Seis diferencias clave entre unidades de anillo principal y equipos de conmutación explicadas

Diferencias entre Unidades de Anillo Principal (RMUs) y Equipos de Conmutación

En los sistemas de energía, tanto las unidades de anillo principal (RMUs) como los equipos de conmutación son equipos de distribución comunes, pero difieren significativamente en función y estructura. Las RMUs se utilizan principalmente en redes alimentadas en anillo, responsables de la distribución de energía y la protección de líneas, con la característica clave de la interconexión multi-fuente a través de una red en anillo cerrado. Los equipos de conmutación, como un dispositivo de distribución más general, manejan la recepción, distribución, control y protección de la energía, y son aplicables a diversos niveles de voltaje y configuraciones de red. Las diferencias entre ellos pueden resumirse en seis aspectos:

1. Escenarios de Aplicación
Las RMUs se despliegan típicamente en redes de distribución de 10kV y por debajo, adecuadas para redes urbanas e instalaciones industriales que requieren suministro de energía en anillo. Una aplicación típica es un sistema de doble suministro de energía en centros comerciales, donde las RMUs forman un circuito cerrado, permitiendo un cambio rápido de la ruta de energía durante fallos en la línea. Los equipos de conmutación tienen un rango de aplicación más amplio, cubriendo niveles de voltaje de 6kV a 35kV. Pueden usarse en el lado de alta tensión de subestaciones o en salas de distribución de baja tensión. Por ejemplo, se requiere equipo de conmutación de alta tensión en los calles de salida desde el transformador principal en una planta de energía térmica.

2. Composición Estructural
Las RMUs suelen usar tecnología de aislamiento a gas, con SF6 como medio aislante. Los componentes típicos incluyen interruptores de tres posiciones, interruptores de carga y combinaciones de fusibles. Su diseño modular reduce el volumen en más del 40% en comparación con los equipos de conmutación tradicionales; por ejemplo, la RMU XGN15-12 tiene un ancho de solo 600mm. Los equipos de conmutación suelen usar aislamiento a aire, con anchos de gabinete estándar de 800-1000mm. Los componentes internos incluyen interruptores, transformadores de corriente y dispositivos de protección por relés. El equipo de conmutación metálico KYN28A-12, por ejemplo, cuenta con un carro extraíble de interruptor.

3. Funciones de Protección
Las RMUs suelen confiar en fusibles limitadores de corriente para la protección contra cortocircuitos, con corrientes de ruptura nominales de hasta 20kA, pero carecen de sistemas de protección por relés precisos. Los equipos de conmutación están equipados con relés de protección basados en microprocesadores, ofreciendo funciones como protección de sobrecorriente en tres etapas, protección de secuencia cero y protección diferencial. Por ejemplo, cierto modelo de equipo de conmutación logra la operación de protección de sobrecorriente en tan solo 0.02 segundos, permitiendo el disparo selectivo con interruptores de vacío.

4. Expandibilidad
Las RMUs usan interfaces estandarizadas, permitiendo la expansión hasta seis circuitos de entrada/salida. Pueden conectarse rápidamente a través de acopladores de barra—algunos modelos pueden expandirse en menos de 30 minutos. Debido a la alta integración funcional, la expansión de los equipos de conmutación a menudo requiere reemplazar gabinetes completos o agregar nuevas compartimentaciones, con tiempos típicos de remodelación superiores a 8 horas.

5. Mecanismos de Operación
Las RMUs suelen usar interruptores de carga accionados por resorte con momentos de operación inferiores a 50 N·m y puntos de corte visibles. Por ejemplo, la manija de operación de cierto modelo de RMU está limitada a una rotación de 120° para prevenir operaciones erróneas. Los interruptores de los equipos de conmutación están equipados con mecanismos de operación eléctricos; por ejemplo, un mecanismo de resorte puede cargarse en menos de 15 segundos e incluye interbloqueos mecánicos para garantizar secuencias de operación correctas.

6. Costos de Mantenimiento
El costo anual de mantenimiento de una RMU es aproximadamente el 2% del valor del equipo, principalmente involucrando verificaciones de presión de gas SF6 y lubricación mecánica. Los costos de mantenimiento de los equipos de conmutación alcanzan el 5% del valor del equipo, incluyendo pruebas mecánicas de interruptores y calibración de relés. Un caso de proyecto muestra que las pruebas preventivas anuales para equipos de conmutación requieren 8 horas-hombre por unidad.

Configuración Típica de Ingeniería
Un sistema de distribución de 10kV en un parque industrial usa ocho RMUs para formar una red dual, cada una equipada con una DTU (Unidad Terminal de Distribución) para el aislamiento automático de secciones de falla. En contraste, una subestación de 110kV construida simultáneamente usa 12 equipos de conmutación en sus calles de salida de 10kV, cada uno equipado con protección por microprocesador. La inversión total muestra que el sistema basado en RMUs cuesta aproximadamente el 60% del sistema de equipos de conmutación.

Selección de Equipos
La selección debe considerar los requisitos de confiabilidad. Cuando la continuidad del suministro necesita alcanzar el 99.99%, una red dual usando RMUs puede cumplir con el criterio de seguridad N-1. Para cargas críticas como las salas de operaciones de hospitales, se requiere equipos de conmutación con sistemas automáticos de transferencia de doble fuente para asegurar que el tiempo de interrupción de energía permanezca por debajo de 0.2 segundos.

Tendencias Tecnológicas
Nuevas RMUs ecológicas están reemplazando el SF6 con aire seco, logrando un rendimiento de aislamiento equivalente con potencial de calentamiento global cero. Los equipos de conmutación inteligentes integran sistemas de monitoreo en línea; un modelo puede monitorear más de 20 parámetros (por ejemplo, temperatura de contacto, características mecánicas) en tiempo real con una frecuencia de muestreo de hasta 1000 Hz.

Respuesta y Análisis

• Escenarios de Aplicación: RMUs (redes de distribución en anillo) – 15%, Equipos de Conmutación (sistemas multi-voltaje) – 15%

• Características Estructurales: Aislamiento a gas, modular (RMUs) – 20%, Aislamiento a aire, integrado (Equipos de Conmutación) – 20%

• Sistemas de Protección: Protección basada en fusibles (RMUs) – 10%, Protección por relés (Equipos de Conmutación) – 10%

• Expandibilidad: Conexión rápida (RMUs) – 5%, Reemplazo de gabinete completo (Equipos de Conmutación) – 5%

• Mecanismos de Operación: Carga manual por resorte (RMUs) – 5%, Control eléctrico (Equipos de Conmutación) – 5%

• Costos de Mantenimiento: Bajo mantenimiento (RMUs) – 5%, Alto mantenimiento (Equipos de Conmutación) – 5%

Análisis: La puntuación enfatiza las características estructurales y los escenarios de aplicación, ya que determinan directamente la selección del equipo. El 20% de peso para las características estructurales refleja el impacto de las diferencias de aislamiento en el tamaño y los requisitos de espacio del equipo—el aislamiento a gas reduce el volumen de las RMUs en más del 35%, un factor decisivo en corredores de distribución urbana con restricciones de espacio. El 15% de peso para los escenarios de aplicación destaca la irremplazabilidad de cada dispositivo en sistemas con diferentes necesidades de confiabilidad; por ejemplo, los centros de datos requieren RMUs para construir redes duales de energía redundantes.