Foglalók egységeinek alkalmazása elosztó rendszerekben

A folyamatos gazdasági fejlődés és az elektromosság egyre nagyobb hatása az emberek életére, különösen a magas terhelésű városi területeken, miatt a villamos energiás ellátás megbízhatósága különösen fontos. A gyűrűs hálózati szerkezet alapján létrehozott elosztóhálózat hatékonyan javíthatja a villamos energiás ellátás megbízhatóságát, garantálva az ellátás folytonosságát, és minimalizálva a terheléselosztó berendezések hibái és karbantartási leállásai által okozott hatást. A gyűrűs működési módban használt főbb eszköz, a Gyűrűs Főegység (RMU), egyszerű szerkezetének, kompakt méretének, alacsony költségeinek, valamint a villamos energiás paraméterek, teljesítmény és biztonság javításának előnyeinek köszönhetően széles körben használatos elosztó-áramfordítókban és kompakt áramfordítókban, olyan terhelési központokban, mint városi lakótelepek, magasépületek, nagy publikus épületek és ipari üzemek.

1. Gyűrűs Főegységek típusai

Az elosztó rendszerekben a gyűrűs funkciók végrehajtására képes felszerelések főleg a gyűrűs kábelágazó dobozok és RMU-k. A gyűrűs kábelágazó dobozok olcsóbbak és rugalmasabb telepítési helyeket kínálnak. Különösen előnyösnek bizonyulnak a sűrűn beépült városi területeken, ahol a disztribúciós szobák (RMU-khoz szükséges) helyének megszerzése nehéz, így mutatják rugalmasságukat. Azonban az RMU-khoz képest a gyűrűs agyazó dobozok legnagyobb hátrányai a kevésbé megfelelő biztonsági teljesítményük (különösen a tévedéses műveletekkel kapcsolatban), nem elégedő működési környezetük és bizonyos kockázataik. Ha lehetőség van, a szerző ajánlja, hogy elsőbbséget adjunk az RMU-k használatának a gyűrűs konfigurációkban. Az RMU-k több típusba oszthatók a használt terhelési kapcsoló típusa alapján: szellőzéses RMU-k, csavarkötél típusú RMU-k, vakuum RMU-k és SF6 RMU-k. Ezek közül a szellőzéses és csavarkötél típusú RMU-k nagyrészt kiváltásra kerültek, mivel a terhelési kapcsolóik halálos hibákkal és alacsony megbízhatósággal bírnak. A vakuum RMU-k és az SF6 RMU-k széles körben használatosak az elosztó rendszerekben, mert magas teljesítményükkel, megbízható működésükkel és karbantartással rendelkeznek.

1.1 Vakuum Gyűrűs Főegységek

Évek óta a vakuum áramkapcsolók és vakuum áramelosztók hazai gyártása és használata tette a vakuum technológiát viszonylag éretté Kínában. A hazai fejlesztésű vakuum RMU-k magas teljesítményt mutattak típuspróbákon, de széles körben még nem használódnak. A fő oka a működtető mechanizmus alacsony minősége. A vakuum kapcsolók működtető mechanizmusainak tervezése viszonylag összetett, és a hazai nyersanyagok, feldolgozási technológiák és minőség-ellenőrzés szintje miatt a hazai gyártók által készített működtető mechanizmusok minősége még nem teljesítettek igazán a szabványokat. A működés és a karbantartás nehéz, és a vakuum RMU-kban a vakuum fok mérésének módja a karbantartás egyik fő kihívása.

1.2 SF6 Gyűrűs Főegységek előnyei és hátrányai

Az SF6 RMU-k alkalmazása az elosztó rendszerekben főleg importált termékekkel történik. Ez a termékek kiemelkedő teljesítménye, megbízható működése, teljesen izolált zárt tervezése és karbantartásmentes előnye miatt nagy népszerűségnek örvendnek a villamos energiás ellátás részvénytársaságoknál. Ilyen tipikus SF6 RMU-k például a Schneider RM6, az ABB SafeRing és a Siemens 8DJ20. Ugyanakkor a működés során is vannak bizonyos hátrányok.

1.2.1 SF6 RMU-k előnyei:

(1) Magas teljesítményi specifikációk: Az SF6 RMU-k magas működési frekvenciával rendelkeznek, képesek 100 alkalommal elvégzni a nominális aktív terhelést. Rendkívül jó kapcsolási képességgel és nagy áramot tudnak tenni ki.

