Sürekli ekonomik gelişim ve elektrik kullanımının insanların hayatlarındaki etkisinin artması, özellikle yük yoğunluğu yüksek olan kentsel alanlarda, elektrik sağlamanın güvenilirliği özellikle önemlidir. Anahtarlama halkası yapısına dayalı bir dağıtım ağının kurulması, elektrik sağlamanın güvenilirliğini artırabilir, tedarik sürekliliğini sağlayabilir ve dağıtım ekipmanları arızaları ve bakım kesintilerinin etkisini minimize edebilir. Halka anahtarlama işletim modunda kullanılan Ring Main Unit (RMU), basit yapı, kompakt boyut, düşük maliyet ve güç sağlama parametrelerini, performansını ve güvenliğini iyileştirebilme gibi avantajlarından dolayı, şehirsel konut bölgeleri, yüksek binalar, büyük kamu binaları ve endüstriyel tesisler gibi yük merkezlerindeki dağıtım alt merkezlerinde ve kompakt alt merkezlerde yaygın olarak kullanılmaktadır.
1. Ring Main Unit Türleri
Dağıtım sistemlerinde, halka anahtarlama işlevlerini gerçekleştirebilen ekipmanlar, halka anahtarlama tipi kablo dağıtım kutuları ve RMU'lar içerir. Halka anahtarlama tipi kablo dağıtım kutuları daha düşük maliyete sahiptir ve daha esnek yerleştirme imkanları sunar. Özellikle, RMU'lar için gerekli olan dağıtım odası alçakta bulunan kentsel alanlarda, bu kutuların esnekliği belirgin olmaktadır. Ancak, RMU'lara kıyasla, halka anahtarlama kutularının en büyük dezavantajları, güvenlik performansının düşük olması (özellikle yanlış operasyon önlemleri açısından), uygun olmayan çalışma ortamı ve belirli risklerdir. Koşullar uygunsa, yazar halka anahtarlama yapılandırmalarında RMU'ların kullanılmasını önermektedir. RMU'lar, kullanılan yük anahtarı türüne göre şu türler haline ayrılabilir: hava soğutmalı RMU'lar, piston tipi RMU'lar, vakum RMU'lar ve SF6 RMU'lar. Bunlar arasında, hava soğutmalı ve piston tipi RMU'lar, yük anahtarlarının ölümcül kusurları ve düşük güvenilirliğinden dolayı genellikle kullanımdan çıkarılmıştır. Vakum RMU'lar ve SF6 RMU'lar, yüksek performansları, güvenilir işlemesi ve bakımı nedeniyle dağıtım sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
1.1 Vakum Ring Main Units
Yıllarca vakum devre kesicileri ve vakum anahtar ekipmanlarının iç üretim ve kullanımı, Çin'de vakum teknolojisini nispeten olgun hale getirmiştir. Yerleşik vakum RMU'lar, tip testlerinde yüksek performans göstermiştir, ancak yaygın olarak kullanılmamıştır. Bu durumun temel nedeni, çalışma mekanizmasının performansının düşük olmasıdır. Vakum anahtarlarının çalışma mekanizmalarının tasarımı oldukça karmaşıktır ve yerel hammaddeler, işleme teknolojisi ve kalite kontrol seviyesi nedeniyle, yerel üreticiler tarafından üretilen çalışma mekanizmalarının kalitesi henüz tam anlamıyla beklentilere ulaşmamıştır. İşlem ve bakım zordur ve vakum RMU'lardaki vakum derecesini ölçmek bakım sürecinde büyük bir zorluktur.
1.2 SF6 Ring Main Units'in Avantajları ve Dezavantajları
SF6 RMU'ların dağıtım sistemlerindeki kullanımı çoğunlukla ithal ürünler tarafından yönetilmektedir. İleri performansları, güvenilir işlemeleri, tamamen yalıtılmış kapalı tasarım ve bakım gerektirmeme avantajları nedeniyle, güç sağlama departmanları tarafından geniş bir şekilde tercih edilmektedir. Tipik SF6 RMU'lar arasında Schneider'ın RM6, ABB'nin SafeRing ve Siemens'in 8DJ20 bulunmaktadır. Ancak, işlem sırasında bazı eksiklikler de bulunmaktadır.
1.2.1 SF6 RMU'ların Avantajları:
(1) Yüksek Performans Özellikleri: SF6 RMU'lar yüksek işlem sıklığına sahiptir, nominal aktif yüklerin 100 kez açılması ve kapatılmasına yetecek kapasitededir. Ayrıca, iyi bir kesme kapasitesine sahip olup, yüksek akımları dayanabilir.
