Z naraščajočim gospodarskim razvojem in naraščajočim vplivom elektrike na življenje ljudi, zlasti v mestnih območjih z visoko porabo, je zanesljivost oskrbe s struje posebej pomembna. Ustvarjanje distribucijskega omrežja, ki temelji predvsem na kolobarjem, lahko učinkovito izboljša zanesljivost oskrbe s struje, zagotavlja zveznost oskrbe in zmanjša vpliv napak v distribucijskem opremi ter održav. Kot ključno opremo v načinu delovanja s kolobarjem se Kolobarne glavne enote (KGE) široko uporabljajo v distribucijskih transformatorjih in kompaktnih transformatorjih v centrih porabe, kot so mestna naselja, visoki stavbi, veliki javni objekti in industrijski obrati, zaradi svojih prednosti, kot so preprosta struktura, kompaktna velikost, nizka cena in sposobnost izboljšanja parametrov, zmogljivosti in varnosti oskrbe s struje.
1. Vrste kolobarnih glavnih enot
V distribucijskih sistemih oprema, ki je sposobna opraviti funkcije kolobarja, vključuje predvsem kolobarne kabelske odvodi in KGE. Kolobarne kabelske odvodi so cenejši in ponujajo večjo fleksibilnost pri postavitvi. Zlasti so koristni v že izgradenih mestnih območjih, kjer je težko pridobiti prostor za distribucijsko sobo (ki je potrebna za KGE), kar kaže na njihovo prilagodljivost. Vendar imajo v primerjavi z KGE največje pomanjkljivosti v smislu varnosti (zlasti glede varovanja pred nesporazumom), nezadovoljivega delovnega okolja in določenih tveganj. Če so pogoji dovolj dobro, avtor priporoča, da se za konfiguracijo kolobarja uporabljajo KGE. KGE se lahko razdelijo na več vrst glede na tip uporabljenega preklopnika: KGE s plinskim preklopnikom, KGE s črpalko, vakuumne KGE in SF6 KGE. Med njimi so KGE s plinskim preklopnikom in KGE s črpalko večinoma zamenjani zaradi usodnih pomanjkljivosti in nizke zanesljivosti njihovih preklopnikov. Vakuumne KGE in SF6 KGE so široko uporabljani v distribucijskih sistemih zaradi njihove visoke zmogljivosti, zanesljive operacije in vzdrževanja.
1.1 Vakuumne kolobarne glavne enote
Leto dolgo proizvodnjo in uporabo vakuumnih presekatel in vakuumne opreme je prineslo relativno zrel vakuumne tehnologije v Kitajski. Domače razvite vakuumne KGE so pokazale visoko zmogljivost v tip testih, toda še niso dosegli širše uporabe. Glavni razlog je podstandardna zmogljivost mehanizma. Oblikovanje mehanizmov za vakuumne preklopnike je relativno zapleteno, in zaradi raven domačih surovin, procesne tehnologije in kontrole kakovosti, kakovost mehanizmov, ki jih proizvajajo domači proizvajalci, še ni resnično zadostila. Operacija in vzdrževanje sta težka, in kako meriti stopnjo vakuma v vakuumnih KGE je velik izziv pri vzdrževanju.
1.2 Prednosti in slabosti SF6 kolobarnih glavnih enot
Uporaba SF6 KGE v distribucijskih sistemih je predvsem dominirana z uvoženimi izdelki. Široko sprejeti so od oddelkov za oskrbo z struje zaradi njihove odlične zmogljivosti, zanesljive operacije, popolnoma izolirane zategnute oblikovanje in prednosti brez vzdrževanja. Tipične SF6 KGE vključujejo Schneiderjev RM6, ABB-jev SafeRing in Siemens-ov 8DJ20. Toda obstajajo tudi nekateri pomanjkljivosti med operacijo.
1.2.1 Prednosti SF6 KGE:
(1) Visoka zmogljivost: SF6 KGE imajo visoko frekvenco delovanja, sposobne ustvariti in prekiniti do 100-krat aktivno obremenitveno kapaciteto. Imajo tudi dobro zmogljivost prekida in lahko zdržijo visoke tokove.
