Primjena prstena glavnih jedinica u distribucijskim sustavima

S obzirom na kontinuirani ekonomski razvoj i povećani utjecaj električne energije na živote ljudi, posebno u urbanim područjima s visokom gustoćom opterećenja, pouzdanost snabdijevanja strujom je posebno važna. Stvaranje distribucijske mreže uglavnom temeljene na prstenu glavnog voda može učinkovito poboljšati pouzdanost snabdijevanja strujom, osigurati kontinuitet snabdijevanja i smanjiti utjecaj kvara opreme za distribuciju i održavanja. Kao ključni uređaj u operativnom načinu rada prstena glavnog voda, jedinica prstena glavnog voda (RMU) široko se koristi u distribucijskim transformatornicama i kompaktnim transformatornicama u centrima opterećenja, poput urbanih naselja, visokih zgrada, velikih javnih zgrada i industrijskih objekata, zbog svojih prednosti kao što su jednostavna konstrukcija, kompaktna veličina, niske troškove i sposobnost poboljšanja parametara, performansi i sigurnosti snabdijevanja strujom.

1. Vrste jedinica prstena glavnog voda

U distribucijskim sustavima, oprema sposobna izvoditi funkcije prstena glavnog voda uglavnom uključuje grane kabelskih kutija za prsten glavnog voda i RMU-ove. Grane kabelskih kutija za prsten glavnog voda su niže cijene i nude više fleksibilnosti u lokaciji instalacije. One su posebno prednost u urbanim područjima gdje je teško dobiti prostor za distribucijsku sobu (koja je potrebna za RMU-e), pokazujući svoju fleksibilnost. Međutim, u usporedbi s RMU-evima, najveće nedostatke grana kabelskih kutija za prsten glavnog voda su loša sigurnosna performansa (posebno u odnosu na mjere protiv pogrešnog rada), nesatisfaktna radna okruženja i određeni rizici. Ako to omjeri dopuštaju, autor preporučuje prioritetnu upotrebu RMU-eva za konfiguracije prstena glavnog voda. RMU-ovi se mogu klasificirati na nekoliko vrsta prema tipu prekidnika opterećenja koji se koriste: zračni RMU-ovi, pistonastim RMU-ovi, vakuum RMU-ovi i SF6 RMU-ovi. Od ovih, zračni i pistonasti RMU-ovi su većinom isključeni zbog smrtnih nedostataka i niske pouzdanosti njihovih prekidnika opterećenja. Vakuum RMU-ovi i SF6 RMU-ovi široko se koriste u distribucijskim sustavima zbog svoje visoke performanse, pouzdanog rada i održavanja.

1.1 Vakuum jedinice prstena glavnog voda

Godine domaćeg proizvodnje i korištenja vakuum prekidnika struje i vakuum opreme za prekidnike struje učinile su vakuum tehnologiju relativno zrelo u Kini. Domaće razvijeni vakuum RMU-ovi su pokazali visoku performansu u testiranju tipova, ali nisu vidjeli široku upotrebu. Glavni razlog je nedostatak performanse mehanizma rada. Dizajn mehanizama rada za vakuum prekidnike je relativno složen, i zbog razine domaćih sirovina, obrade tehnologije i kontrole kvalitete, kvaliteta mehanizama rada proizvedenih domaćim proizvođačima još uvijek nije zaista ispunila norme. Rad i održavanje su teški, a kako meriti stupanj vakua u vakuum RMU-ovima predstavlja veliku izazov u održavanju.

1.2 Prednosti i nedostaci SF6 jedinica prstena glavnog voda

Primjena SF6 RMU-ova u distribucijskim sustavima uglavnom dominira uvozni proizvodi. Oni su široko dobrodošli kod odjela za snabdevanje strujom zbog svoje izvrstne performanse, pouzdanog rada, potpuno izolirane zapečaćene dizajna i prednosti bez održavanja. Tipični SF6 RMU-ovi uključuju Schneiderove RM6, ABB-ove SafeRing i Siemens-ove 8DJ20. Međutim, tijekom rada postoje i neki nedostaci.

1.2.1 Prednosti SF6 RMU-ova:

(1) Visoka specifikacija performansi: SF6 RMU-ovi imaju visoku frekvenciju rada, sposobni su izvoditi i prekidati navedeno aktivno opterećenje do 100 puta. Također imaju dobru sposobnost prekida i mogu prihvatiti visoke struje.

