Aplicación de Ring Main Units nos sistemas de distribución

Coñecendo o desenvolvemento económico continuo e o crecente impacto da electricidade nas vidas das persoas, especialmente nas áreas urbanas con alta densidade de carga, a fiabilidade do suministro eléctrico é especialmente crucial. Estabelecer unha rede de distribución principalmente baseada nunha estrutura en anel pode mellorar eficazmente a fiabilidade do suministro eléctrico, asegurar a continuidade do suministro e minimizar o impacto dos fallos nos equipos de distribución e as interrupcións por manutención. Como dispositivo clave no modo de operación en anel, a Unidade Principal de Anel (RMU) está amplamente utilizada en subestacións de distribución e subestacións compactas en centros de carga como barrios residenciais urbanos, edificios de gran altura, grandes estruturas públicas e plantas industriais, grazas á súa estructura simple, tamaño compacto, baixo custo e capacidade para mellorar os parámetros, o rendemento e a seguridade do suministro eléctrico.

1. Tipos de Unidades Principais de Anel

Nas sistemas de distribución, o equipo capaz de realizar funcións de anel principal inclúe principalmente caixas de ramificación de cables tipo anel e RMUs. As caixas de ramificación de cables tipo anel son menos caras e ofrecen locais de instalación máis flexibles. Son particularmente vantaxosas en áreas urbanas construídas onde é difícil obter espazo para unha sala de distribución (que é necesaria para as RMUs), demostrando a súa flexibilidade. No entanto, en comparación coas RMUs, as maiores desvantaxes das caixas de ramificación de anel son o seu inferior rendemento de seguridade (especialmente en relación coas medidas contra operacións incorrectas), entornos de funcionamento insatisfactorios e certos riscos. Se as condicións o permiten, o autor recomenda priorizar o uso de RMUs para configuracións de anel. As RMUs poden clasificarse en varios tipos segundo o tipo de interruptor de carga utilizado: RMUs de sopro de aire, RMUs de pistón, RMUs de vacío e RMUs de SF6. Entre estes, as RMUs de sopro de aire e as RMUs de pistón foron en gran medida eliminadas debido a defectos fatais e baixa fiabilidade nos seus interruptores de carga. As RMUs de vacío e as RMUs de SF6 están amplamente utilizadas en sistemas de distribución debido ao seu alto rendemento, operación e manutención fiables.

1.1 Unidades Principais de Anel de Vacío

Os anos de produción e uso doméstico de interruptores de circuito de vacío e equipamentos de conmutación de vacío fíxeron que a tecnoloxía de vacío sexa relativamente madura en China. As RMUs de vacío desenvolvidas localmente demostraron un alto rendemento nas probas de tipo, pero non se usan xeralmente. A razón principal é o mal rendemento do mecanismo de operación. O deseño dos mecanismos de operación para interruptores de vacío é relativamente complexo, e debido ao nivel de materias primas, tecnoloxía de procesamento e control de calidade domésticos, a calidade dos mecanismos de operación producidos por fabricantes nacionais aínda non cumpre verdadeiramente o estándar. A operación e a manutención son difíciles, e medir o grao de vacío nas RMUs de vacío é un gran reto na manutención.

1.2 Vantaxes e Desvantaxes das Unidades Principais de Anel de SF6

A aplicación de RMUs de SF6 en sistemas de distribución está principalmente dominada por produtos importados. Son ampliamente acollidas polas departamentos de suministro eléctrico debido ao seu excelente rendemento, operación fiable, deseño totalmente aislado e selado e ventajas de manutención gratuita. As RMUs de SF6 típicas inclúen o RM6 de Schneider, o SafeRing de ABB e o 8DJ20 de Siemens. No entanto, tamén hai algunhas desvantaxes durante a operación.

1.2.1 Vantaxes das RMUs de SF6:

(1) Especificacións de Alto Rendemento: As RMUs de SF6 teñen unha frecuencia de operación alta, capaces de facer e romper cargas activas nominais ata 100 veces. Tamén posúen unha boa capacidade de interrupción e poden soportar correntes altas.

