Seis diferències clau entre les unitats de mànec principal i el quadre de distribució explicades

Diferències entre les unitats de distribució en anell (RMUs) i l'equipament de commutació

En els sistemes d'energia, tant les unitats de distribució en anell (RMUs) com l'equipament de commutació són equips de distribució habituals, però difereixen significativament en funció i estructura. Les RMUs es fan servir principalment en xarxes alimentades en anell, responsables de la distribució d'energia i la protecció de línia, amb la característica clau d'interconnectar múltiples fonts a través d'una xarxa en anell tancada. L'equipament de commutació, com a dispositiu de distribució més general, maneja la recepció, distribució, control i protecció de l'energia, i és aplicable a diversos nivells de tensió i configuracions de xarxa. Les diferències entre ells es poden resumir en sis aspectes:

1. Escenaris d'aplicació
Les RMUs solen desplegar-se en xarxes de distribució de 10kV i menys, adequades per a grilles urbans i instal·lacions industrials que requereixen una alimentació en anell. Un cas típic és un sistema de doble alimentació en centres comercials, on les RMUs formen un anell tancat, permetent un canvi ràpid de la ruta d'energia en cas de faltes de línia. L'equipament de commutació té un rang d'aplicació més ampli, cobrint nivells de tensió de 6kV a 35kV. Es pot utilitzar al costat d'alta tensió de subestacions o en sales de distribució de baixa tensió. Per exemple, són necessaris equipaments de commutació d'alta tensió en les baiyes d'alimentació sortint del transformador principal en una central tèrmica.

2. Composició estructural
Les RMUs solen utilitzar tecnologia d'aislament a gas, amb el gas SF6 com a medi d'aislament. Els components típics inclouen interruptors de tres posicions, interruptors de càrrega i combinacions de fusibles. El seu disseny modular reduix el volum en més de 40% en comparació amb l'equipament de commutació tradicional; per exemple, la RMU XGN15-12 té només 600mm d'amplada. L'equipament de commutació sovint fa servir aislament a l'aire, amb amplituds de caixa estàndard de 800–1000mm. Els components interns inclouen interruptors automàtics, transformadors de corrent i dispositius de protecció relè. Per exemple, l'equipament de commutació metàl·lica tancada KYN28A-12 disposa d'un carret de circuit-breaker extraïble.

3. Funcions de protecció
Les RMUs solen depenre de fusibles limitadors de corrent per a la protecció contra curts circuits, amb corrents de ruptura nominal fins a 20kA, però no tenen sistemes de protecció relè precisos. L'equipament de commutació està dotat de relès de protecció basats en microprocessadors, oferint funcions com la protecció de sobrecorrent en tres etapes, protecció de seqüència zero i protecció diferencial. Per exemple, un model específic d'equipament de commutació aconsegueix l'operació de protecció de sobrecorrent en tan sols 0,02 segons, permetent un trepitjament selectiu amb circuit-breakers de buit.

4. Expansibilitat
Les RMUs utilitzen interfícies estandaritzades, permetent l'expansió fins a sis circuits d'entrada/sortida. Es poden connectar ràpidament mitjançant couplers de busbar—alguns models es poden expandir en menys de 30 minuts. Degut a la seva alta integració funcional, l'expansió de l'equipament de commutació sovint requereix reemplaçar tots els armari o afegir nous compartiments, amb temps típics de renovació superiors a 8 hores.

5. Mecanismes d'operació
Les RMUs solen utilitzar interruptors de càrrega operats per molla amb torsions d'operació inferiors a 50 N·m i punts de ruptura visibles. Per exemple, la maneta d'operació d'un model de RMU està limitada a una rotació de 120° per evitar errors d'operació. Els circuit-breakers de l'equipament de commutació estan dotats de mecanismes d'operació elèctrica; per exemple, un mecanisme de molla es pot carregar en menys de 15 segons i inclou interbloquejos mecànics per assegurar seqüències d'operació correctes.

6. Costos de manteniment
El cost anual de manteniment d'una RMU és d'aproximadament el 2% del valor del seu equipament, principalment implicant controls de pressió del gas SF6 i lubrificació mecànica. Els costos de manteniment de l'equipament de commutació arriben al 5% del valor del seu equipament, incloent tests mecànics dels circuit-breakers i calibratge dels relès. Un cas de projecte mostra que els tests preventius anuals de l'equipament de commutació requereixen 8 hores-homme per unitat.

Configuració enginyerística típica
Un sistema de distribució de 10kV en un parc industrial utilitza vuit RMUs per formar una xarxa dual en anell, cada una equipada amb una DTU (Unitat Terminal de Distribució) per a l'aïllament automàtic de seccions de falles. En contrast, una subestació de 110kV construïda simultàniament utilitza dotze unitats d'equipament de commutació en les baiyes d'elecció de 10kV, cada una dotada amb protecció de microprocessador. La inversió total mostra que el sistema basat en RMUs costa aproximadament el 60% del sistema d'equipament de commutació.

Selecció d'equips
La selecció ha de considerar els requisits de fiabilitat. Quan la continuïtat de l'abastament ha de assolir el 99,99%, una xarxa dual en anell utilitzant RMUs pot complir el criteri de seguretat N-1. Per a càrregues crítiques com les sales d'operacions hospitalàries, es requereix equipament de commutació amb sistemes de transferència automàtica de doble alimentació per assegurar que el temps d'interrupció de l'energia sigui inferior a 0,2 segons.

Tendències tecnològiques
Les noves RMUs ecològiques estan reemplaçant el SF6 amb aire sec, assolint un rendiment d'aislament equivalent amb un potencial de calorífugació global zero. L'equipament de commutació intel·ligent integra sistemes de monitorització en línia; un model pot monitorar més de 20 paràmetres (per exemple, temperatura de contacte, característiques mecàniques) en temps real amb una freqüència de mostreig de fins a 1000 Hz.

Resposta i anàlisi

• Escenaris d'aplicació: RMUs (xarxes de distribució en anell) – 15%, Equipament de commutació (sistemes multivoltatges) – 15%

• Característiques estructurals: Aislament a gas, modular (RMUs) – 20%, Aislament a l'aire, integrat (Equipament de commutació) – 20%

• Sistemes de protecció: Protecció basada en fusibles (RMUs) – 10%, Protecció relè (Equipament de commutació) – 10%

• Expansibilitat: Connexió ràpida (RMUs) – 5%, Reemplaçament complet de l'armari (Equipament de commutació) – 5%

• Mecanismes d'operació: Càrrega manual de molla (RMUs) – 5%, Control elèctric (Equipament de commutació) – 5%

• Costos de manteniment: Baix manteniment (RMUs) – 5%, Alt manteniment (Equipament de commutació) – 5%

Anàlisi: La puntuació enfatitza les característiques estructurals i els escenaris d'aplicació, ja que determinen directament la selecció de l'equipament. El 20% de pes per a les característiques estructurals reflecteix l'impacte de les diferències d'aislament en la mida i els requisits espacials de l'equipament—l'aislament a gas redueix el volum de les RMUs en més del 35%, un factor decisiu en passadisos de distribució urbana amb restriccions espacials. El 15% de pes per als escenaris d'aplicació destaca l'irreemplaçabilitat de cada dispositiu en sistemes amb diferents necessitats de fiabilitat; per exemple, els centres de dades requereixen RMUs per construir xarxes de doble alimentació redundants.