Zastosowanie pierścieniowych jednostek głównych w systemach dystrybucji
Wraz z ciągłym rozwojem gospodarczym i rosnącym wpływem energii elektrycznej na życie ludzi, zwłaszcza w obszarach miejskich o wysokiej gęstości obciążeń, niezawodność dostaw energii jest szczególnie ważna. Utworzenie sieci dystrybucyjnej opartej głównie na strukturze pierścieniowej może efektywnie poprawić niezawodność dostaw energii, zapewnić ciągłość dostaw i minimalizować wpływ awarii sprzętu dystrybucyjnego oraz przestojów związanych z konserwacją. Jako kluczowe urządzenie w trybie działania pierścienia, Jednostka Pierścieniowa Główna (RMU) jest szeroko stosowana w stacjach dystrybucyjnych i kompaktowych stacjach transformatorowych w centrach obciążeń, takich jak kwartały mieszkalne, budynki wielokondygnacyjne, duże obiekty publiczne i zakłady przemysłowe, dzięki swoim zaletom, takim jak prosta konstrukcja, kompaktowy rozmiar, niski koszt i zdolność do poprawy parametrów, wydajności i bezpieczeństwa dostaw energii.
1. Typy jednostek pierścieniowych głównych
W systemach dystrybucji, urządzenia zdolne do wykonywania funkcji pierścieniowych obejmują głównie skrzynki rozdzielcze typu pierścień i RMU. Skrzynki rozdzielcze typu pierścień są tańsze i oferują bardziej elastyczne lokalizacje montażowe. Są one szczególnie korzystne w zagęszczonych obszarach miejskich, gdzie uzyskanie przestrzeni na pomieszczenie dystrybucyjne (konieczne dla RMU) jest trudne, co pokazuje ich elastyczność. Jednak w porównaniu do RMU, największą wadą skrzynek rozdzielczych typu pierścień są gorsze parametry bezpieczeństwa (zwłaszcza w odniesieniu do środków zapobiegających błędnym operacjom), niezadowalające warunki pracy i pewne ryzyko. Jeśli warunki to pozwalają, autor zaleca priorytetowe użycie RMU w konfiguracjach pierścieniowych. RMU można podzielić na kilka typów w zależności od używanego przełącznika obciążenia: RMU powietrzne, RMU tłokowe, RMU próżniowe i RMU SF6. Spośród nich, RMU powietrzne i tłokowe zostały w większości wycofane ze względu na krytyczne wady i niską niezawodność przełączników obciążenia. RMU próżniowe i SF6 są szeroko stosowane w systemach dystrybucji ze względu na wysoką wydajność, niezawodną pracę i utrzymanie.
1.1 RMU próżniowe
Lata produkcji i użytkowania przełączników obwodowych próżniowych i sprzętu próżniowego sprawiły, że technologia próżniowa jest stosunkowo dojrzała w Chinach. Krajowe opracowane RMU próżniowe pokazały wysoką wydajność w testach typowych, ale nie były szeroko stosowane. Głównym powodem jest słaba wydajność mechanizmu sterującego. Projektowanie mechanizmów sterujących dla przełączników próżniowych jest stosunkowo skomplikowane, a ze względu na poziom krajowych surowców, technologii obróbki i kontroli jakości, jakość mechanizmów sterujących produkowanych przez krajowych producentów jeszcze nie spełnia wymagań. Obsługa i utrzymanie są trudne, a pomiary stopnia próżni w RMU próżniowych stanowią duży problem w utrzymaniu.
1.2 Zalety i wady RMU SF6
Zastosowanie RMU SF6 w systemach dystrybucji jest głównie dominowane przez importowane produkty. Są one szeroko witałe przez działy dystrybucji energii ze względu na swoją doskonałą wydajność, niezawodną pracę, całkowicie izolowaną hermetyczną konstrukcję i korzyści związane z brakiem konieczności utrzymania. Typowe RMU SF6 to Schneider RM6, ABB SafeRing i Siemens 8DJ20. Jednak istnieją również pewne wady podczas eksploatacji.
1.2.1 Zalety RMU SF6:
(1) Wysokie parametry wydajności: RMU SF6 mają wysoką częstotliwość pracy, mogą wykonywać i przerywać obciążenia czynne do 100 razy. Mają również dobrą zdolność przerwania i mogą znieść wysokie prądy.
