Έξι βασικές διαφορές μεταξύ Ring Main Units και Switchgear εξηγούνται

Διαφορές Μεταξύ Ring Main Units (RMUs) και Switchgear

Στα συστήματα ενέργειας, τόσο τα ring main units (RMUs) όσο και τα switchgear είναι συνηθισμένα εξοπλισμοί κατανομής, αλλά διαφέρουν σημαντικά σε λειτουργία και δομή. Τα RMUs χρησιμοποιούνται κυρίως σε δίκτυα με βρόχο, υπεύθυνα για την κατανομή ενέργειας και την προστασία της γραμμής, με τη βασική χαρακτηριστική την πολυπηγή σύνδεση μέσω ενός κλειστού βρόχου. Το switchgear, ως πιο γενικός εξοπλισμός κατανομής, αντιμετωπίζει την λήψη, κατανομή, έλεγχο και προστασία της ενέργειας, και είναι εφαρμόσιμο σε διάφορα επίπεδα τάσης και διατάξεις δικτύων. Οι διαφορές μεταξύ τους μπορούν να συνοψιστούν σε έξι επιμέρους:

1. Σενάρια Εφαρμογής
Τα RMUs είναι συνήθως εγκατεστημένα σε δίκτυα κατανομής 10kV και κάτω, κατάλληλα για αστικά δίκτυα και βιομηχανικές εγκαταστάσεις που απαιτούν πολυπηγή εφοδιασμό. Ένα τυπικό εφαρμογή είναι το σύστημα διπλής εφοδιασμού σε εμπορικά κέντρα, όπου τα RMUs σχηματίζουν έναν κλειστό βρόχο, επιτρέποντας ταχύ αλλαγμό της διαδρομής εφοδιασμού κατά την παρουσία σφάλματος στη γραμμή. Το switchgear έχει ευρύτερο φάσμα εφαρμογής, καλύπτοντας επίπεδα τάσης 6kV έως 35kV. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην υψηλή τάση των υποσταθμών ή σε δωμάτια χαμηλής τάσης. Για παράδειγμα, απαιτείται υψηλή τάση switchgear στις εξόδους του κυρίως μετατροπέα σε θερμοηλεκτροσταθμό.

2. Δομική Σύνθεση
Τα RMUs χρησιμοποιούν συνήθως τεχνολογία αερίου απομόνωσης, με το SF6 ως απομονωτικό μέσο. Τυπικά συστατικά στοιχεία περιλαμβάνουν τριστάθμη διακόπτες, διακόπτες φορτίου και συνδυασμούς φυσικών. Η μοντουλάρη σχεδίασή τους μειώνει τον όγκο κατά πάνω από 40% σε σύγκριση με το παραδοσιακό switchgear. Για παράδειγμα, το XGN15-12 RMU έχει πλάτος μόλις 600mm. Το switchgear χρησιμοποιεί συνήθως αερίου απομόνωση, με τυπικά πλάτη καβάθων 800–1000mm. Τα εσωτερικά συστατικά περιλαμβάνουν διακόπτες, μετατροπείς ρεύματος και συστήματα προστασίας ρελέ. Το KYN28A-12 μεταλλικό εγκλωβισμένο switchgear, για παράδειγμα, διαθέτει εξασκόμενο κάρο διακόπτη.

3. Λειτουργίες Προστασίας
Τα RMUs συνήθως βασίζονται σε φυσικά περιοριστικά φυσικά για την προστασία από σύντομη σύνδεση, με ρυθμιζόμενες δυνατότητες διακοπής μέχρι 20kA, αλλά δεν διαθέτουν ακριβή συστήματα προστασίας ρελέ. Το switchgear είναι εξοπλισμένο με μικροεπεξεργαστησιακά προστατικά ρελέ, προσφέροντας λειτουργίες όπως τριστάθμια προστασία υπερβολικού ρεύματος, προστασία μηδενικής ακολουθίας και διαφορική προστασία. Για παράδειγμα, ένα συγκεκριμένο μοντέλο switchgear επιτυγχάνει λειτουργία προστασίας υπερβολικού ρεύματος σε μόλις 0,02 δευτερόλεπτα, επιτρέποντας επιλεκτική διακοπή με διακόπτες πνευματικού.

4. Επεκτελεστικότητα
Τα RMUs χρησιμοποιούν πρότυπες διεπαφές, επιτρέποντας επέκταση μέχρι έξι εισερχόμενες/εξερχόμενες γραμμές. Μπορούν να συνδεθούν γρήγορα μέσω συνδέσμων μπάρας—κάποια μοντέλα μπορούν να επεκταθούν σε λιγότερο από 30 λεπτά. Λόγω υψηλής λειτουργικής ολοκλήρωσης, η επέκταση του switchgear συχνά απαιτεί την αντικατάσταση ολόκληρων καβάθων ή την προσθήκη νέων τμημάτων, με τυπικός χρόνος ανανέωσης πάνω από 8 ώρες.

5. Μηχανισμοί Λειτουργίας
Τα RMUs χρησιμοποιούν συνήθως διακόπτες φορτίου με ελατηριακή λειτουργία, με τορικές δυνάμεις λειτουργίας κάτω από 50 N·m και ορατά σημεία διάκοψης. Για παράδειγμα, η λειτουργική ρομπότ του ενός μοντέλου RMU περιορίζεται σε περιστροφή 120° για να αποτρέψει λάθος λειτουργία. Οι διακόπτες του switchgear είναι εξοπλισμένοι με ηλεκτρικούς μηχανισμούς λειτουργίας. Για παράδειγμα, ένας ελατηριακός μηχανισμός μπορεί να φορτίσει σε λιγότερο από 15 δευτερόλεπτα και περιλαμβάνει μηχανικές συνδέσεις για να εξασφαλίσει σωστές ακολουθίες λειτουργίας.

