شرح ستة فروق رئيسية بين وحدات الحلقة الرئيسية ومعدات التحويل
الاختلافات بين وحدات الدائرة الرئيسية (RMUs) والمعدات الكهربائية
في أنظمة الطاقة، كل من وحدات الدائرة الرئيسية (RMUs) والمعدات الكهربائية هي معدات توزيع شائعة، لكنها تختلف بشكل كبير في الوظيفة والهيكل. تستخدم RMUs بشكل أساسي في الشبكات ذات التغذية الحلقة، وهي مسؤولة عن توزيع الطاقة وحماية الخطوط، مع الخصائص الرئيسية التي تتضمن الاتصال المتعدد المصادر عبر شبكة حلقة مغلقة. المعدات الكهربائية، كجهاز توزيع عام، تقوم بتلقي وتوزيع وتحكم وحماية الطاقة، وهي قابلة للتطبيق على مستويات الجهد المختلفة وتكوينات الشبكة. يمكن تلخيص الاختلافات بينهما في ستة جوانب:
1. سيناريوهات التطبيق
تتم نشر RMUs عادة في شبكات التوزيع بمستوى 10 كيلو فولت وما دون، وهي مناسبة لشبكات المدن والمرافق الصناعية التي تتطلب تغذية بالحلقة. مثال نموذجي هو نظام التغذية المزدوج في المراكز التجارية، حيث تشكل RMUs حلقة مغلقة، مما يسمح بتغيير سريع لمسار الطاقة أثناء أعطال الخط. المعدات الكهربائية لديها نطاق تطبيق أوسع، تغطي مستويات الجهد من 6 كيلو فولت إلى 35 كيلو فولت. يمكن استخدامها على الجانب العالي الجهد للمحولات أو في غرف التوزيع المنخفض الجهد. على سبيل المثال، يتطلب محطة طاقة حرارية معدات كهربائية عالية الجهد في خروج الأذرع من المحول الرئيسي.
2. التركيب الهيكلي
تستخدم RMUs تقنية العزل الغازي، مع غاز SF6 كوسط عازل. المكونات النموذجية تشمل مفاتيح الفصل الثلاثية المواقع، ومفاتيح القطع تحت الحمل، وتركيبات المقاومات. تصميمها النمطي يقلل من الحجم بنسبة تزيد عن 40٪ مقارنة بالمعدات الكهربائية التقليدية؛ على سبيل المثال، RMU XGN15-12 لها عرض 600 ملم فقط. المعدات الكهربائية تستخدم عادة العزل الهوائي، مع عرض صندوق قياسي يتراوح بين 800-1000 ملم. المكونات الداخلية تشمل دوائر القاطع، ومغيرات التيار، وأجهزة حماية الريلاي. على سبيل المثال، يتميز المعدات الكهربائية KYN28A-12 بشاحنة قاطع قابلة للسحب.
3. وظائف الحماية
تعتمد RMUs عادة على مقاومات التحكم في التيار للحماية من القصر، مع تيارات قطع مرتفعة تصل إلى 20 كيلو أمبير، ولكنها تفتقر لنظم حماية الريلاي الدقيقة. المعدات الكهربائية مجهزة بأجهزة حماية الريلاي المعتمدة على المعالجات الدقيقة، وتقدم وظائف مثل حماية التيار الزائد ثلاثية المراحل، وحماية التسلسل الصفري، وحماية التفاضلية. على سبيل المثال، يمكن لنوع معين من المعدات الكهربائية تحقيق تشغيل حماية التيار الزائد في أقل من 0.02 ثانية، مما يسمح بالتقطيع الاختياري باستخدام قواطع الفراغ.
4. قابلية التوسع
تستخدم RMUs واجهات قياسية، مما يسمح بالتوسع حتى ستة دوائر داخلية/خارجية. يمكن ربطها بسرعة عبر معاوقة الحافلة—بعض النماذج يمكن توسيعها في أقل من 30 دقيقة. بسبب التكامل الوظيفي العالي، غالباً ما يتطلب توسيع المعدات الكهربائية استبدال أكشاك كاملة أو إضافة أقسام جديدة، مع أوقات تحديث نموذجية تتجاوز 8 ساعات.