(2) Ugodno održavanje: Dizajn površine ormarića je korisniku prijateljski. Jasan dijagram povezivanja na panelu pruža upute za rad. Neki proizvodi čak i navode oprezna mjesto na površini ormarića, dodatno smanjujući incidenciju grešaka operatora. Većina RMU proizvoda opremljeni su uređajima koji mogu detektirati stanje života glavnog kruga, pružajući indikaciju stanja života, a kada se kombiniraju s elektromagnetskim zaključcima, sprečavaju zatvaranje vrata ručice kada je živo, smanjujući pogrešne radnje. Također, transparentni akrilni prozor za promatranje na prednjem vratu omogućuje direktno gledanje stanja otvaranja/zatvaranja prekidnika, što je vrlo ugodno.

(3) Jakost fleksibilnosti: Moderni RMU-ovi mogu vrlo fleksibilno zadovoljavati zahtjeve različitih dizajna distribucijske mreže i mogu se proizvoljno kombinirati prema stvarnim situacijama. Također, načini povezivanja kabela su također vrlo fleksibilni, omogućujući prilagodljiva povezivanja čak i na neravnom terenu bez uzročavanja djelomičnih razboja.

1.2.2 Nedostaci SF6 RMU-ova:

(1) Neprilagodljiva konfiguracija: Mogu se birati samo od ograničenog broja shema koje pruža proizvođač, što čini teškim zadovoljit različite specifične potrebe korisnika.

(2) Nemogućnost proširenja: Nakon što je oprema postavljena, proširenje općenito nije moguće.

(3) Zahtjev za specifičnim priborom: Zahtijevaju specifične pribore, poput specifičnih terminacija kabela, što može biti skupo.

(4) Suvišan zahtjev za instalaciju: Ako se zahtjevi za instalaciju ne ispunjavaju, jedinice možda neće postići svoju namijenjenu performansu.

Zbog neprilagodljive konfiguracije potpuno zapečaćenih SF6 RMU-ova, korištenje proširivih poluzapečaćenih SF6 RMU-ova u distribucijskim mrežama je poraslo. Poluzapečaćeni RMU-ovi imaju neovisne plinove komore za svaki modul, što ih čini lako proširivima, instaliranim i zamjenjenim. Trenutno, široko korišteni RMU-ovi uključuju Schneiderove SM6, ABB-ove Uniswitch i Siemens-ove 8DH10. Dok domaći proizvođači postepeno savladavaju tehnologiju SF6 prekidnika opterećenja, količina i kvaliteta domaćih proizvedenih SF6 RMU-ova postepeno se poboljšava. Međutim, trenutno, tržište za domaće 10kV i 20kV SF6 RMU-ove još uvijek uglavnom dominira stranih tvrtki (poput Schneidera ili ABB-a).

2. Problemi sa SF6 jedinicama prstena glavnog voda

2.1 Sadržaj vlage u SF6 plinu

SF6 RMU-ovi rijetko dolaze s izvješćima o testiranju sadržaja vlage. Kao operatori opreme, odjeli za snabdevanje strujom često ne mogu sami mjeriti sadržaj vlage. Nivo vlage u SF6 plinu izravno utječe na performansu gasnjenja lukova i sigurnost rada opreme. Za SF6 RMU-ove koji su godinama u radu, procjena stanja njihove sposobnosti gasnjenja lukova predstavlja izazov.

2.2 Problemi s curenjem SF6 plina

SF6 RMU-ovi mogu imati probleme s zapečaćenjem što dovodi do curenja plina. Praktični iskustva pokazuju da iako uvozna oprema općenito ima dobru performansu zapečaćenja, događaji curenja se ipak događaju. Budući da većina jedinica nema uređaje za praćenje plina, korisnici možda ne bi bili svjesni curenja, što bi moglo stvoriti skrivene opasnosti. Ovo je posebno zabrinuće u pogledu performanse (izolacije, prekida, itd.) RMU-ova na nuli manometarskog tlaka i njihove sposobnosti otpornosti na interne lukove. Mnogi od ovih proizvoda koriste ručne mehanizme rada, a operatori rade u blizini. Nezgoda bi mogla imati ozbiljne posljedice. Trenutno, uključivanje indikatora tlaka postalo je obavezno zahtjev, uključen kao nužan pribor za poluzapečaćene RMU-ove.