(2) Uygun Bakım: Kabin yüzey tasarımı kullanıcı dostudur. Panel üzerinde açık kablosuz şema ipuçları operasyon için rehberlik sağlar. Bazı ürünlerde hatta kabin yüzeyine dikkat edilmesi gereken hususlar not edilmiştir, bu da operatör hatalarını azaltır. Çoğu RMU ürünü, ana devrenin canlılık durumunu tespit edebilecek cihazlarla donatılmıştır, canlılık durumu gösterimi ve elektromanyetik kilitlerle birleştirildiğinde, canlı olduğunda kapı kapanmasını önleyerek yanlış işlemlerin önüne geçilir. Ayrıca, ön kapının üzerindeki şeffaf akrilik gözleme penceresi, anahtarı açık/kapalı durumda doğrudan izlemeyi sağlar, bu da çok pratiktir.
(3) Güçlü Esneklik: Modern RMU'lar, çeşitli dağıtım ağ tasarımlarının gereksinimlerini çok esnek bir şekilde karşılayabilir ve gerçek duruma göre rastgele birleştirilebilir. Ayrıca, kablo bağlantı yöntemleri de oldukça esnektir, düz olmayan zemin yüzeylerinde bile kısmi salınmalara neden olmaksızın uyumlu bağlantılar yapılabilir.
1.2.2 SF6 RMU'ların Dezavantajları:
(1) Esnek Olmayan Yapılandırma: Sadece üreticinin sunduğu sınırlı sayıda şemadan seçilebilir, bu da çeşitli kullanıcıya özgü ihtiyaçları karşılamayı zorlaştırır.
(2) Genişletilemezlik: Anahtar ekipmanı faaliyete geçirildikten sonra genellikle genişletilemez.
(3) Özel Ekipman Gerekliliği: Belirli kablo son noktaları gibi özel ekipmanlar gerektirir, bu da maliyetli olabilir.
(4) Kesin Kurulum Gereklilikleri: Kurulum gereklilikleri karşılanmazsa, ünitelerin istenen performansını elde etmesi zordur.
Tamamen kapalı SF6 RMU'ların esnek olmayan yapılandırması nedeniyle, dağıtım ağlarında genişletilebilir yarı-kapalı SF6 RMU'ların kullanımı artmıştır. Yarı-kapalı RMU'lar, her bir birim için bağımsız gaz bölümlerine sahiptir, bu da genişletmeyi, kurulumu ve değiştirilmesini kolaylaştırır. Şu anda yaygın olarak kullanılan RMU'lar arasında Schneider'ın SM6, ABB'nin Uniswitch ve Siemens'in 8DH10 bulunur. Yerel üreticilerin SF6 yük anahtarı teknolojisini yavaş yavaş öğrendikçe, yerel SF6 RMU'ların miktarı ve kalitesi sürekli olarak artmaktadır. Ancak, şu an itibarıyla, yerel 10kV ve 20kV SF6 RMU pazarı çoğunlukla yabancı şirketler (Schneider veya ABB gibi) tarafından yönetilmektedir.
2. SF6 Ring Main Units ile İlgili Sorunlar
2.1 SF6 Gazındaki Nem İçeriği
SF6 RMU'lar genellikle nem içeriği test raporu ile gelmez. Ekipman operatörü olan güç sağlama şirketleri, genellikle nem içeriğini kendileri ölçemez. SF6 gazındaki nem düzeyi, yayın söndürme performansını ve ekipmanın güvenli işlemesini doğrudan etkiler. Yıllarca faaliyette olan SF6 RMU'ların yayın söndürme kapasitesini değerlendirmek bir zorluktur.
2.2 SF6 Gaz Sızıntısı Sorunları
SF6 RMU'lar, sızıntı sorunlarına neden olan mühürleme sorunları yaşayabilir. Pratik deneyimler, ithal ekipmanların genellikle iyi mühürleme performansına sahip olduğunu gösterse de, sızıntı olayları hala gerçekleşmektedir. Çoğu birim gaz izleme cihazına sahip olmadığından, kullanıcılar sızıntıdan haberdar olmayabilir, bu da potansiyel tehlikeler yaratır. Bu, özellikle sıfır manometre basıncında RMU'nun performansı ( yalıtım, anahtarlama vb.) ve dahili yayın hatası durumunda dayanıklılığı hakkında endişe vericidir. Bu ürünlerin çoğu manuel operasyon mekanizmalarını kullanır ve operatörler yakın mesafede çalışır. Bir kazanın ciddi sonuçları olabilir. Şuan, basınç göstergesini eklemek, yarı-kapalı RMU'lar için gerekli bir ekipman olarak zorunlu hale gelmiştir.
