Jak technologia próżniowa zastępuje SF6 w nowoczesnych pierścieniowych jednostkach główne

Jednostki pierścieniowe (RMU) są wykorzystywane w drugorzędnej dystrybucji energii elektrycznej, bezpośrednio podłączając się do końcowych użytkowników takich jak osiedla mieszkaniowe, place budowy, budynki komercyjne, autostrady itp.

W podstacji mieszkalnej RMU wprowadza średnie napięcie 12 kV, które jest następnie obniżane do niskiego napięcia 380 V przez transformatory. Urządzenia przełączające niskiego napięcia rozprowadzają energię elektryczną do różnych jednostek użytkowników. Dla transformatora dystrybucyjnego o mocy 1250 kVA w osiedlu mieszkaniowym, jednostka pierścieniowa średniego napięcia zazwyczaj przyjmuje konfigurację dwóch wejść i jednego wyjścia, lub dwóch wejść z wieloma wyjściami, z każdym obwodem wyjściowym podłączonym do transformatora. Dla transformatora o mocy 1250 kVA, prąd na stronie jednostki pierścieniowej 12 kV wynosi 60 A. Używana jest kombinacja przestawiacza z obciążeniem i bezpiecznika (jednostka FR), składająca się z przestawiacza z obciążeniem i bezpiecznika. Stosowany jest bezpiecznik o mocy 100 A, gdzie przestawiacz z obciążeniem kontroluje zasilanie lub odłączenie transformatora, a bezpiecznik zapewnia ochronę przed przepięciem dla transformatora. Transformator o mocy 1250 kVA generuje niskonapięciowy prąd 380 V o natężeniu 2500 A, który jest rozprowadzany za pomocą standardowych urządzeń przełączających niskiego napięcia Państwowej Sieci Elektrycznej.

Jednostki RMU izolowane gazem SF6 są kompaktowe, a projekt z wspólną zbiorniczką jest jeszcze mniejszy i ekonomiczny. Dzięki doskonałym właściwościom izolacyjnym i gaszącym łuki elektryczne gazu SF6, przestawiacze z obciążeniem w urządzeniach przełączających używają gazu SF6 do gaszenia łuków, co pozwala im przerwać zarówno prądy izolacyjne, jak i aktywne prądy obciążeniowe o natężeniu do 630 A.

Dla jednostek RMU izolowanych ekologicznym gazem, ze względu na brak alternatywnego ekologicznego gazu, który mógłby dorównać gazowi SF6 pod względem właściwości izolacyjnych i gaszenia łuków, oraz ponieważ przestawiacze nie mogą przerwać prądu obciążenia, często stosuje się kombinację przestawiacza i próżniowego przestawiacza z obciążeniem, aby spełnić funkcję, która wcześniej wymagała tylko jednego przestawiacza.

Górny rząd poniższego rysunku pokazuje schemat głównego obwodu tradycyjnej jednostki RMU z gazem SF6, a dolny rząd pokazuje schemat głównego obwodu ekologicznej jednostki RMU izolowanej gazem.

Można zauważyć, że dla szafy typu F z przestawiaczami z obciążeniem do pierścienia i z pierścienia, wymagana jest izolacja plus próżniowy przestawiacz; dla szafy FR z obciążeniem z pierścienia, wymagana jest izolacja plus próżniowy przestawiacz plus bezpiecznik, co sprawia, że konfiguracja przełączania jest bardziej skomplikowana.

Parametry elektryczne przestawiacza z obciążeniem jednostki RMU są następujące:
• Nominalny prąd: 630 A
• Nominalny prąd krótkotrwałej wytrzymałości: 20/4 (25/4*) kA/4 s
• Nominalny prąd zamykający przy przepięciu: 50 (63*) kA
• Mechaniczna wytrzymałość przestawiacza z obciążeniem: Klasa M1, 5000 operacji
• Mechaniczna wytrzymałość przestawiacza ziemnego: Klasa M1, 3000 operacji
• Elektryczna wytrzymałość przestawiacza z obciążeniem: Klasa E3, 200 operacji

W związku z tym Schneider wprowadził równoległą metodę gaszenia łuku próżniowego, czyli montaż przerywacza próżniowego w układzie równoległym w przestawiaczu. W trakcie procesu otwierania, sprzęgło kontaktu ruchomego przerywacza próżniowego jest synchronicznie napędzane, przenosząc łuk do przerywacza próżniowego, gdzie jest gaszony.

Po zgaszeniu łuku, kontakty przerywacza próżniowego wracają do pozycji zamkniętej, a podczas kolejnej operacji zamykania przestawiacza, przerywacz próżniowy nie działa.

Ten projekt wymaga tylko jednego mechanizmu napędowego, w porównaniu do dwóch oddzielnych struktur przestawiacza i przerywacza próżniowego, co powoduje mniejsze rozmiary i niższe koszty. Jednak w porównaniu do dwóch niezależnych przestawiaczy, równoległy mechanizm przełączania stawia wyższe wymagania dotyczące projektowania, procesu produkcji i niezawodności, aby zapewnić dokładne działanie przestawiacza.

Ten typ równoległego przerywacza próżniowego z przestawiaczem z obciążeniem występuje w różnych formach konstrukcyjnych, ale podstawowy zasąd jest taki sam.

Miniaturyzowany przerywacz próżniowy jest zintegrowany z głównymi kontaktami przestawiacza, służąc jedynie do przerwania małych prądów do 630 A.

Zgodnie z celami "Podwójnego Węgla", jednostki RMU izolowane ekologicznym gazem reprezentują nieuniknioną tendencję. Bez postępu technologicznego, proste dodawanie komponentów prowadzi do zwiększonego zużycia materiałów i zasobów, większych strat i utrudnia zrównoważony rozwój. Podczas badania nowych alternatywnych gazów i metod gaszenia łuków, dążenie do rozwiązań upraszczających mechanizmy, ułatwiających obsługę i zwiększających niezawodność jest realną drogą do przodu dla zaawansowanych producentów sprzętu i produktów. Klienci powinni również wybierać zaawansowane produkty alternatywne, aby pomóc w szybszym osiągnięciu celów Podwójnego Węgla.