2.3 Problemi s mehanizmom

U zaštiti distribucijskih transformatora, kombinacije jedinica koje koriste prekidnike opterećenja plus prekidnike su uobičajene. Prekidnik opterećenja prekida struju opterećenja, a prekidnik prekida struju kvara i preopterećenja. U distribucijskoj mreži Hebei-a, dogodili su se incidenti s potpuno zapečaćenim RMU-ovima gdje je prekidnik pukao, ali prekidnik opterećenja nije pouzdano otvorio, sprečavajući deenergetizaciju kvarnog transformatora i uzrokujući ozbiljan oštećenje. Razlog bio je previše putovanje u provodniku za skakanje kontroliranog mehanizma za skakanje, što je spriječilo utjecaj sile od udarca strijelice prekidnika da uspješno aktivira mehanizam skakanja prekidnika opterećenja. Taj nedostatak se može riješiti prilagođavanjem provodnika za skakanje i čvrstoćom muta. Također, simulacija rada prekidnika za jedinice za prekov transformatora uključena je kao obavezni pregled prije postavljanja u rad.

2.4 Problem materijala ravnotežnog štita

Poluzapečaćeni RMU-ovi obično ne mogu koristiti dodirljive terminacije kabela. Ravnotežni štitovi često se koriste za rješavanje nedostatka udaljenosti između faza na točkama povezivanja terminacija kabela. Međutim, aluminijumski ravnotežni štitovi su vrlo osjetljivi na vlažne okruženja. Čak i kada se koriste s zagrijivačima protiv kondenzacije, njihova učinkovitost u vlažnim uvjetima je ograničena. U 20kV distribucijskim sustavima, primijećena je ozbiljna korozija ovih štitova. Površinska grubost i bijele praščane proizvodi korozije narušavaju uniformnost električnog polja na površini štita, negirajući ravnotežni efekt. Zbog male udaljenosti između faza oko štitova, zajedno s dnevnom varijacijom temperature, kondenzacija se formira na dnu plinskog prostora i može se vratiti natrag u područje štita, stvarajući put prekida. Epoxy materijal izolacijskih prepreka na dnu plinskog prostora može patiti ozbiljnu električnu eroziju, koja konačno dovodi do putova prekida između faza i konačno površinskom izolacijskom raspadu. Cijeli proces prekida je postupan. Da bi se riješila kondenzacija, odjeli za snabdevanje strujom mogu modificirati ravnotežni štit RMU-ova, prelazeći na silikonske gume izolacijske poklopce kraja kabela. Ovi poklopci unutra koriste poluprovodni sloj, što može dalje pružati ravnotežni efekt. Izboljšani dizajn RMU-ova prošao je testove kondenzacije i otpornosti na napon i planirano je probno postavljanje u distribucijsku mrežu.

3. Preporuke za odabir SF6 RMU-ova

(1) Odaberite proširive RMU-ove: Njihova prilagodljiva konfiguracija, lako postavljanje i lako proširivanje predstavljaju budući smjer korištenja SF6 RMU-ova.

(2) Razmotrite održavanje: Idealno, SF6 prekidnik opterećenja trebao bi biti opremljen uređajem za praćenje tlaka SF6. Inače, trebao bi proći test prekida na nuli manometarskog tlaka.

(3) Razmotrite klimu i lokaciju: Odaberite proizvode koji su prošli testove kondenzacije. Za male jedinice prstena glavnog voda, poput terminalnih jedinica, gdje se ne razmatra buduće proširivanje, korištenje potpuno zapečaćenih RMU-ova može značajno smanjiti utjecaj kondenzacije na opremu.

Sažetak

Godine operativne prakse pokazuju da među različitim tipovima RMU-ova, SF6 RMU-ovi nude visoku performansu, pouzdanost, kompaktnu veličinu, niske zahtjeve za prostorom i minimalno održavanje, što dovodi do njihove najšire primjene. Uzimajući u obzir razne faktore kao što su troškovi održavanja, sekundarni ulozi i pouzdanost, preporučuje se, gdje je to moguće, prednost dati upotrebi SF6 RMU-ova u projektima obnove i građevine distribucijske mreže. Tijekom planiranja i građevine, treba dovoljno razmotriti uključivanje automatskih uređaja i prihvaćanje sigurnih, pouzdanih i naprednih oprema kako bi se unaprijedila razina distribucije, čineći distribucijsku mrežu pouzdanijom i sigurnijom.