Sechs entscheidende Unterschiede zwischen Ringkabelschranken und Schaltanlagen erklärt

Unterschiede zwischen Ringverteileranlagen (RMUs) und Schaltanlagen

In Stromversorgungssystemen sind sowohl Ringverteileranlagen (RMUs) als auch Schaltanlagen gängige Verteilungsgeräte, unterscheiden sich jedoch erheblich in Funktion und Struktur. RMUs werden hauptsächlich in Ringnetzen eingesetzt, sind für die Stromverteilung und Leitungsschutz verantwortlich und zeichnen sich durch eine Mehrfachquelle-Verbindung über ein geschlossenes Ringnetz aus. Schaltanlagen, als allgemeinere Verteilungsgeräte, handhaben die Energieaufnahme, -verteilung, -steuerung und -schutz und sind anwendbar auf verschiedene Spannungsebenen und Netzkonfigurationen. Die Unterschiede zwischen ihnen können in sechs Aspekten zusammengefasst werden:

1. Anwendungsszenarien
RMUs werden typischerweise in Verteilernetzen von 10 kV und darunter eingesetzt, sind geeignet für städtische Netze und industrielle Einrichtungen, die eine Ringleitungsspeisung benötigen. Eine typische Anwendung ist ein Doppelstromversorgungssystem in Einkaufszentren, wo RMUs einen geschlossenen Kreis bilden, was eine schnelle Umschaltung der Strompfade bei Leitungsfehlern ermöglicht. Schaltanlagen haben einen breiteren Anwendungsbereich, der Spannungen von 6 kV bis 35 kV abdeckt. Sie können auf der Hochspannungsseite von Umspannwerken oder in Niederspannungsverteilungsräumen verwendet werden. Zum Beispiel wird Hochspannungsschaltanlagen in den Ausgangsfeldern vom Haupttransformator in einem thermischen Kraftwerk benötigt.

2. Strukturelle Zusammensetzung
RMUs verwenden häufig Gasdichtungs-Technologie, wobei SF6-Gas als Dichtungsmedium dient. Typische Komponenten umfassen Dreipositionsausschalter, Lastunterschreitungsschalter und Sicherungskombinationen. Ihre modulare Konstruktion reduziert das Volumen um mehr als 40% im Vergleich zu traditionellen Schaltanlagen; zum Beispiel hat die XGN15-12 RMU eine Breite von nur 600 mm. Schaltanlagen verwenden normalerweise Luftdichtung, mit Standardgehäusebreiten von 800–1000 mm. Innere Komponenten umfassen Schaltkreise, Stromwandler und Relaisschutzgeräte. Das KYN28A-12 metallumhüllte Schaltgerät, zum Beispiel, verfügt über einen herausziehbaren Schaltkreiswagen.

3. Schutzfunktionen
RMUs verlassen sich in der Regel auf strombegrenzende Sicherungen für Kurzschluss-Schutz, mit Nennunterbrechungsströmen bis zu 20 kA, aber ohne präzise Relaisschutzsysteme. Schaltanlagen sind mit mikroprozessorbasierten Schutzrelais ausgestattet, die Funktionen wie dreistufigen Überstromschutz, Nullfolgenschutz und Differentialschutz bieten. Zum Beispiel erreicht ein bestimmtes Schaltgerät den Überstromschutzbetrieb in nur 0,02 Sekunden, was selektives Abkuppeln mit Vakuumschaltkreisen ermöglicht.

4. Erweiterbarkeit
RMUs verwenden standardisierte Schnittstellen, die es ermöglichen, bis zu sechs Eingangs-/Ausgangsleitungen zu erweitern. Sie können schnell über Busbars gekoppelt werden – einige Modelle können in weniger als 30 Minuten erweitert werden. Aufgrund der hohen Funktionsintegration erfordert die Erweiterung von Schaltanlagen oft den Austausch ganzer Gehäuse oder das Hinzufügen neuer Abteilungen, wobei typische Umbauzeiten über 8 Stunden betragen.