(2) Kényelmes karbantartás: A doboz felületének tervezése felhasználóbarát. A panelen található világos vezérlőábra utasítások segítenek a működésben. Néhány termék még figyelmeztetéseket is tartalmaz a doboz felületén, ami tovább csökkenti a műveleti hibák esélyét. A legtöbb RMU termékkel együtt jár olyan eszköz, amely képes észlelni a fő áramkör élő állapotát, jelzést ad a feszültségről, és kombinálva elektromos zárakkal, akadályozza, hogy a kezelő ajtó zárva legyen, ha élő, így csökkentve a tévedéses műveleteket. Továbbá a frontajtón található átlátszó acryl vizsgálóablak lehetővé teszi a kapcsoló nyitott/zárva állapotának közvetlen megtekintését, ami nagyon kényelmes.

(3) Erős rugalmasság: A modern RMU-k nagyon rugalmasan tudják kielégíteni a különböző elosztó hálózati tervezések követelményeit, és tetszőlegesen kombinálhatók a tényleges körülmények szerint. Továbbá a kábelek csatlakoztatási módjai is nagyon rugalmasak, lehetővé teszik a hegyes földfelszínen történő adaptív csatlakoztatást anélkül, hogy parciális kibocsátásokat okozna.

1.2.2 SF6 RMU-k hátrányai:

(1) Rugalmatlan konfiguráció: Csak a gyártó által biztosított korlátozott számú sémából lehet választani, ami nehézzé teszi a különböző felhasználói igények kielégítését.

(2) Kiterjesztési képtelen: A kapcsoló berendezés beindítása után általában nem lehetséges a kiterjesztés.

(3) Speciális tartozékok szükségessége: Speciális tartozékok, mint például speciális kábel végződések szükségesek, amelyek drágák lehetnek.

(4) Szigorú telepítési követelmények: Ha a telepítési követelményeket nem teljesítik, a berendezések nem érik el a szükséges teljesítményt.

A teljesen zárt SF6 RMU-k rugalmatlan konfigurációja miatt növekszik a kiterjeszthető félig zárt SF6 RMU-k használata az elosztó hálózatokban. A félig zárt RMU-k minden egységhez független gáztartókkal rendelkeznek, ami könnyebbé teszi a kiterjesztést, a telepítést és a cserét. Jelenleg széles körben használt RMU-k között találhatók a Schneider SM6, az ABB Uniswitch és a Siemens 8DH10. Mivel a hazai gyártók lassan megszerzik az SF6 terhelési kapcsoló technológiáját, a hazai gyártású SF6 RMU-k mennyisége és minősége folyamatosan javul. Azonban jelenleg a 10kV és 20kV SF6 RMU-k piacát főleg külföldi cégek dominálják (mint például a Schneider vagy az ABB).

2. SF6 Gyűrűs Főegységek problémái

2.1 A párázat tartalma az SF6 gázban

Az SF6 RMU-k ritkán járnak párázat tartalom jelentéssel. Mivel a berendezések operátorai, a villamos energiás ellátás cégek gyakran nem képesek mérni a párázat tartalmát. Az SF6 gázban lévő párázat szintje közvetlenül befolyásolja a gáz ívkioltó teljesítményét és a berendezés biztonságos működését. Évekig működő SF6 RMU-k esetén az ívkioltó képesség állapotának megítélése kihívást jelent.

2.2 SF6 gáz lecsapódási problémák

Az SF6 RMU-k záródási problémákkal is szembesülhetnek, ami gáz lecsapódásához vezethet. A gyakorlati tapasztalatok szerint bár a behozatali felszerelések általában jó záródási teljesítménnyel rendelkeznek, a lecsapódások még mindig bekövetkezhetnek. Mivel a legtöbb egységnek nincs gázmonitorozó eszköze, a felhasználók gyakran nem ismerik a lecsapódásokat, ami potenciálisan rejtett veszélyeket jelent. Ez különösen aggályos a null szabadságkörnyezeti nyomás mellett az RMU teljesítményével (izoláció, kapcsolás stb.) és a belső ívhibák elleni ellenállásával kapcsolatban. Sok termék manuális működtető mechanizmussal rendelkezik, és a műveletek közvetlenül a működtető operátorok közeli környékén zajlanak. Egy baleset komoly következményekkel járhat. Jelenleg a nyomáscsökkenés indikátorának beillesztése kötelező eljárás lett, és a félig zárt RMU-k szükséges tartozékaként szerepel.