5. آليات التشغيل
تستخدم RMUs عادة مفاتيح القطع تحت الحمل ذات التشغيل بالربيع مع عزم دوران أقل من 50 نيوتن·متر ونقاط قطع مرئية. على سبيل المثال، يتم تقييد مقبض التشغيل لنوع واحد من RMUs بدوران 120 درجة لمنع التشغيل الخاطئ. مجهزة دوائر قواطع المعدات الكهربائية بآليات تشغيل كهربائية؛ على سبيل المثال، يمكن شحن آليات الربيع في أقل من 15 ثانية وتشمل قفلًا ميكانيكيًا لضمان تسلسل التشغيل الصحيح.
6. تكاليف الصيانة
تكاليف الصيانة السنوية لـ RMU حوالي 2٪ من قيمة المعدات، وتتضمن أساساً فحص ضغط غاز SF6 والترطيب الميكانيكي. تصل تكاليف صيانة المعدات الكهربائية إلى 5٪ من قيمة المعدات، بما في ذلك اختبار الميكانيكا لقواطع الدائرة وضبط الريلاي. يظهر حالة مشروع أن الفحص الوقائي السنوي للمعدات الكهربائية يتطلب 8 ساعات عمل لكل وحدة.
تكوين الهندسة النموذجي
تستخدم منطقة صناعية نظام توزيع 10 كيلو فولت ثمانية RMUs لتشكيل شبكة ثنائية الحلقات، كل منها مجهز بوحدة نهاية التوزيع (DTU) لتوفير عزل التلقائي للفواصل المعيبة. في المقابل، يستخدم محطة تحويل 110 كيلو فولت المبنية في نفس الوقت 12 وحدة من المعدات الكهربائية في خروج الأذرع 10 كيلو فولت، كل منها مجهزة بحماية المعالج الدقيق. يظهر الاستثمار الإجمالي أن نظام RMU يكلف حوالي 60٪ من نظام المعدات الكهربائية.
اختيار المعدات
يجب أن يأخذ الاختيار في الاعتبار متطلبات الثقة. عندما يجب أن يصل استمرارية التغذية إلى 99.99٪، يمكن أن تلبي شبكة ثنائية الحلقات باستخدام RMUs معيار الأمان N-1. للأحمال الحرجة مثل غرف العمليات في المستشفيات، يتطلب الأمر معدات كهربائية بنظام نقل الطاقة المزدوج التلقائي لضمان أن وقت انقطاع الطاقة يبقى أقل من 0.2 ثانية.
اتجاهات التكنولوجيا
تقوم RMUs الجديدة الصديقة للبيئة بتغيير SF6 بالهواء الجاف، مما يحقق أداء عزل مكافئ بدون أي تأثير على الاحتباس الحراري العالمي. المعدات الكهربائية الذكية تدمج أنظمة المراقبة عبر الإنترنت؛ يمكن لنوع واحد من المعدات الكهربائية مراقبة أكثر من 20 معلمة (مثل درجة حرارة الاتصال، الخصائص الميكانيكية) في الوقت الحقيقي بمعدل عينة يصل إلى 1000 هرتز.
الإجابة والتحليل
سيناريوهات التطبيق: RMUs (شبكات التوزيع الحلقة) – 15٪، المعدات الكهربائية (أنظمة الجهد المتعددة) – 15٪
الميزات الهيكلية: عازل غازي، نمطي (RMUs) – 20٪، عازل هوائي، متكامل (المعدات الكهربائية) – 20٪
أنظمة الحماية: حماية مقاومة التيار (RMUs) – 10٪، حماية الريلاي (المعدات الكهربائية) – 10٪
قابلية التوسع: اتصال سريع (RMUs) – 5٪، استبدال الصندوق الكامل (المعدات الكهربائية) – 5٪
آليات التشغيل: شحن يدوي بالربيع (RMUs) – 5٪، التحكم الكهربائي (المعدات الكهربائية) – 5٪
تكاليف الصيانة: صيانة منخفضة (RMUs) – 5٪، صيانة عالية (المعدات الكهربائية) – 5٪
التحليل: يركز التقييم على الميزات الهيكلية وسيناريوهات التطبيق، حيث يحددان اختيار المعدات مباشرة. يعكس وزن 20٪ للميزات الهيكلية تأثير الاختلافات في العزل على حجم المعدات ومتطلبات المساحة—يقلل العزل الغازي من حجم RMU بنسبة تزيد عن 35٪، وهو عامل حاسم في ممرات التوزيع الحضرية ذات القيود المكانية. يبرز وزن 15٪ لسيناريوهات التطبيق عدم الاستبدال لكل جهاز في أنظمة ذات احتياجات موثوقية مختلفة؛ على سبيل المثال، تتطلب مراكز البيانات RMUs لبناء شبكات الطاقة المزدوجة الاحتياطية.
