การใช้งาน Ring Main Units ในระบบจำหน่ายไฟฟ้า

ด้วยการพัฒนาทางเศรษฐกิจอย่างต่อเนื่องและการส่งผลของไฟฟ้าต่อชีวิตของผู้คน โดยเฉพาะในพื้นที่เมืองที่มีความหนาแน่นของการใช้โหลดสูง ความน่าเชื่อถือในการจ่ายไฟฟ้าเป็นสิ่งที่สำคัญยิ่ง การสร้างระบบสายส่งที่มีโครงสร้างหลักเป็นวงแหวนสามารถเพิ่มความน่าเชื่อถือในการจ่ายไฟฟ้า รับประกันความต่อเนื่องในการจ่ายไฟ และลดผลกระทบจากความเสียหายของอุปกรณ์และเวลาหยุดซ่อมบำรุงได้อย่างมีประสิทธิภาพ สำหรับ RMU (Ring Main Unit) ซึ่งเป็นอุปกรณ์สำคัญในการทำงานแบบวงแหวน มีการใช้งานอย่างกว้างขวางในสถานีไฟฟ้ากระจายและสถานีไฟฟ้าขนาดเล็กที่ศูนย์โหลด เช่น ย่านที่อยู่อาศัยในเมือง อาคารสูง อาคารสาธารณะขนาดใหญ่ และโรงงานอุตสาหกรรม เนื่องจากมีข้อดีด้านโครงสร้างที่ง่าย ขนาดกะทัดรัด ราคาไม่แพง และสามารถปรับปรุงพารามิเตอร์ สมรรถนะ และความปลอดภัยของการจ่ายไฟฟ้าได้

1. ประเภทของ Ring Main Units

ในระบบการกระจายไฟฟ้า อุปกรณ์ที่สามารถทำหน้าที่เป็นวงแหวนหลักประกอบด้วยกล่องแยกสายเคเบิลแบบวงแหวนและ RMU กล่องแยกสายเคเบิลแบบวงแหวนมีราคาถูกและมีตำแหน่งการติดตั้งที่ยืดหยุ่นมากขึ้น โดยเฉพาะในพื้นที่เมืองที่มีการพัฒนาแล้ว ซึ่งการหาพื้นที่สำหรับห้องควบคุม (ซึ่งจำเป็นสำหรับ RMU) ยาก แสดงให้เห็นถึงความยืดหยุ่น แต่เมื่อเทียบกับ RMU ข้อเสียที่ใหญ่ที่สุดของกล่องแยกสายเคเบิลแบบวงแหวนคือความปลอดภัยที่น้อยกว่า (โดยเฉพาะเกี่ยวกับมาตรการป้องกันการทำงานผิดพลาด) สภาพการทำงานที่ไม่เหมาะสม และความเสี่ยงบางประการ หากสภาพแวดล้อมเอื้ออำนวย ผู้เขียนแนะนำให้ใช้ RMU เป็นลำดับแรกสำหรับการกำหนดค่าวงแหวน RMU สามารถแบ่งออกเป็นหลายประเภทตามประเภทของสวิตช์โหลดที่ใช้: RMU แบบลมเป่า, RMU แบบกระบอกสูบ, RMU แบบสุญญากาศ, และ RMU แบบ SF6 ระหว่างนี้ RMU แบบลมเป่าและแบบกระบอกสูบได้ถูกยกเลิกไปเนื่องจากมีข้อบกพร่องและความน่าเชื่อถือน้อยในสวิตช์โหลด RMU แบบสุญญากาศและแบบ SF6 ได้รับการใช้งานอย่างกว้างขวางในระบบการกระจายไฟฟ้าเนื่องจากมีสมรรถนะสูง ทำงานได้น่าเชื่อถือ และบำรุงรักษาง่าย

1.1 Vacuum Ring Main Units

การผลิตและการใช้งานเบรกเกอร์วงจรและสวิตช์เกียร์แบบสุญญากาศภายในประเทศหลายปีที่ผ่านมาทำให้เทคโนโลยีสุญญากาศค่อนข้างเจริญก้าวหน้าในประเทศจีน RMU แบบสุญญากาศที่พัฒนาขึ้นภายในประเทศได้แสดงสมรรถนะสูงในการทดสอบประเภท แต่ยังไม่ได้รับการใช้งานอย่างแพร่หลาย สาเหตุหลักคือการทำงานของกลไกทำงานไม่ดี การออกแบบกลไกทำงานสำหรับสวิตช์สุญญากาศค่อนข้างซับซ้อน และเนื่องจากระดับของวัสดุภายในประเทศ กระบวนการผลิต และการควบคุมคุณภาพ คุณภาพของกลไกทำงานที่ผลิตโดยผู้ผลิตภายในประเทศยังไม่ได้มาตรฐานจริงๆ การดำเนินงานและการบำรุงรักษาค่อนข้างยาก และการวัดระดับสุญญากาศใน RMU แบบสุญญากาศเป็นปัญหาใหญ่ในการบำรุงรักษา