(2) Prijazno vzdrževanje: Oblikovanje površine škatle je uporabnikom prijazno. Jasni diagrami vezave na panelu nudijo navodila za delovanje. Nekateri izdelki celo označujejo opozorila na površini škatle, kar dodatno zmanjša verjetnost nesporazumov operatorjev. Večina KGE izdelkov je opremljena z napravami, ki lahko zaznajo stanje živega toka glavne vezave, ki nudijo kazalo stanja živega toka in, ko se kombinira z elektromagnetskimi zaklepali, preprečujejo zapiranje vrata ročice, ko je naprava živa, zmanjšujejo nesporazume. Poleg tega transparentno akrilasto opazovalno okno na prednjem vratu omogoča neposredno gledanje stanja odprtja/zaprtja preklopnika, kar je zelo prijazno.
(3) Močna prilagodljivost: Sodobne KGE lahko zelo prilagodljivo ustrezajo zahtevam različnih oblik distribucijskih omrežij in se lahko proizvoljno kombinirajo glede na dejanske okoliščine. Poleg tega so tudi metode povezave kabla zelo prilagodljive, omogočajo prilagodljive povezave, tudi na neravni površini, brez povzročanja delnih razporeditev.
1.2.2 Slabosti SF6 KGE:
(1) Nedokončna konfiguracija: So lahko izbrani le iz omejenega števila shem, ki jih ponuja proizvajalec, kar težko izpolnjuje različne specifične potrebe uporabnikov.
(2) Nezmožnost razširitve: Po uvodu v delovanje preklopnika razširitev splošno ni mogoča.
(3) Potreba po posebnih dopolnilih: Zahtevajo posebne dopolnila, kot so specifični konec kabla, ki so dragi.
(4) Strog pogoj namestitve: Če so zahtevi za namestitvijo neustrezni, enote morda ne bodo dosegale predvidene zmogljivosti.
Zaradi nedokončne konfiguracije popolnoma zategnutih SF6 KGE je v distribucijskih omrežjih povečana uporaba razširljivih pol-zategnutih SF6 KGE. Pol-zategnite KGE imajo neodvisne plinskih kompartimentov za vsako enoto, kar olajša razširitev, namestitev in zamenjavo. Trenutno široko uporabljane KGE vključujejo Schneiderjev SM6, ABB-jev Uniswitch in Siemens-ov 8DH10. Ko domači proizvajalci postopoma ovladajo tehnologijo SF6 preklopnika, količina in kakovost domače proizvedenih SF6 KGE postopoma narašča. Toda trenutno je trg za domače 10kV in 20kV SF6 KGE še vedno predvsem dominiran z tujskimi podjetji (kot so Schneider ali ABB).
2. Težave z SF6 kolobarnimi glavnimi enotami
2.1 Vsebnost vlage v SF6 plinu
SF6 KGE redko prispeljajo s poročili o testiranju vsebnosti vlage. Kot operator opreme, električne družbe pogosto ne morejo same meriti vsebnosti vlage. Stopnja vlage v SF6 plinu neposredno vpliva na zmogljivost za prekinitev lok in varnostnega delovanja opreme. Za SF6 KGE, ki so bili v delovanju leta, ocenjevanje stanja njihove zmogljivosti za prekinitev lok predstavlja izziv.
2.2 Problemi z utrčevanjem SF6 plina
SF6 KGE lahko imajo probleme z tesnostjo, ki vodijo do utrčevanja plina. Praktična izkušnja kaže, da čeprav ima uvožena oprema običajno dobro tesnost, se še vedno dogajajo incidenti utrčevanja. Ker večina enot nima naprav za nadzor plina, uporabniki morda ne vedo o utrčevanju, kar lahko ustvari skrite tveganja. To je zlasti zaskrbljujoče glede zmogljivosti (izolacija, prekidanje itd.) KGE pri ničelnem tlaku in njihove zmogljivosti za prenašanje notranjih lokov. Mnogi izdelki uporabljajo ročne mehanizme, in operatorji delajo v bližini. Nesreča bi lahko imela resne posledice. Trenutno je vključitev kazalca tlaka postal obvezni zahtevek, ki je vključen kot potreben dopolnilni element za pol-zategnite KGE.