(2) Manutención Conveniente: O deseño da superficie do armario é amigable para o usuario. Os diagramas de conexión claros no panel proporcionan orientación para a operación. Algúns produtos incluso notan precaucións na superficie do armario, reducindo ademais a incidencia de erros do operador. A maioría dos produtos RMU están equipados con dispositivos que poden detectar o estado de alimentación do circuito principal, proporcionando indicación do estado de alimentación e, cando se combina con candados electromagnéticos, evitando que a porta do manillar se peche cando está alimentada, reducindo as operacións incorrectas. Ademais, unha ventana de observación de acrílico transparente na porta frontal permite ver directamente o estado de apertura/cierre do interruptor, o que é moi conveniente.

(3) Forte Flexibilidade: As RMUs modernas poden satisfacer de forma moi flexible os requisitos de diversos deseños de redes de distribución e poden combinarse arbitrariamente segundo as circunstancias reais. Ademais, os métodos de conexión de cables tamén son moi flexibles, permitindo conexiones adaptativas mesmo en superficies irregulares sen causar descargas parciais.

1.2.2 Desvantaxes das RMUs de SF6:

(1) Configuración Inflexible: Só se poden seleccionar entre un número limitado de esquemas proporcionados polo fabricante, dificultando a satisfacción de diversas necesidades específicas dos usuarios.

(2) Incapacidade de Expansión: Xeralmente non é posible expandirse despois de que o armario de conmutación entre en servizo.

(3) Requisito de Accesorios Especiais: Requiren accesorios especiais como terminais de cable específicos, que poden ser caros.

(4) Requisitos de Instalación Estrictos: Se non se cumpren os requisitos de instalación, as unidades poderían non lograr o rendemento pretendido.

Debido á configuración inflexible das RMUs de SF6 totalmente seladas, o uso de RMUs de SF6 semi-seladas expansibles en redes de distribución aumentou. As RMUs semi-seladas teñen compartimentos de gas independentes para cada unidade, facilitando a expansión, a instalación e a substitución. Actualmente, as RMUs ampliamente utilizadas inclúen o SM6 de Schneider, o Uniswitch de ABB e o 8DH10 de Siemens. A medida que os fabricantes nacionais van dominando a tecnoloxía de interruptores de carga de SF6, a cantidade e a calidade das RMUs de SF6 producidas localmente están mellorando gradualmente. No entanto, actualmente, o mercado de RMUs de SF6 de 10kV e 20kV aínda está dominado principalmente por empresas estranxeiras (como Schneider ou ABB).

2. Problemas con as Unidades Principais de Anel de SF6

2.1 Contido de Humidade no Gas SF6

As RMUs de SF6 raramente viñen con informes de probas de contido de humidade. Como operadores do equipo, as empresas de suministro eléctrico a miúdo non poden medir o contido de humidade. O nivel de humidade no gas SF6 afecta directamente o seu rendemento de extinción de arco e o rendemento de operación segura do equipo. Para as RMUs de SF6 que levan anos en funcionamento, avaliar o estado da súa capacidade de extinción de arco é un reto.

2.2 Problemas de Fugas de Gas SF6

As RMUs de SF6 poden ter problemas de sellado que levam a fugas de gas. A experiencia práctica mostra que, aínda que o equipo importado xeralmente ten un bom rendemento de sellado, aínda ocorren incidentes de fuga. Dado que a maioría das unidades carece de dispositivos de monitorización de gas, os usuarios poden non estar conscientes das fugas, o que pode crear perigos ocultos. Isto é particularmente preocupante en relación co rendemento (aislamento, conmutación, etc.) da RMU a presión cero e a súa capacidade para resistir fallos de arco internos. Muitos destes produtos utilizan mecanismos de operación manual, e os operadores traballan en proximidade. Un accidente podería ter consecuencias graves. Actualmente, incluír un indicador de presión converteuse nun requisito obrigatorio, incluído como un accesorio necesario para as RMUs semi-seladas.

