Primena kolacica u distributivnim sistemima

Sa stalnim ekonomskim razvojem i rastućim uticajem električne energije na život ljudi, posebno u urbanim područjima sa visokom gustoćom opterećenja, pouzdanost snabdijevanja strujom je posebno važna. Uspostavljanje distribucijske mreže uglavnom zasnovane na prstenu glavnog voda može efikasno poboljšati pouzdanost snabdijevanja strujom, osigurati kontinuitet snabdevanja i smanjiti uticaj kvarova opreme za distribuciju i održavanja. Kao ključni uređaj u režimu rada prstena glavnog voda, Ring Main Unit (RMU) je široko korišćen u distribucijskim transformatornicama i kompaktnim transformatornicama u centrima opterećenja, poput gradskih naselja, visokih zgrada, velikih javnih objekata i industrijskih proizvodnji, zbog svojih prednosti kao što su jednostavna konstrukcija, kompaktna veličina, niska cena i sposobnost da poboljša parametre, performanse i bezbednost snabdevanja strujom.

1. Tipovi Ring Main Units-a

U distribucijskim sistemima, oprema koja može obavljati funkcije prstena glavnog voda uključuje prstenaste tipove kabelske odgađačice i RMU-e. Prstenasti tip kabelske odgađačice ima nižu cenu i fleksibilnije lokacije instalacije. Oni su posebno prednost u urbanim područjima gde je teško dobiti prostor za transformatornicu (koja je potrebna za RMU-e), pokazujuci svoju fleksibilnost. Međutim, u poređenju sa RMU-ima, najveći nedostaci prstenastih odgađačica su loša bezbednosna performansa (posebno u pogledu mera protiv grešaka u upravljanju), nezadovoljavajuće radne uslovi i određeni rizici. Ako to omilje dopušta, autor preporučuje da se u prstenastim konfiguracijama prioritetno koriste RMU-e. RMU-e se mogu klasifikovati u nekoliko tipova na osnovu tipa korišćenog prekidača za opterećenje: zračni prekidači, čvrsto-telački prekidači, vakuumski prekidači i SF6 prekidači. Između ovih, zračni i čvrsto-telački prekidači su većinom izbaceni zbog fatalnih nedostataka i niske pouzdanosti njihovih prekidača. Vakuumski prekidači i SF6 prekidači su široko korišćeni u distribucijskim sistemima zbog svoje visoke performanse, pouzdanog rada i održavanja.

1.1 Vakuumski Ring Main Units

Godine domaćeg proizvodnje i korišćenja vakuumskih prekidača i vakuumskog aparata činile su vakuumsku tehnologiju relativno zrelu u Kini. Domaće razvijeni vakuumski RMU-e su pokazali visoku performansu u tip testiranju, ali nisu doživeli široku upotrebu. Glavni razlog je loša performansa mehanizma za upravljanje. Dizajn mehanizama za vakuumskim prekidačima je relativno složen, i zbog nivoa domaćih sirovina, obrade tehnologije i kontrole kvaliteta, kvalitet mehanizama proizvedenih od strane domaćih proizvođača još uvek nije stvarno ispunio očekivanja. Rad i održavanje su teški, a merenje stepena vakua u vakuumskim RMU-evima predstavlja veliki izazov u održavanju.

1.2 Prednosti i nedostaci SF6 Ring Main Units-a

Primena SF6 RMU-eva u distribucijskim sistemima je uglavnom dominirana uvoznim proizvodima. Oni su široko dobrodošli kod departmana za snabdevanje strujom zbog svoje izuzetne performanse, pouzdanog rada, potpuno izolovane zatvorene konstrukcije i prednosti bez održavanja. Tipični SF6 RMU-evi uključuju Schneider-ov RM6, ABB-ov SafeRing i Siemens-ov 8DJ20. Međutim, postoje i neki nedostaci tokom rada.

1.2.1 Prednosti SF6 RMU-eva:

(1) Visoki specifikacije performansi: SF6 RMU-evi imaju visoku frekvenciju rada, sposobne da izvrše i prekinu do 100 puta nominalno aktivno opterećenje. Takođe poseduju dobru sposobnost prekidanja i mogu izdržati visoke struje.