2.3 Mekanizma Sorunları
Dağıtım transformatör korumasında, yük anahtarı ve kavanoz kombinasyon birimleri yaygındır. Yük anahtarı yük akımını keser, kavanoz ise kısa devre ve aşırı yük akımlarını keser. Hebei'nin dağıtım ağında, tamamen kapalı RMU'larla ilgili olaylar yaşanmış, kavanoz patlamış, ancak yük anahtarı güvenilir bir şekilde açılmamış, bu da hatalı transformatörün enerjiye bağlanmasını engellemiş ve ciddi hasara yol açmıştır. Sebep, tripping operasyonu için kontrollü tripping telinin aşırı seyahati olmuştur, bu da kavanoz çarpan pin'in etkisini yük anahtarı tripping mekanizmasını etkinleştirmede başarısız olmasına neden olmuştur. Bu kusuru, tripping telinin ve cevherlerin sıkılığını ayarlayarak çözülebilir. Ayrıca, transformatör besleme birimleri için kavanoz operasyonunu simüle etmek, komisyona alınmadan önce zorunlu bir test olarak dahil edilmiştir.
2.4 Dengeleyici Kalkanın Malzeme Sorunu
Yarı-kapalı RMU'lar genellikle dokunulabilir kablo son noktaları kullanamaz. Dengeleyici kalkanlar, kablo son nokta bağlantı noktalarında faz arası mesafenin yetersiz olduğu durumlarda kullanılır. Ancak, alüminyum dengeleyici kalkanlar, nemli ortamlara karşı hassasdır. Neme karşı ısıtıcılarla bile kullanıldığında, nemli koşullardaki etkinliği sınırlıdır. 20kV dağıtım sistemlerinde, bu kalkanların ciddi bir şekilde paslandığı görülmüştür. Yüzey pürüzlülüğü ve beyaz toprak pas ürünleri, kalkan yüzeyindeki elektrik alanının düzensizliğini bozar, bu da dengeleyici etkiyi ortadan kaldırır. Kalkanların etrafındaki küçük faz arası mesafeler, günlük sıcaklık değişimleri nedeniyle gaz bölmesinin altındaki kondansasyon oluşur ve bu, kalkan bölgesine geri döner, bu da bir salınma yolu oluşturur. Gaz bölmesinin altındaki izolasyon bariyerlerinin epoksi malzemesi, ciddi elektriksel paslanmaya uğrayabilir, sonunda faz arası salınma yolları ve yüzey izolasyonunun parçalanmasına yol açabilir. Bu tüm salınma süreci gradyandır. Kondansasyonu önlemek için, güç sağlama şirketleri RMU'nun dengeleyici kalkanını, silikon lastik izole kablo uç kapaklarına dönüştürebilir. Bu kapaklar, içte yarıiletken bir tabaka kullanır, bu da hala dengeleyici etki sağlar. Geliştirilmiş RMU tasarımı, kondansasyon ve dayanıklılık testlerini geçmiştir ve dağıtım ağında deneme işletimine hazırlanmaktadır.
3. SF6 RMU Seçimi İçin Öneriler
(1) Genişletilebilir RMU'ları seçin: Esnek yapılandırma, kolay kurulum ve genişletilebilirlik, SF6 RMU kullanımının gelecekteki yönüdür.
(2) Bakımı düşünün: İdeal olarak, SF6 yük anahtarı, SF6 basıncını izleyen bir cihaza sahip olmalıdır. Yoksa, sıfır manometre basıncında anahtarlama testini geçmelidir.
(3) İklim ve konumu düşünün: Kondansasyon testlerini geçmiş ürünler seçin. Gelecekte genişletme düşünülmemiş küçük halka anahtarlama birimleri, terminal birimleri gibi, tamamen kapalı RMU'ların kullanımı, kondansasyonun ekipmana etkisini önemli ölçüde azaltabilir.
Özet
Yıllarca işletme uygulaması göstermiştir ki, çeşitli RMU türleri arasında, SF6 RMU'lar yüksek performans, güvenilirlik, kompakt boyut, düşük alan gerekliliği ve minimum bakım ile en geniş kullanım alanına sahiptir. Bakım maliyetleri, ikincil yatırımlar ve güvenilirlik gibi çeşitli faktörleri göz önünde bulundurarak, koşullar uygunsa, dağıtım ağının yeniden yapılanması ve inşaat projelerinde SF6 RMU'ların kullanılmasını öneriyoruz. Planlama ve inşa aşamalarında, otomasyon cihazlarının entegre edilmesine ve güvenli, güvenilir ve ileri teknolojili ekipmanların kullanılmasına yeterli önem verilmeli, dağıtım seviyeleri artırılmalı, dağıtım ağının daha güvenilir ve güvenli hale getirilmelidir.