6. Κόστος Συντήρησης
Το ετήσιο κόστος συντήρησης ενός RMU είναι περίπου 2% της αξίας του εξοπλισμού, κυρίως περιλαμβάνοντας ελέγχους πίεσης SF6 και μηχανική λιπαντοποίηση. Το κόστος συντήρησης του switchgear φτάνει το 5% της αξίας του εξοπλισμού, περιλαμβάνοντας μηχανικούς ελέγχους διακόπτη και διακανονισμό ρελέ. Ένα προβληματικό παράδειγμα δείχνει ότι ο ετήσιος προληπτικός έλεγχος για switchgear απαιτεί 8 άνδρες-ώρες ανά μονάδα.

Τυπική Μηχανική Διάταξη
Ένα 10kV σύστημα κατανομής σε βιομηχανικό πάρκο χρησιμοποιεί οκτώ RMUs για τη δημιουργία ενός διπλού βρόχου, καθένα εξοπλισμένο με ένα DTU (Distribution Terminal Unit) για αυτόματη απομόνωση τμήματος σφάλματος. Αντίθετα, μια παράλληλα χτισμένη 110kV υποσταθμός χρησιμοποιεί 12 μονάδες switchgear στις 10kV εξόδους, καθένα εξοπλισμένο με μικροεπεξεργαστησιακή προστασία. Η συνολική επένδυση δείχνει ότι το σύστημα με RMUs κοστίζει περίπου 60% του συστήματος με switchgear.

Επιλογή Εξοπλισμού
Η επιλογή πρέπει να λαμβάνει υπόψη τις απαιτήσεις αξιοπιστίας. Όταν η συνέχεια του εφοδιασμού πρέπει να φτάσει το 99,99%, ένα διπλό δίκτυο με RMUs μπορεί να ικανοποιήσει το κριτήριο ασφάλειας N-1. Για κρίσιμα φορτία όπως οι χειρουργείοι νοσοκομίων, απαιτείται switchgear με αυτόματα συστήματα μεταφοράς διπλής εφοδιασμού για να εξασφαλίσει ότι ο χρόνος διακοπής ενέργειας παραμένει κάτω από 0,2 δευτερόλεπτα.

Τάσεις Τεχνολογίας
Νέα ευφυή RMUs αντικαθιστούν το SF6 με ξηρό αέρα, επιτυγχάνοντας ισοδύναμη απομονωτική απόδοση με μηδενική παγκόσμια θερμοκρασιακή ανόδο. Το ευφυές switchgear ενσωματώνει συστήματα πραγματικού χρόνου, ένα μοντέλο μπορεί να παρακολουθεί πάνω από 20 παραμέτρους (π.χ., θερμοκρασία επαφής, μηχανικά χαρακτηριστικά) σε πραγματικό χρόνο με συχνότητα δείγματος έως 1000 Hz.

Απάντηση και Ανάλυση

• Σενάρια Εφαρμογής: RMUs (κλειστά δίκτυα κατανομής) – 15%, Switchgear (πολυτάσης συστήματα) – 15%

• Δομικά Χαρακτηριστικά: Αερίου απομόνωση, μοντουλάρη (RMUs) – 20%, Αερίου απομόνωση, ολοκληρωμένη (Switchgear) – 20%

• Συστήματα Προστασίας: Φυσικά βασισμένη προστασία (RMUs) – 10%, Ρελέ προστασία (Switchgear) – 10%

• Επεκτελεστικότητα: Ταχεία σύνδεση (RMUs) – 5%, Πλήρης αντικατάσταση καβάθου (Switchgear) – 5%

• Λειτουργικά Μηχανήματα: Χειροκίνητη φόρτωση ελατήριου (RMUs) – 5%, Ηλεκτρονική ελεγχος (Switchgear) – 5%

• Κόστη Συντήρησης: Χαμηλά κόστη συντήρησης (RMUs) – 5%, Υψηλά κόστη συντήρησης (Switchgear) – 5%

Ανάλυση: Η βαθμολογία επικεντρώνεται στα δομικά χαρακτηριστικά και τα εφαρμοστικά σενάρια, καθώς αυτά καθορίζουν άμεσα την επιλογή της εξοπλισμού. Το 20% ποσοστό για τα δομικά χαρακτηριστικά αντικατοπτρίζει την επίδραση των διαφορών του μεταξύ στην εξοπλισμού, στο μέγεθος και τις απαιτήσεις χώρου—η αεριούχος μόνωση μειώνει τον όγκο των RMUs κατά πάνω από 35%, ένας αποφασιστικός παράγοντας σε περιορισμένες αστικές διανομικές ζώνες. Το 15% ποσοστό για τα εφαρμοστικά σενάρια επισημαίνει την αναπόσπαστη φύση κάθε συσκευής σε συστήματα με διαφορετικές απαιτήσεις αξιοπιστίας· για παράδειγμα, τα κέντρα δεδομένων απαιτούν RMUs για τη δημιουργία πολλαπλών δικτύων ενέργειας.