-tyypit

Jakelujärjestelmissä renkaanmuotoisia toimintoja suorittava laite sisältää pääasiassa renkaanmuotoiset kabelihakukatoksia ja RMU:t. Renkaanmuotoiset kabelihakukatokset ovat edullisempia ja tarjoavat joustavampia asennuspaikkoja. Ne ovat erityisen hyödyllisiä tiheästi asutetuissa alueissa, joissa on vaikea saada tilaa jakeluasemalle (joka on välttämätöntä RMU:lle), mikä osoittaa niiden joustavuutta. Kuitenkin verrattuna RMU:iin, renkaanmuotoisten hakukatokoiden suurimmat haitat ovat heikompi turvallisuussuoritus (erityisesti väärän toiminnon estoon liittyen), epätyydyttävä toimintaympäristö ja tiettyjä riskejä. Jos olosuhteet sallivat, kirjoittaja suosittelee RMU:n ensisijaista käyttöä renkaanmuotoisissa kokoonpanoissa. RMU:t voidaan luokitella käytettyjen kuorman kytkimen tyypeistä: ilmanpurkauksen RMU:t, pistonsuuntaisten RMU:t, vakuummi-RMU:t ja SF6-RMU:t. Näistä, ilmanpurkauksen ja pistonsuuntaisten RMU:t on suurelta osin poistettu käytöstä kuorman kytkinten fataalista puutteista ja alhaisesta luotettavuudesta. Vakuummi-RMU:t ja SF6-RMU:t ovat laajalti käytössä jakelujärjestelmissä niiden erinomaisen suorituksen, luotettavan toiminnan ja huollon ansiosta.

1.1 Vakuummi-RMU:t

Vakuummisulauttimien ja vakuummisulkiparien kotimaista tuotantoa ja käyttöä vuosikausia on tehty vakuummitekniikasta suhteellisen kypsää Kiinassa. Kotimaista kehitettyjä vakuummi-RMU:eja on osoitettu erinomaisen suorituksen havaintotesteissä, mutta ne eivät ole vielä levinneet laajasti. Pääsyy on toimintomekanismin alhainen suoritus. Vakuummisulkiparien toimintomekanismien suunnittelu on suhteellisen monimutkainen, ja kotimaisen raaka-aineiden, valmistustekniikan ja laadunvalvonnan tasolla kotimaiset valmistajat eivät ole vielä todella vastanneet odotuksiin. Toiminta ja huolto ovat vaikeita, ja vakuummiasteen mittaaminen vakuummi-RMU:ssa on merkittävä haaste huollossa.

1.2 SF6-RMU:n etuja ja haittoja

SF6-RMU:n käyttö jakelujärjestelmissä on pääasiassa tuontituotteiden hallitsema. Ne ovat suosittuja sähköntarjoajien keskuudessa erinomaisen suorituksen, luotettavan toiminnan, täysin eristetyn suljetun suunnittelun ja ylläpitovapaan edun takia. Tyypillisiä SF6-RMU:ja ovat Schneiderin RM6, ABB:n SafeRing ja Siemensin 8DJ20. Kuitenkin niissä on myös joitakin haittoja toiminnassa.

1.2.1 SF6-RMU:n etuja:

(1) Korkeat suorituskykymääritykset: SF6-RMU:lla on korkea toimintatiheys, joka kykenee tekemään ja katkaisemaan nimitettyä aktiivista kuormaa jopa 100 kertaa. Se myös omistaa hyvän katkaisukyvyn ja pystyy kestämään suuria virtauksia.

(2) Yksinkertainen ylläpito: Kaapelin pinnan suunnittelu on käyttäjäystävällistä. Selkeät johtokuvio-ohjeet paneelissa antavat ohjeita toimintaan. Jotkut tuotteet mainitsevat varoitukset kaapelin pinnalla, mikä vähentää lisää operaatiorikkojen esiintymistä. Useimmat RMU-tuotteet ovat varustettu laitteilla, jotka voivat havaita päävirtapiirin sähkölähteen tilan, mikä tarjoaa vihjeitä sähkölähteen tilasta ja, kun yhdistetään sähkömagneettisiin lukitsemiin, estää kahva-ovi sulkeutumasta, kun sähkölähteen on päällä, mikä vähentää virheitä. Lisäksi läpinäkyvä akryyliobservaatiopaneeli etuoviin mahdollistaa suoran näkymän kytkimen avaamisen tai sulkeutumisen tilan, mikä on hyvin kätevää.

