Seks nøgleforskelle mellem ringhovedenheder og spændingsafskærm forklaret
Forskelle mellem Ring Main Units (RMUs) og Switchgear
I strømsystemer er både ring main units (RMUs) og switchgear almindelige fordelingsudstyr, men de adskiller sig markant i funktion og struktur. RMUs bruges primært i ringført netværk, ansvarlige for strømforsyning og linjebeskyttelse, med den vigtigste egenskab at være fler-kildeinterkonnektivitet gennem en lukket ringnetværksstruktur. Switchgear, som et mere generelt fordelingsapparat, håndterer strømmodtagelse, -fordeling, -kontrol og -beskyttelse, og er anvendelig til forskellige spændingsniveauer og netkonfigurationer. Forskellene mellem dem kan sammenfattes i seks aspekter:
1. Anvendelsesscenarier
RMUs anvendes typisk i fordelingsnetværk på 10kV og nedad, passende til bynet og industrielle anlæg, der kræver ringført strømforsyning. Et typisk anvendelsesområde er dobbelt-strømforsyningssystemer i handelscentre, hvor RMUs danner en lukket kreds, hvilket gør det muligt hurtigt at skifte strømvej under linje-fejl. Switchgear har et bredere anvendelsesområde, der dækker 6kV til 35kV spændingsniveauer. Det kan bruges på højspændings-siden af transformeringsstationer eller i lavspændings-fordelingsrum. For eksempel er højspændingsswitchgear nødvendigt i udgående ledninger fra hovedtransformatorerne i en varmekraftværk.
2. Strukturel sammensætning
RMUs bruger ofte gasisoleringsteknologi, med SF6-gas som isoleringsmedium. Typiske komponenter inkluderer tre-positionslåsede afbrydere, lastafbrydere og sikringssammenstillinger. Deres modulare design reducerer volumen med over 40% i forhold til traditionelt switchgear; for eksempel har XGN15-12 RMU en bredde på kun 600mm. Switchgear bruger typisk luftisolering, med standard skabevidder på 800–1000mm. Indre komponenter inkluderer strømafbrydere, strømtransformatorer og relæbeskyttelsesenheder. KYN28A-12 metalindkapslet switchgear har for eksempel en uddragelig strømafbrydervogn.
3. Beskyttelsesfunktioner
RMUs anvender typisk strømbegrænsende sikringer til kortslutningsbeskyttelse, med angivne afbrydningsstrømmer op til 20kA, men mangler præcise relæbeskyttelsessystemer. Switchgear er udstyret med mikroprocessor-baseret beskyttelsesrelæ, der tilbyder funktioner som tre-trins overstrømningssikring, nul-sekvensbeskyttelse og differentiel beskyttelse. For eksempel opnår et bestemt switchgear-modul overstrømningsbeskyttelse i så lidt som 0,02 sekunder, hvilket gør selektivt tripning muligt med vakuumstrømafbrydere.
4. Udvidelighed
RMUs anvender standardiserede grænseflader, der gør det muligt at udvide til op til seks indkomne/udgående kredsløb. De kan hurtigt forbinder via busbar-kobler—nogle modeller kan udvides på under 30 minutter. På grund af høj funktionsintegration kræver switchgear-udvidelse ofte erstatning af hele skabe eller tilføjelse af nye afdelinger, med typiske ombygnings-tider, der overstiger 8 timer.
5. Driftsmekanismer
RMUs anvender typisk fjederdrivne lastafbrydere med drifts-moment under 50 N·m og synlige afbrydelsespunkter. For eksempel er drifthåndtaget på et RMU-model begrænset til en 120° rotation for at forhindre fejloperationer. Switchgear strømafbrydere er udstyret med elektriske driftsmechanismer; for eksempel kan en fjedermechanisme oplades på under 15 sekunder og inkluderer mekaniske låser for at sikre korrekte driftssekvenser.
6. Vedligeholdelsesomkostninger
Årlige vedligeholdelsesomkostninger for en RMU er omkring 2% af dens udstyrsværdi, hovedsagelig involverende SF6-gas trykkontroller og mekanisk smøring. Switchgear vedligeholdelsesomkostninger når 5% af udstyrsværdien, herunder strømafbryder-mekanisk test og relækalibrering. Et projekttilfælde viser, at årlige forebyggende tester for switchgear kræver 8 mandtimer per enhed.
Typisk ingeniørkonfiguration
Et industriparks 10kV fordelingssystem anvender otte RMUs til at danne en dobbelt-ringnetværk, hver udstyret med en DTU (Distribution Terminal Unit) for automatisk fejlafsnit-isolering. I modsætning til dette bruger en samtidig bygget 110kV understations 12 switchgear-enheder i sine 10kV udgående baje, hver udstyret med mikroprocessor-beskyttelse. Den totale investering viser, at RMU-baseret system koster ca. 60% af switchgear-systemet.
Udstyrvalg
Valget skal tage hensyn til pålidelighedsbehov. Når kontinuiteten af strømforsyningen skal nå 99,99%, kan en dobbelt-ringnetværk med RMUs opfylde N-1-sikkerhedskriteriet. For kritiske belastninger som hospitalers operationsrum er switchgear med automatiske dobbelt-strømforsyningsoverførsels-systemer nødvendigt for at sikre, at strømafbrydningstiden forbliver under 0,2 sekunder.
Teknologitrender
Nye miljøvenlige RMUs erstatter SF6 med tørr luft, opnår ensartet isoleringsydeevne med nul global opvarmning. Intelligente switchgear integrerer online-overvågningssystemer; et model kan overvåge over 20 parametre (fx kontakttemperatur, mekaniske karakteristika) i realtid med en samplingfrekvens på op til 1000 Hz.
Svar og analyse
Anvendelsesscenarier: RMUs (lukket kredsløbsfordelingsnetværk) – 15%, Switchgear (fler-spændingssystemer) – 15%
Strukturelle egenskaber: Gas-isoleret, modular (RMUs) – 20%, Luft-isoleret, integreret (Switchgear) – 20%
Beskyttelsessystemer: Sikringsbaseret beskyttelse (RMUs) – 10%, Relæbeskyttelse (Switchgear) – 10%
Udvidelighed: Hurtig forbindelse (RMUs) – 5%, Fuldt skabe-erstatning (Switchgear) – 5%
Driftsmechanismer: Manuelt fjederoplading (RMUs) – 5%, Elektronisk kontrol (Switchgear) – 5%
Vedligeholdelsesomkostninger: Lav vedligeholdelse (RMUs) – 5%, Høj vedligeholdelse (Switchgear) – 5%
Analyse: Poenggivningen lægger vægt på strukturelle egenskaber og anvendelsesscenarier, da de direkte bestemmer udstyrvalg. De 20% vægt på strukturelle egenskaber afspejler isoleringsforskellen på udstyrets størrelse og pladsbehov—gasisolering reducerer RMU-volumen med over 35%, en afgørende faktor i pladsbegrænsede by-fordelekorridorer. De 15% vægt på anvendelsesscenarier understreger irreplacabiliteten af hvert apparat i systemer med forskellige pålidelighedsbehov; for eksempel kræver datacentre RMUs for at opbygge redundante dobbelt-strømforsyning-netværk.