(2) Wygodne utrzymanie: Projekt powierzchni szafy jest przyjazny dla użytkownika. Jasne schematy kablowe na panelu dostarczają wskazówek dotyczących obsługi. Niektóre produkty zawierają nawet uwagi ostrzegawcze na powierzchni szafy, co dalej zmniejsza ryzyko błędów operatora. Większość produktów RMU jest wyposażona w urządzenia, które mogą wykrywać stan żywy głównego obwodu, dostarczając informacji o stanie żywym i, połączone z zamkami elektromagnetycznymi, zapobiegają zamknięciu drzwi rączki pod napięciem, zmniejszając błędy operacyjne. Ponadto przezroczyste okno obserwacyjne z akrylu na przedniej drzwi umożliwia bezpośrednie oglądanie stanu otwarcia/zamknięcia przełącznika, co jest bardzo wygodne.
(3) Duża elastyczność: Nowoczesne RMU mogą bardzo elastycznie spełniać wymagania różnych projektów sieci dystrybucyjnych i mogą być dowolnie kombinowane w zależności od rzeczywistych sytuacji. Ponadto metody połączeń kablowych są również bardzo elastyczne, umożliwiając przystosowane połączenia nawet na nierównych powierzchniach bez powodowania częściowych rozładowań.
1.2.2 Wady RMU SF6:
(1) Niewielka elastyczność konfiguracji: Można wybrać tylko spośród ograniczonej liczby schematów dostarczonych przez producenta, co utrudnia spełnienie różnych specyficznych potrzeb użytkowników.
(2) Brak możliwości rozszerzenia: Po wprowadzeniu do eksploatacji przełączników, rozszerzenie jest zazwyczaj niemożliwe.
(3) Wymagane specjalne akcesoria: Wymagane są specjalne akcesoria, takie jak specyficzne końcówki kablowe, co może być kosztowne.
(4) Surowe wymagania instalacyjne: Jeśli wymagania instalacyjne nie są spełnione, urządzenia mogą nie osiągnąć zamierzonej wydajności.
Ze względu na niewielką elastyczność konfiguracji całkowicie hermetycznych RMU SF6, wzrosło użycie półhermetycznych RMU SF6, które można rozszerzać, w sieciach dystrybucji. Półhermetyczne RMU mają niezależne komory gazowe dla każdej jednostki, co ułatwia ich rozszerzanie, montaż i wymianę. Obecnie szeroko stosowane RMU to Schneider SM6, ABB Uniswitch i Siemens 8DH10. Gdy krajowi producenci stopniowo opanowują technologię przełączników obciążenia SF6, ilość i jakość krajowych RMU SF6 stale się poprawia. Jednak obecnie rynek krajowych RMU SF6 na napięcia 10kV i 20kV nadal jest głównie dominowany przez firmy zagraniczne (takie jak Schneider lub ABB).
2. Problemy z RMU SF6
2.1 Zawartość wilgoci w gazie SF6
RMU SF6 rzadko posiadają raporty z testów zawartości wilgoci. Jako operator sprzętu, firmy dystrybucji energii często nie są w stanie samodzielnie zmierzyć zawartości wilgoci. Poziom wilgoci w gazie SF6 bezpośrednio wpływa na jego zdolność do gaszenia łuku i bezpieczne działanie sprzętu. Dla RMU SF6, które pracują przez lata, ocena stanu ich zdolności do gaszenia łuku jest wyzwaniem.
2.2 Problemy z przeciekiem gazu SF6
RMU SF6 mogą mieć problemy z szczelnością prowadzące do przecieków gazu. Doświadczenia praktyczne pokazują, że mimo iż importowane urządzenia zazwyczaj mają dobrą szczelność, nadal występują przypadki przecieków. Ponieważ większość jednostek nie posiada urządzeń monitorujących ciśnienie gazu, użytkownicy mogą nie być świadomi przecieków, co może stwarzać ukryte zagrożenia. Jest to szczególnie niepokojące, jeśli chodzi o wydajność (izolację, przełączanie itp.) RMU przy zerowym ciśnieniu manometrycznym i zdolność do znoszenia wewnętrznych uszkodzeń łukowych. Wiele tych produktów używa mechanicznych mechanizmów sterujących, a operatory pracują w bliskiej odległości. W razie wypadku konsekwencje mogą być poważne. Obecnie, włączenie wskaźnika ciśnienia stało się obowiązkowym wymogiem, uwzględnianym jako niezbędny akcesorium dla półhermetycznych RMU.