(3) Vahva joustavuus: Modernit RMU:t voivat erittäin joustavasti täyttää erilaisia jakelujärjestelmän suunnittelua koskevia vaatimuksia ja ne voidaan yhdistää mielivaltaisesti nykytilanteen mukaan. Lisäksi kabeliyhteyksien tapa on myös erittäin joustava, mikä mahdollistaa sopeutuneet yhteydet epätasaisilla maaperillä ilman, että se aiheuttaa osittaisia sähkökatkaisuja.

1.2.2 SF6-RMU:n haittoja:

(1) Epäjoustava konfiguraatio: Niistä voidaan valita vain rajallinen määrä valmistajan tarjoamia suunnitelmia, mikä tekee vaikeaksi täyttää erilaisten käyttäjien tarpeita.

(2) Ei-laajennettavuus: Kun kytkin on otettu käyttöön, sen laajentaminen on yleensä mahdotonta.

(3) Erityisten lisävarusteiden tarve: Niiden tarvitsee erityisiä lisävarusteita, kuten tiettyjä kabelipäätteitä, jotka voivat olla kalliita.

(4) Tiukat asennusvaatimukset: Jos asennusvaatimukset eivät täyty, yksiköt eivät välttämättä saavuta tavoitetta suoritusta.

Täysin suljetun SF6-RMU:n epäjoustavan konfiguraation vuoksi, osittain suljetun SF6-RMU:n käyttö jakelujärjestelmissä on lisääntynyt. Osittain suljetut RMU:t ovat itsenäisiä kaasukompakteja, mikä tekee niistä helpon laajentamisen, asennuksen ja vaihtamisen. Tällä hetkellä laajalti käytetyt RMU:t ovat esimerkiksi Schneiderin SM6, ABB:n Uniswitch ja Siemensin 8DH10. Kotimaiden valmistajien vähitellen hallitessaan SF6-kuorman kytkinteitä, kotimaisten SF6-RMU:n määrä ja laatu on jatkuvasti paranossa. Kuitenkin tällä hetkellä kotimainen 10kV ja 20kV SF6-RMU-markkina on edelleen pääasiassa ulkomaiden yritysten (kuten Schneider tai ABB) hallitsema.

2. SF6-RMU:n ongelmat

2.1 SF6-kaasun kosteus

SF6-RMU:lla ei usein ole kosteusmääritysrapportteja. Koska laiteraakoja ovat sähköntarjoajat, ne usein eivät pysty mitaamaan kosteutta itse. SF6-kaasun kosteus vaikuttaa suoraan sen sähkökatkaisuominaisuuksiin ja laitteen turvalliseen toimintaan. Vuosien toiminnan jälkeen SF6-RMU:n sähkökatkaisuominaisuuden arviointi on haaste.

2.2 SF6-kaasun vuodet

SF6-RMU:lla voi olla tiivisteongelmia, mikä johtaa kaasun vuotoon. Käytännön kokemus osoittaa, että vaikka tuontilaitteilla yleensä on hyvä tiiviste, vuotoja voi silti esiintyä. Koska useimmat yksiköt eivät ole varustettu kaasun valvontalaiteilla, käyttäjät eivät ehkä huomaa vuotoja, mikä voi luoda piilovaaroja. Tämä on erityisen huolestuttavaa, kun kyse on RMU:n suorituskykyä (eristys, kytkentä jne.) nollapaineessa ja sen kykyä kestää sisäisiä sähkökatkaisuja. Monet näistä tuotteista käyttävät manuaalista toimintamekanismia, ja operaattorit työskentelevät lähellä. Onnettomuus voisi aiheuttaa vakavia seurauksia. Nykyisin paineen ilmaisimen sisällyttäminen on pakollinen vaatimus, joka on sisällytetty osittain suljetun RMU:n välttämättömään lisävarusteeseen.

2.3 Mekanismiongelmat

Jakeluvoimalaitosten suojaamisessa on yleistä käyttää kuorman kytkimeä ja sähkökatkaisijaa yhdistettynä. Kuorman kytkin katkaisee kuormituksen, ja sähkökatkaisija katkaisee lyhythätä- ja ylivirtauksen. Hebein jakelujärjestelmässä tapahtui tapauksia, joissa täysin suljetut RMU:t olivat sähkökatkaisijan puhjennettua, mutta kuorman kytkin ei ollut avannut luotettavasti, mikä esti vialliselta muuntajalta irrottautumisen ja aiheutti vakavaa vahinkoa. Syynä oli liian pitkä matka toimintamekanismin katkaisuohjauksen ohjauksessa, mikä esti sähkökatkaisijan iskunnuolen vaikutuksen kuorman kytkimen katkaisumechanismin aktivoinnissa. Tämä defektin voi korjata säätämällä katkaisuvoimat ja mutterien tiheyttä. Lisäksi sähkökatkaisijan toiminnan simulointi muuntajalle on sisällytetty pakolliseksi ennakkotestiksi.