1.2 ข้อดีและข้อเสียของ SF6 Ring Main Units

การใช้งาน SF6 RMUs ในระบบการกระจายไฟฟ้าส่วนใหญ่เป็นผลิตภัณฑ์นำเข้า พวกมันได้รับความนิยมอย่างกว้างขวางจากแผนกจ่ายไฟฟ้าเนื่องจากมีสมรรถนะที่ยอดเยี่ยม การทำงานที่น่าเชื่อถือ การออกแบบที่ปิดสนิทและไม่ต้องบำรุงรักษา ตัวอย่าง SF6 RMUs ที่เป็นที่นิยมคือ Schneider's RM6, ABB's SafeRing, และ Siemens' 8DJ20 อย่างไรก็ตาม ยังมีข้อเสียบางประการในการใช้งาน

1.2.1 ข้อดีของ SF6 RMUs:

(1) สมรรถนะสูง: SF6 RMUs มีความถี่ในการทำงานสูง สามารถทำและตัดโหลดที่ระบุได้สูงสุด 100 ครั้ง นอกจากนี้ยังมีความสามารถในการตัดกระแสไฟฟ้าที่สูง

(2) การบำรุงรักษาสะดวก: การออกแบบผิวหน้าของตู้มีความเป็นมิตรกับผู้ใช้ มีแผนผังการเชื่อมต่อที่ชัดเจนบนแผงควบคุมเพื่อให้คำแนะนำในการปฏิบัติงาน บางผลิตภัณฑ์ยังมีคำเตือนบนผิวหน้าของตู้ เพื่อลดโอกาสในการทำงานผิดพลาด ส่วนใหญ่ RMU ผลิตภัณฑ์จะมีอุปกรณ์ที่สามารถตรวจจับสถานะของวงจรหลัก ให้การแจ้งเตือนสถานะของวงจรหลัก และเมื่อรวมกับแม่เหล็กไฟฟ้าล็อก สามารถป้องกันการปิดประตูเมื่อมีไฟฟ้าอยู่ ลดการดำเนินการผิดพลาด นอกจากนี้ยังมีหน้าต่างสังเกตที่ทำจากอะคริลิคใสบนประตูหน้า ทำให้สามารถมองเห็นสถานะการเปิด-ปิดของสวิตช์ได้โดยตรง ซึ่งสะดวกมาก

(3) ความยืดหยุ่นสูง: RMU สมัยใหม่สามารถตอบสนองความต้องการของการออกแบบเครือข่ายการกระจายไฟฟ้าต่าง ๆ ได้อย่างยืดหยุ่น และสามารถผสมผสานกันได้ตามสถานการณ์จริง นอกจากนี้วิธีการเชื่อมต่อสายเคเบิลยังมีความยืดหยุ่นสูง สามารถเชื่อมต่อได้แม้บนพื้นผิวที่ไม่เรียบโดยไม่ทำให้เกิดการปล่อยประจุไฟฟ้าบางส่วน

1.2.2 ข้อเสียของ SF6 RMUs:

(1) การกำหนดค่าที่ไม่ยืดหยุ่น: สามารถเลือกได้จากแผนการที่จำกัดที่ผู้ผลิตจัดเตรียมไว้ ทำให้ยากที่จะตอบสนองความต้องการเฉพาะของผู้ใช้

(2) ไม่สามารถขยายได้: หลังจากการติดตั้งสวิตช์เกียร์แล้ว การขยายตัวทั่วไปไม่สามารถทำได้

(3) ต้องใช้อุปกรณ์เสริมเฉพาะ: ต้องใช้อุปกรณ์เสริมเฉพาะ เช่น ปลายสายเคเบิลเฉพาะ ซึ่งอาจมีราคาสูง

(4) ข้อกำหนดการติดตั้งที่เข้มงวด: หากไม่ปฏิบัติตามข้อกำหนดการติดตั้ง หน่วยอาจไม่สามารถทำงานได้ตามที่คาดหวัง