2.3 Problemy z mechanizmem
W ochronie transformatorów dystrybucyjnych, powszechne są kombinowane jednostki złożone z przełączników obciążenia i bezpieczników. Przełącznik obciążenia przerywa prąd obciążenia, a bezpiecznik przerywa prądy zwarciowe i przeciążeniowe. W sieci dystrybucji w Hebei miały miejsce incydenty z całkowicie hermetycznymi RMU, gdzie bezpiecznik odpalił, ale przełącznik obciążenia nie otworzył się niezawodnie, co uniemożliwiło odcięcie uszkodzonego transformatora, powodując poważne uszkodzenia. Przyczyną była zbyt duża droga podrzutu przewodu kontrolującego odbezpieczanie, co uniemożliwiło siłę uderzenia igły bezpiecznika skutecznie uruchomienie mechanizmu odbezpieczania przełącznika obciążenia. Ten defekt można rozwiązać, dostosowując przewód podrzutu i ścisłość orzechów. Ponadto symulacja działania bezpiecznika dla jednostek karmiących transformator została uwzględniona jako obowiązkowy test przed wprowadzeniem do eksploatacji.
2.4 Problem materiałowy z ekranem równoległym
Półhermetyczne RMU zazwyczaj nie mogą używać dotykowych końcówek kablowych. Ekrany równoległe są często używane do rozwiązania problemu niewystarczającej odległości między fazami w punktach połączenia końcówek kablowych. Jednak aluminiowe ekrany równoległe są bardzo podatne na wilgotne środowisko. Nawet gdy są używane z grzejnikami antykondensacyjnymi, ich skuteczność w wilgotnych warunkach jest ograniczona. W systemach dystrybucji 20kV zaobserwowano silne korozję tych ekranów. Chropowatość powierzchni i białe proszkowe produkty korozji zaburzają jednorodność pola elektrycznego na powierzchni ekranu, eliminując efekt równoległości. Ze względu na małą odległość między fazami wokół ekranów, w połączeniu z codziennymi wahnięciami temperatury, kondensacja tworzy się u podstawy komory gazowej i może przepływać z powrotem do obszaru ekranu, tworząc ścieżkę rozładowania. Materiał epoksydowy barier izolacyjnych u podstawy komory gazowej może ulec poważnej elektrycznej korozji, prowadząc ostatecznie do ścieżek rozładowania między fazami i ostatecznie do przepalenia izolacji powierzchniowej. Cały proces rozładowania jest stopniowy. Aby rozwiązać problem kondensacji, firmy dystrybucji energii mogą modyfikować ekran równoległy RMU, przechodząc do izolacyjnych nakładek końcówek kablowych z kauczuku krzemionkowego. Te nakładki wewnętrznie używają warstwy półprzewodnika, co nadal zapewnia efekt równoległości. Ulepszone RMU przeszły testy kondensacji i wytrzymałościowe i są planowane do próbnej eksploatacji w sieci dystrybucji.
3. Rekomendacje dotyczące wyboru RMU SF6
(1) Wybierz rozszerzalne RMU: Ich elastyczna konfiguracja, łatwa instalacja i możliwość rozszerzenia reprezentują przyszłą kierunku dla użycia RMU SF6.
(2) Rozważ utrzymanie: Idealnie, przełącznik obciążenia SF6 powinien być wyposażony w urządzenie do monitorowania ciśnienia SF6. W przeciwnym razie, powinien przeszedł test przełączania przy zerowym ciśnieniu manometrycznym.
(3) Rozważ klimat i lokalizację: Wybierz produkty, które przeszły testy kondensacji. Dla małych jednostek pierścieniowych, takich jak jednostki końcowe, gdzie nie przewiduje się przyszłego rozszerzenia, użycie całkowicie hermetycznych RMU może znacznie zmniejszyć wpływ kondensacji na sprzęt.
Podsumowanie
Lata praktyki operacyjnej pokazują, że wśród różnych typów RMU, RMU SF6 oferują wysoką wydajność, niezawodność, kompaktowy rozmiar, niskie wymagania przestrzenne i minimalne koszty utrzymania, co prowadzi do ich najszerszego zastosowania. Biorąc pod uwagę różne czynniki, takie jak koszty utrzymania, inwestycje wtórne i niezawodność, zaleca się, gdzie warunki to pozwalają, priorytetowe użycie RMU SF6 w projektach modernizacji i budowy sieci dystrybucji. Podczas planowania i budowy należy dostatecznie uwzględnić integrację urządzeń automatyzacji i stosowanie bezpiecznych, niezawodnych i nowoczesnych urządzeń, aby zwiększyć poziom dystrybucji, czyniąc sieć dystrybucyjną bardziej niezawodną i bezpieczną.