2.3 Problemas de Mecanismo

Na protección de transformadores de distribución, son comúns as unidades combinadas que utilizan interruptores de carga máis fusibles. O interruptor de carga interrompe a corrente de carga, e o fusible interrompe as correntes de cortocircuito e sobrecarga. Na rede de distribución de Hebei, ocorreron incidentes con RMUs totalmente seladas onde o fusible explotou, pero o interruptor de carga non abriu de maneira fiable, impidindo que o transformador con fallo quedase desenerxizado e provocando danos graves. A causa foi un exceso de curso no fío de disparo do mecanismo de operación controlado para o disparo, que impediu que a forza de impacto do pín de golpe do fusible activase correctamente o mecanismo de disparo do interruptor de carga. Este defecto pode resolverse axustando o fío de disparo e a firmeza das tuercas. Ademais, simular a operación do fusible para as unidades de alimentación de transformadores converteuse nunha proba pre-comisión obrigatória.

2.4 Problema de Material do Escudo de Igualización

As RMUs semi-seladas xeralmente non poden utilizar terminais de cable tácteis. Os escudos de igualización adoitan utilizarse para abordar a distancia insuficiente entre fases nos puntos de conexión dos terminais de cable. No entanto, os escudos de igualización de aluminio son altamente susceptibles a ambientes húmidos. Aínda cando se utilizan con calefactores anticondensación, a súa efectividade en condicións húmidas é limitada. Nos sistemas de distribución de 20kV, observouse unha corrosión grave destes escudos. A rugosidade da superficie e os productos de corrosión blancos e en polvo perturban a uniformidade do campo eléctrico na superficie do escudo, anulando o efecto de igualización. Debido ás pequenas distancias entre fases arredor dos escudos, xunto cos cambios diarios de temperatura, forma condensación na parte inferior do compartimento de gas e pode fluir de volta á área do escudo, creando unha ruta de descarga. O material de epoxi das barreras de aislamento na parte inferior do compartimento de gas pode sufrir unha corrosión eléctrica severa, levando finalmente a rutas de descarga entre fases e, en última instancia, a unha ruptura de aislamento superficial. Este proceso de descarga é gradual. Para abordar a condensación, as empresas de suministro eléctrico poden modificar o escudo de igualización da RMU, cambiando a coberturas de extremo de cable de caucho de silicone. Estas coberturas utilizan internamente unha capa de semiconductores, que aínda pode proporcionar un efecto de igualización. O deseño mellorado da RMU superou as probas de condensación e resistencia de voltaxe e está previsto para ensaios de operación na rede de distribución.

3. Recomendacións para a Selección de RMUs de SF6

(1) Elixe RMUs expansibles: A súa configuración flexible, fácil instalación e facilidade de expansión representan a dirección futura para o uso de RMUs de SF6.

(2) Considera a manutención: Idealmente, o interruptor de carga de SF6 debe estar equipado con un dispositivo para monitorizar a presión de SF6. Caso contrario, debe haber superado unha proba de conmutación a presión cero.

(3) Considera o clima e a localización: Elixe produtos que hayan superado probas de condensación. Para RMUs pequenas, como unidades terminais, onde non se considera a expansión futura, o uso de RMUs totalmente seladas pode reducir significativamente o impacto da condensación no equipo.

Resumo

Os anos de práctica operativa mostran que, entre os diversos tipos de RMU, as RMUs de SF6 ofrecen un alto rendemento, fiabilidade, tamaño compacto, baixos requisitos de espazo e mínima manutención, levando á súa aplicación máis amplia. Considerando diversos factores como os custos de manutención, as inversions secundarias e a fiabilidade, recoméndase, onde as condicións o permitan, priorizar o uso de RMUs de SF6 en proxectos de renovación e construción de redes de distribución. Durante a planificación e a construción, debe darlle suficiente consideración á incorporación de dispositivos de automatización e adoptar equipos seguros, fiables e avanzados para mellorar os niveis de distribución, facendo a rede de distribución máis fiable e segura.