2.4 Tasapainottajan materiaali

Osittain suljetut RMU:t eivät yleensä voi käyttää kosketettavia kabelipäätteitä. Tasapainottajia käytetään usein kabelipäätteiden yhdistyspisteiden välisen riittämättömän vaihevälin ratkaisemiseksi. Kuitenkin alumiini-tasapainottajat ovat alttiina kostealle ympäristölle. Vaikka ne käytetään kondensaattori-lämmittimen kanssa, niiden tehokkuus kosteissa olosuhteissa on rajoitettua. 20kV-jakelujärjestelmissä on havaittu vakavaa rasitusta näissä tasapainottajissa. Pinnan karheus ja valkoiset tuhkalaiset korroosiotuotteet häiritsevät tasapainottajan pinnan sähkökentän tasaisuutta, mikä poistaa tasapainottava vaikutus. Pienet vaihevälimatkat tasapainottajien ympärillä, yhdistettynä päivittäisiin lämpötilavaihteluihin, aiheuttavat kondensaation muodostumisen kaasukompartimentin alaosassa, joka voi kulkea takaisin tasapainottajan alueelle, luoden sähkökatkaisupolun. Kaasukompartimentin alaosan epoksi-isolaattorin materiaali voi kärsiä vakavaa sähköistä korroosiota, mikä lopulta johtaa vaihevälien sähkökatkaisupolkuun ja pinnan sähköiselle eristykselle romahdukseen. Koko sähkökatkaisuprosessi on hitaasti kehittyvä. Kondensaation torjumiseksi sähköntarjoajat voivat muuttaa RMU:n tasapainottajaa, siirtyen silikoniruuminen isoloiva kabelin pääkansi. Nämä kansiin sisäisesti käytetään semivoimakestä, joka voi edelleen tarjota tasapainottavan vaikutuksen. Paranneltu RMU-suunnitelma on läpäissyt kondensaation ja sähköistä eristystä koskevat testit ja on suunniteltu koettaisessa käytössä jakelujärjestelmässä.

3. Suositukset SF6-RMU:n valintaan

(1) Valitse laajennettavat RMU:t: Niiden joustava konfigurointi, helppo asennus ja helposti laajennettavuus edustavat tulevaisuuden suuntaa SF6-RMU:n käytössä.

(2) Harkitse ylläpitoa: Idealisesti, SF6-kuorman kytkin pitäisi olla varustettu laitteella, joka voi valvoa SF6-paineen. Muussa tapauksessa, sen pitäisi olla läpäissyt nollapaineen kytkentätestin.

(3) Harkitse ilmastoa ja sijaintia: Valitse tuotteet, jotka ovat läpäisseet kondensaation testit. Pienille renkaanmuotoisille yksiköille, kuten loppuyksiköille, joissa tulevaisuuden laajennusta ei harkita, täysin suljetun RMU:n käyttö voi merkittävästi vähentää kondensaation vaikutusta laitteisiin.

Yhteenveto

Vuosisatojen toiminnan praktiikka osoittaa, että eri RMU-tyyppeistä, SF6-RMU:t tarjoavat korkeaa suorituskykyä, luotettavuutta, kompaktia kokoa, vähän tilaa ja vähän ylläpitoa, mikä johtaa niiden laajimpaan käyttöön. Huomioiden erilaisia tekijöitä, kuten ylläpidon kustannukset, toissijaiset investoinnit ja luotettavuus, on suositeltavaa, jos olosuhteet sallivat, priorisoida SF6-RMU:n käyttö jakelujärjestelmän uudistamis- ja rakennushankkeissa. Suunnittelun ja rakentamisen aikana tulisi antaa riittävästi huomiota automaatiolaitteiden sisällyttämiseen ja turvallisten, luotettavien ja edistyneiden laitteiden käyttöön, mikä parantaa jakelutasoa, tekee jakelujärjestelmästä entistä luotettavampaa ja turvallisempaa.