2.3 Működtető mechanizmus problémái

Az elosztó transzformátor védelmében gyakori a terhelési kapcsolók és a biztosítékok kombinált egységeinek használata. A terhelési kapcsoló a terhelési áramot szakítja, a biztosíték pedig a rövidzárlat és túlterhelési áramokat. Hebei elosztó hálózatában esetek történtek, amikor a teljesen zárt RMU-kban a biztosíték lefújult, de a terhelési kapcsoló nem tudott megbízhatóan megnyitni, ami megakadályozta a hibás transzformátor kikapcsolását, és súlyos károkat okozott. Az oka a trip-wire túlzott útra, amely megakadályozta a biztosíték lövedék pinjének impulzus erejétől, hogy sikeresen aktiválja a terhelési kapcsoló trip mechanizmusát. Ez a hiba megoldható a trip-wire és a csavarok szorításának beállításával. Továbbá a transzformátor tápforgató egységeinek biztosíték műveletének szimulálása a beindítási teszt szükséges feltétele lett.

2.4 Az egyenlítő pajzs anyagának problémája

A félig zárt RMU-k általában nem használhatják a megérintett kábel végződések. Az egyenlítő pajzsok gyakran használódnak a kábel végződések csatlakozási pontjainak fázis-fázis távolságának növelésére. Azonban az alumínium egyenlítő pajzsok nagyon érzékenyek a nedves környezetre. Még akkor is, ha nedvességellenes fűtőkkel használják, a nedves környezetben hatékonyságuk korlátozott. A 20kV elosztó rendszerekben súlyos rosszulhatás észlelhető ezekben a pajzsokban. A felület morzsásodása és a fehér poros rosszulhatások zavarják az elektrikus mező egyenletességét a pajzs felületén, ami megszünteti az egyenlítő hatást. A pajzs körül kis fázis-fázis távolság miatt, a napi hőmérséklet-változások hatására kondenzáció alakul ki a gáztartó alsó részén, és visszafolyik a pajzs területére, ami egy kibocsátási útvonalat hoz létre. A gáztartó alsó részén található epoxid anyagú izoláló falak súlyosan szenvedhetnek elektromos rosszulhatástól, végül fázis-fázis kibocsátási útvonalakat és felületi izolációszakadást eredményezve. Ez a teljes kibocsátási folyamat lassú. A kondenzáció kezelésére a villamosenergia-szolgáltató cégek módosíthatják az RMU egyenlítő pajzsát, áttérve a silikon gummi izoláló kábel végződések használatára. Ezek a fedők belső polikristály réteggel rendelkeznek, ami továbbra is egyenlítő hatást biztosít. A javított RMU tervezés sikeresen átment a kondenzációs és ellenállóteszteken, és kipróbálásra kerül az elosztó hálózatban.

3. Ajánlások az SF6 RMU-k kiválasztásához

(1) Válasszon kiterjeszthető RMU-kat: A rugalmas konfiguráció, a könnyű telepítés és a kiterjeszthetőség jelenlegi irányát jelenti az SF6 RMU-k használatában.

(2) Vegye figyelembe a karbantartást: Ideálisan az SF6 terhelési kapcsolónak kellene rendelkeznie egy eszközzel, amely képes az SF6 nyomásának figyelésére. Ha nincs ilyen, akkor a nulla nyomású kapcsolási tesztet kell elvégezni.

(3) Vegye figyelembe az időjárást és a helyet: Válasszon olyan termékeket, amelyek átmentek a kondenzációs teszten. A kisebb gyűrűs egységeknél, mint például a terminál egységeknél, ahol a jövőbeni kiterjesztés nem szükséges, a teljesen zárt RMU-k használata jelentősen csökkentheti a kondenzáció hatását a felszerelésre.

Összefoglalás

Évekig tartó működési gyakorlat azt mutatja, hogy a különböző RMU-típusok közül az SF6 RMU-k rendelkeznek a legmagasabb teljesítménnyel, megbízhatósággal, kompakt mérettel, alacsony térköigényel és minimális karbantartással, ami a legszélesebb alkalmazást eredményezi. A karbantartási költségek, a másodlagos befektetések és a megbízhatóság szempontjait figyelembe véve, ahol a feltételek ezt megengedik, ajánlott előnyben részesíteni az SF6 RMU-k használatát az elosztó hálózatok újraszerkezetezésében és építésében. A tervezés és az építés során elegendő figyelmet kell fordítani az automatizálási eszközök integrálására, valamint a biztonságos, megbízható és fejlett felszerelések használatára, hogy javítsa az elosztási szinteket, és a hálózatot megbízhatóbbá és biztonságosabbá tegye.