2.3 Problemi z mehanizmom
Pri zaščiti distribucijskih transformatorjev so pogosti kombinirane enote, ki uporabljajo preklopnik plus prekinitelj. Preklopnik prekine tok obremenitve, prekinitelj pa prekine tok kratkega zapora in pretok. V distribucijskem omrežju Hebei se je zgodilo, da je v popolnoma zategnitem KGE prekinitelj prekinal, toda preklopnik ni zanesljivo odprl, kar je preprečilo, da bi se nezanesljivi transformator izklopil in povzročil hude škode. Razlog je bil prevelika pot vodice za prekid, ki jo kontrolirajo za prekid, ki je preprečil, da bi udarec prekinitelja uspešno aktiviral mehanizem prekida preklopnika. Ta defekt je mogoče odpraviti z regulacijo vodice in utegnutosti mutirnic. Poleg tega je simulacija delovanja prekinitelja za enote prenosnika transformatorja vključena kot obvezni predvajalski test.
2.4 Materialni problem enakomerne zaščitne plošče
Pol-zategnite KGE običajno ne morejo uporabljati dotičnih konecev kabla. Enakomerne zaščitne plošče so pogosto uporabljene za reševanje nedostatka razdalje med fazami na točkah povezave konec kabla. Vendar so aluminijaste enakomerne zaščitne plošče zelo občutljive na vlage. Tudi z uporabo grelnikov proti kondenzaciji je njihova učinkovitost v vlage omejena. V 20kV distribucijskih sistemih je bila opazovana težka korozija teh zaščitnih plošč. Površinska hrubota in bela prašna korozija prekinejo ravnomernost električnega polja na površini zaščitne plošče, kar prekine enakomerno učinkovanje. Zaradi majhne razdalje med fazami okoli zaščitne plošče, združena s dnevno temperaturno variacijo, se kondenzacija oblikuje na dnu plinskog kompartmenta in se lahko vrača nazaj na območje zaščitne plošče, kar ustvari put za razporeditev. Epoksi material izolacijskih pregrad na dnu plinskog kompartmenta lahko trpi za težko električno korozijo, kar v končnem posledično vodi do interfasnih putov razporeditve in končno površinske dielektrične razporeditve. Celoten proces razporeditve je postopen. Za reševanje kondenzacije električne družbe lahko spremenijo enakomerno zaščitno ploščo KGE, prehajajoč na silikonsko gumeno izolacijsko pokrovno končnico kabla. Ti pokrovi intern uporabljajo polprevodni sloj, ki še vedno lahko zagotovi enakomerno učinkovanje. Izboljšan dizajn KGE je prešel test kondenzacije in test prevzemljivosti napetosti in je predviden za poskusno delovanje v distribucijskem omrežju.
3. Priporočila za izbiro SF6 KGE
(1) Izberite razširljive KGE: Njihova prilagodljiva konfiguracija, enostavna namestitev in lahkota razširitve predstavljajo prihodnjo smer uporabe SF6 KGE.
(2) Upoštevajte vzdrževanje: Idealno bi morala biti SF6 preklopnik opremljena z napravo za nadzor tlaka SF6. Če ne, mora biti pretekla test prekida pri ničelnem tlaku.
(3) Upoštevajte podnebje in lokacijo: Izberite izdelke, ki so pretekli test kondenzacije. Za majhne kolobarne enote, kot so terminalne enote, kjer ni prihodnje razširitve, uporaba popolnoma zategnutih KGE lahko znatno zmanjša vpliv kondenzacije na opremo.
Povzetek
Leto dolge prakse kaže, da med različnimi vrstami KGE ponujajo SF6 KGE visoko zmogljivost, zanesljivost, kompaktno velikost, nizke prostorske zahteve in minimalno vzdrževanje, kar vodi do njihove najširše uporabe. Glede na različne faktorje, kot so stroški vzdrževanja, sekundarni investicije in zanesljivost, se priporoča, da se pri distribucijskih omrežjih obnovi in gradnji, kjer je to možno, prednostno uporabljajo SF6 KGE. Med planiranjem in gradnjo bi morali biti dovolj razmisljeni o vključitvi avtomatskih naprav in uporabi varnih, zanesljivih in naprednih oprem, da se izboljša raven distribucije, kar bo distribucijsko omrežje bolj zanesljivo in varno.