เนื่องจากการกำหนดค่าที่ไม่ยืดหยุ่นของ SF6 RMUs ที่ปิดสนิท การใช้งาน SF6 RMUs ที่เป็นแบบครึ่งปิดสนิทที่สามารถขยายได้ในเครือข่ายการกระจายไฟฟ้าได้เพิ่มขึ้น RMUs แบบครึ่งปิดสนิทมีช่องก๊าซที่แยกกันสำหรับแต่ละหน่วย ทำให้ง่ายต่อการขยาย การติดตั้ง และการเปลี่ยนแปลง ปัจจุบัน RMUs ที่ใช้งานอย่างกว้างขวางรวมถึง Schneider's SM6, ABB's Uniswitch, และ Siemens' 8DH10 ขณะที่ผู้ผลิตภายในประเทศค่อย ๆ ควบคุมเทคโนโลยีสวิตช์โหลด SF6 ปริมาณและคุณภาพของ SF6 RMUs ที่ผลิตภายในประเทศกำลังเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง อย่างไรก็ตาม ตลาดสำหรับ SF6 RMUs แรงดัน 10kV และ 20kV ยังคงถูกครอบครองโดยบริษัทต่างชาติ (เช่น Schneider หรือ ABB)

2. ปัญหาของ SF6 Ring Main Units

2.1 ความชื้นในแก๊ส SF6

SF6 RMUs ไม่ค่อยมีรายงานการทดสอบความชื้น ในฐานะผู้ดำเนินงานอุปกรณ์ บริษัทจ่ายไฟฟ้ามักไม่สามารถวัดความชื้นเองได้ ระดับความชื้นในแก๊ส SF6 มีผลโดยตรงต่อสมรรถนะในการดับอาร์คและสมรรถนะการทำงานที่ปลอดภัยของอุปกรณ์ การประเมินสถานะของสมรรถนะในการดับอาร์คของ SF6 RMUs ที่ใช้งานมายาวนานเป็นปัญหา

2.2 ปัญหาการรั่วไหลของแก๊ส SF6

SF6 RMUs อาจมีปัญหาการปิดสนิททำให้เกิดการรั่วไหลของแก๊ส ประสบการณ์จริงแสดงให้เห็นว่าแม้ว่าอุปกรณ์นำเข้าโดยทั่วไปจะมีสมรรถนะการปิดสนิทที่ดี แต่ยังมีการรั่วไหลเกิดขึ้น เนื่องจากส่วนใหญ่ไม่มีอุปกรณ์ตรวจสอบแก๊ส ผู้ใช้อาจไม่ทราบว่ามีการรั่วไหล ซึ่งอาจสร้างความเสี่ยงแฝง นี่เป็นเรื่องที่น่ากังวลอย่างยิ่งในด้านสมรรถนะ (ฉนวน ปฎิบัติการ ฯลฯ) ของ RMU ที่ความดันศูนย์และสมรรถนะในการทนต่อความผิดปกติของอาร์คภายใน ผลิตภัณฑ์จำนวนมากใช้กลไกการดำเนินงานแบบแมนนวล และผู้ดำเนินงานทำงานใกล้ชิด การเกิดอุบัติเหตุอาจมีผลร้ายแรง ปัจจุบัน การรวมอุปกรณ์แสดงความดันเป็นข้อกำหนดที่จำเป็น และรวมเป็นอุปกรณ์เสริมที่จำเป็นสำหรับ RMUs แบบครึ่งปิดสนิท

2.3 ปัญหากลไก

ในการป้องกันหม้อแปลงจำหน่าย หน่วยผสมที่ใช้สวิตช์โหลดและฟิวส์เป็นที่นิยม สวิตช์โหลดตัดกระแสโหลด และฟิวส์ตัดกระแสเกินและกระแสสั้น ในเครือข่ายการกระจายไฟฟ้าของฮับไห่ เกิดเหตุการณ์กับ RMUs ที่ปิดสนิทที่ฟิวส์ขาด แต่สวิตช์โหลดไม่สามารถเปิดได้เชื่อถือได้ ทำให้ไม่สามารถตัดไฟฟ้าออกจากหม้อแปลงที่เสียหายได้ และทำให้เกิดความเสียหายอย่างรุนแรง สาเหตุคือการเดินทางของสายทริปในกลไกควบคุมการทริปมากเกินไป ทำให้แรงกระแทกจากฟิวส์ไม่สามารถกระตุ้นกลไกการทริปของสวิตช์โหลดได้ ข้อบกพร่องนี้สามารถแก้ไขได้โดยปรับสายทริปและความแน่นของน็อต นอกจากนี้ การจำลองการทำงานของฟิวส์สำหรับหน่วยป้อนหม้อแปลงได้ถูกรวมเป็นการทดสอบก่อนใช้งานที่จำเป็น