(2) Prijatno održavanje: Dizajn površine škafanda je korisniku prijateljski. Jasan dijagram vezanja na panelu pruža smernice za rad. Neki proizvodi čak navode oprezna mesta na površini škafanda, dalje smanjujući incidenca grešaka operatera. Većina RMU proizvoda je opremljena uređajima koji mogu detektovati stanje žive mreže, pružajući indikaciju stanja žive mreže i, kada su kombinovani sa elektromagnetskim zaključanjem, sprečavaju zatvaranje vrata ručice kada je mreža pod napajanjem, smanjujući greške u upravljanju. Takođe, transparentni akrilan prozor za promatranje na prednjem vratu omogućava direktno gledanje stanja otvoren/zatvoren prekidača, što je veoma prijatno.

(3) Snažna fleksibilnost: Moderni RMU-evi mogu veoma fleksibilno ispunjavati zahteve različitih dizajna distribucijske mreže i mogu se proizvoljno kombinovati prema stvarnim situacijama. Također, metode vezanja kabla su takođe veoma fleksibilne, omogućavajući prilagodljiva vezanja čak i na neravnom terenu bez uzročavanja parcijalnih ispaljivanja.

1.2.2 Nedostaci SF6 RMU-eva:

(1) Neprijatna konfiguracija: Mogu se izabrati samo iz ograničenog broja shema koje pruža proizvođač, čime se teško ispune različiti specifični zahtevi korisnika.

(2) Neprilagodljivi: Nakon komisionisanja aparata, ekspanzija je obično nemoguća.

(3) Potreba za specifičnim priborom: Zahtevaju specifične pribore, kao što su specifični terminasi kabla, što može biti skupo.

(4) Strog zahtev za instalacijom: Ako se zahtevi za instalacijom ne ispunjavaju, aparat može ne dostići planirane performanse.

Zbog neprijatne konfiguracije potpuno zatvorenih SF6 RMU-eva, upotreba proširivih polu-zatvorenih SF6 RMU-eva u distribucijskim mrežama se povećala. Polu-zatvoreni RMU-evi imaju nezavisne plinove komore za svaki unit, čime se olakšava proširenje, instalacija i zamena. Trenutno, široko korišćeni RMU-evi uključuju Schneider-ov SM6, ABB-ov Uniswitch i Siemens-ov 8DH10. Dok domaći proizvođači postepeno savladavaju tehnologiju SF6 prekidača za opterećenje, količina i kvalitet domaćih SF6 RMU-eva se postepeno poboljšava. Međutim, trenutno, tržište za domaće 10kV i 20kV SF6 RMU-e još uvek uglavnom dominiraju strani kompanije (poput Schneider ili ABB).

2. Problemi sa SF6 Ring Main Units-ima

2.1 Sadržaj vlage u SF6 plinu

SF6 RMU-evi rijetko dolaze sa izveštajima o testiranju sadržaja vlage. Kao operatori opreme, kompanije za snabdevanje strujom često ne mogu sami meriti sadržaj vlage. Nivo vlage u SF6 plinu direktno utiče na njegovu sposobnost gasenja lukova i sigurnost rada opreme. Za SF6 RMU-e koji su godinama u radu, procena stanja njihove sposobnosti gasenja lukova predstavlja izazov.

2.2 Problemi sa curenjem SF6 plina

SF6 RMU-evi mogu imati probleme sa zatvaranjem što dovodi do curenja plina. Praktični iskustva pokazuju da iako uvozna oprema obično ima dobru sposobnost zatvaranja, događaju se incidenti curenja. Budući da većina jedinica nema uređaje za nadgledanje plina, korisnici možda ne bi znali da postoji curenje, što može stvoriti skrivene opasnosti. Ovo je posebno zabrinuće u pogledu performansi (izolacije, prekidanja, itd.) RMU-a na nuli atmosferskog tlaka i njegove sposobnosti da izdrži interne lukove. Mnogi od ovih proizvoda koriste ručne mehanizme, a operateri rade u blizini. Nesreća bi mogla imati ozbiljne posledice. Trenutno, uključivanje indikatora pritiska postalo je obavezno zahteva, uključeno kao nužan pribor za polu-zatvorene RMU-e.