5. Betriebsmechanismen
RMUs verwenden in der Regel federbetätigte Lastunterschreitungsschalter mit Betriebsmomenten unter 50 N·m und sichtbaren Unterbrechungspunkten. Zum Beispiel ist der Betriebshebel eines RMU-Modells auf eine 120°-Drehung begrenzt, um Fehlbetriebe zu verhindern. Schaltkreise von Schaltanlagen sind mit elektrischen Betriebsmechanismen ausgestattet; zum Beispiel kann ein Federmechanismus in weniger als 15 Sekunden geladen werden und enthält mechanische Verriegelungen, um korrekte Betriebssequenzen sicherzustellen.

6. Wartungskosten
Die jährlichen Wartungskosten einer RMU betragen etwa 2% des Gerätewerts, hauptsächlich für SF6-Gasdruckprüfungen und mechanische Schmierung. Die Wartungskosten für Schaltanlagen erreichen 5% des Gerätewerts, einschließlich mechanischer Tests von Schaltkreisen und Relaikalibrierung. Ein Projektfall zeigt, dass jährliche präventive Prüfungen für Schaltanlagen 8 Mannstunden pro Gerät erfordern.

Typische Ingenieurkonfiguration
Ein Industriepark verwendet in seinem 10-kV-Verteilungssystem acht RMUs, um ein Doppelringnetz zu bilden, wobei jedes mit einem DTU (Verteilungsendgerät) zur automatischen Fehlerabschnittsisolation ausgestattet ist. Im Gegensatz dazu verwendet ein gleichzeitig gebautes 110-kV-Umspannwerk 12 Schaltanlageneinheiten in seinen 10-kV-Ausgangsfeldern, wobei jede mit Mikroprozessor-Schutz ausgestattet ist. Die Gesamtkosten zeigen, dass das RMU-basierte System etwa 60% der Kosten des Schaltanlagensystems beträgt.

Geräteauswahl
Die Auswahl muss die Zuverlässigkeitsanforderungen berücksichtigen. Wenn die Versorgungsstetigkeit 99,99% erreichen muss, kann ein Doppelringnetz mit RMUs das N-1-Sicherheitskriterium erfüllen. Für kritische Lasten wie Operationssäle in Krankenhäusern ist eine Schaltanlage mit automatischem Doppelstromübertragungssystem erforderlich, um sicherzustellen, dass die Stromunterbrechungszeit unter 0,2 Sekunden bleibt.

Technologietrends
Neue umweltfreundliche RMUs ersetzen SF6 durch trockene Luft, erreichen gleichwertige Dichtungsleistung mit null globalem Erwärmungspotenzial. Intelligente Schaltanlagen integrieren Online-Überwachungssysteme; ein Modell kann über 20 Parameter (z.B. Kontaktemperaturen, mechanische Eigenschaften) in Echtzeit mit einer Abtastrate von bis zu 1000 Hz überwachen.

Antwort und Analyse

• Anwendungsszenarien: RMUs (geschlossene Verteilungsnetze) – 15%, Schaltanlagen (Mehrspannungssysteme) – 15%

• Strukturelle Merkmale: Gasdichtung, modular (RMUs) – 20%, Luftdichtung, integriert (Schaltanlagen) – 20%

• Schutzsysteme: Sicherungsbasierter Schutz (RMUs) – 10%, Relais-Schutz (Schaltanlagen) – 10%

• Erweiterbarkeit: Schnelle Verbindung (RMUs) – 5%, Vollständiger Gehäuseaustausch (Schaltanlagen) – 5%

• Betriebsmechanismen: Manuelle Federladung (RMUs) – 5%, Elektrische Steuerung (Schaltanlagen) – 5%

• Wartungskosten: Geringe Wartung (RMUs) – 5%, Hohe Wartung (Schaltanlagen) – 5%

Analyse: Die Bewertung legt den Schwerpunkt auf strukturelle Merkmale und Anwendungsszenarien, da sie direkt die Geräteauswahl bestimmen. Das 20%-Gewicht für strukturelle Merkmale spiegelt den Einfluss der Dichtungsunterschiede auf die Gerätegröße und Raumbedarf wider – Gasdichtung reduziert das Volumen von RMUs um über 35%, ein entscheidender Faktor in räumlich begrenzten städtischen Verteilungskorridoren. Das 15%-Gewicht für Anwendungsszenarien hebt die Unersetzbarkeit jedes Geräts in Systemen mit unterschiedlichen Zuverlässigkeitsanforderungen hervor; zum Beispiel benötigen Rechenzentren RMUs, um redundante Doppelstromnetze aufzubauen.