2.4 ปัญหาวัสดุของชิลด์บาลานซ์

RMUs แบบครึ่งปิดสนิทโดยทั่วไปไม่สามารถใช้ปลายสายเคเบิลที่สัมผัสได้ ชิลด์บาลานซ์มักใช้เพื่อแก้ปัญหาระยะทางระหว่างเฟสที่ไม่เพียงพอที่จุดเชื่อมต่อปลายสายเคเบิล แต่ชิลด์บาลานซ์อลูมิเนียมมีความไวต่อสภาพแวดล้อมที่ชื้น แม้จะใช้เครื่องทำความร้อนป้องกันการควบแน่น แต่ประสิทธิภาพในการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่ชื้นยังจำกัด ในระบบการกระจายไฟฟ้า 20kV พบการกัดกร่อนรุนแรงของชิลด์เหล่านี้ ความขรุขระและสารกัดกร่อนสีขาวที่ปรากฏบนผิวชิลด์ทำให้สนามไฟฟ้าไม่สม่ำเสมอ ทำให้การบาลานซ์ไม่สามารถทำงานได้ ด้วยระยะทางระหว่างเฟสที่เล็กและการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิประจำวัน การควบแน่นเกิดขึ้นที่ด้านล่างของช่องก๊าซและสามารถไหลกลับไปยังพื้นที่ชิลด์ สร้างเส้นทางการปล่อยประจุ วัสดุอีพ็อกซี่ของช่องกั้นที่ด้านล่างของช่องก๊าซสามารถเกิดการกัดกร่อนทางไฟฟ้าอย่างรุนแรง สุดท้ายนำไปสู่การปล่อยประจุระหว่างเฟสและทำลายฉนวนผิว กระบวนการปล่อยประจุทั้งหมดนี้ค่อยเป็นค่อยไป เพื่อแก้ปัญหาการควบแน่น บริษัทจ่ายไฟฟ้าสามารถปรับเปลี่ยนชิลด์บาลานซ์ของ RMU ให้ใช้ปลายสายเคเบิลที่ทำจากยางซิลิโคน ซึ่งภายในมีชั้นกึ่งตัวนำ ยังสามารถให้การบาลานซ์ได้ ดีไซน์ RMU ที่ปรับปรุงแล้วได้ผ่านการทดสอบการควบแน่นและการทนแรงดัน และวางแผนที่จะทดลองใช้งานในเครือข่ายการกระจายไฟฟ้า

3. คำแนะนำในการเลือก SF6 RMU

(1) เลือก RMUs ที่สามารถขยายได้: การกำหนดค่าที่ยืดหยุ่น การติดตั้งที่ง่าย และการขยายที่ง่ายเป็นทิศทางอนาคตของการใช้งาน SF6 RMU

(2) พิจารณาการบำรุงรักษา: ควรเลือกสวิตช์โหลด SF6 ที่มีอุปกรณ์ตรวจสอบความดัน SF6 หากไม่มี ควรมีการผ่านการทดสอบการสลับที่ความดันศูนย์

(3) พิจารณาสภาพอากาศและสถานที่: เลือกผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการทดสอบการควบแน่น สำหรับ RMUs ขนาดเล็ก เช่น หน่วยปลายทาง ที่ไม่ได้พิจารณาการขยายในอนาคต การใช้ RMUs ที่ปิดสนิทสามารถลดผลกระทบของความชื้นต่ออุปกรณ์ได้มาก

สรุป

จากการปฏิบัติงานหลายปี พบว่าในบรรดาประเภทต่าง ๆ ของ RMU SF6 RMUs มีสมรรถนะสูง ความน่าเชื่อถือ ขนาดกะทัดรัด ต้องการพื้นที่น้อย และบำรุงรักษาน้อย ทำให้มีการใช้งานอย่างกว้างขวางที่สุด ด้วยการพิจารณาปัจจัยต่าง ๆ เช่น ค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา การลงทุนครั้งที่สอง และความน่าเชื่อถือ ขอแนะนำให้ใช้ SF6 RMUs เป็นลำดับแรกในโครงการปรับปรุงและสร้างเครือข่ายการกระจายไฟฟ้า เมื่อวางแผนและสร้าง ควรมีการพิจารณาเพียงพอในการรวมอุปกรณ์อัตโนมัติและใช้อุปกรณ์ที่ปลอดภัย น่าเชื่อถือ และทันสมัย เพื่อเพิ่มระดับการกระจายไฟฟ้า ทำให้เครือข่ายการกระจายไฟฟ้ามีความน่าเชื่อถือและปลอดภัยมากขึ้น