2.3 Problemi mehanizama

U zaštiti distribucijskih transformatora, česte su kombinacije jedinica koje koriste prekidače za opterećenje plus prekidače. Prekidač za opterećenje prekida strujni tok opterećenja, a prekidač prekida strujni tok prekoračenja i prekidanja. U distribucijskoj mreži Hebei dogodili su se incidenti sa potpuno zatvorenim RMU-evima gde je prekidač prekoračenja pucao, ali prekidač za opterećenje nije pouzdano otvorio, sprečavajući deenergizaciju kvarnog transformatora i dovodeći do teških oštećenja. Razlog je bio previše putovanja u provodniku za otkazivanje mehanizma kontrolisanog za otkazivanje, što je sprečilo udarnu silu strijelice prekidača da uspešno aktivira mehanizam otkazivanja prekidača za opterećenje. Ovaj defekt se može rešiti podešavanjem provodnika za otkazivanje i čvrstoće mutnice. Takođe, simulacija rada prekidača za jedinice za hranjenje transformatora bila je uključena kao obavezni test pre komisionisanja.

2.4 Problem materijala ravnotežnog štita

Polu-zatvoreni RMU-evi tipično ne mogu koristiti dodirljive terminale kabla. Ravnotežni štiti se često koriste kako bi se rešio nedostatak rastojanja između faza na tačkama vezanja terminala kabla. Međutim, aluminijumski ravnotežni štiti su vrlo osetljivi na vlaga. Čak i kada se koriste sa zagrijivačima protiv kondenzacije, njihova efikasnost u vlažnim uslovima je ograničena. U 20kV distribucijskim sistemima primijećena je teška korozija ovih štitova. Površinska grubina i bela prašasta korozija proizvodi ruši ravnotegu električnog polja na površini štita, negirajući ravnotežni efekat. Zbog malih rastojanja između faza oko štitova, zajedno sa dnevnim varijacijama temperature, kondenzacija nastaje na dnu plinskih komora i može se vratiti u područje štita, stvarajući put ispaljivanja. Epoksi materijal izolacionih prepreka na dnu plinskog komora može doživeti tešku električnu koroziju, koja konačno dovodi do putova ispaljivanja između faza i konačno površinskoj izolacijskoj raspadnici. Ceo proces ispaljivanja je postupan. Da bi se rešila kondenzacija, kompanije za snabdevanje strujom mogu modifikovati ravnotežni štit RMU-a, prelazeći na silicone gumne izolacione poklopce kraja kabla. Ovi poklopci unutrašnje koriste poluprovodni sloj, koji može još uvek pružiti ravnotežni efekat. Poboljšani dizajn RMU-a prošao je testove kondenzacije i otpornosti na napon i planirano je probno korišćenje u distribucijskoj mreži.

3. Preporuke za izbor SF6 RMU-eva

(1) Izaberite proširive RMU-e: Njihova fleksibilna konfiguracija, lako instaliranje i proširivost predstavljaju budući pravac korišćenja SF6 RMU-eva.

(2) Razmotrite održavanje: Idealno, SF6 prekidač za opterećenje treba da bude opremljen uređajem za nadgledanje pritiska SF6. U suprotnom, treba da prođe test prekidanja na nuli atmosferskog tlaka.

(3) Razmotrite klimu i lokaciju: Izaberite proizvode koji su prošli testove kondenzacije. Za male prstenaste jedinice, poput terminalnih jedinica, gde se ne razmatra buduća proširivost, korišćenje potpuno zatvorenih RMU-eva može značajno smanjiti uticaj kondenzacije na opremu.

Sažetak

Godine operativne prakse pokazuju da, među različitim tipovima RMU-eva, SF6 RMU-evi nude visoku performansu, pouzdanost, kompaktnu veličinu, niske prostorne zahteve i minimalno održavanje, što dovodi do njihove najšire primene. Uz razmatranje različitih faktora kao što su troškovi održavanja, sekundarni ulozi i pouzdanost, preporučuje se, gde to omilje dopušta, da se u projektima obnove i izgradnje distribucijske mreže prioritizira korišćenje SF6 RMU-eva. Takođe, tijekom planiranja i izgradnje, treba dati dovoljno pažnje uključivanju automatskih uređaja i usvajanju sigurnih, pouzdanih i naprednih oprema kako bi se poboljšali nivoi distribucije, čime će se distribucijska mreža učiniti pouzdanije i sigurnije.