شش تفاوت کلیدی بین واحدهای حلقه اصلی و دستگاه‌های توزیع الکتریکی توضیح داده شده
تفاوت‌های بین واحدهای اصلی حلقه (RMUs) و تجهیزات قطع و جریان‌سنجی
در سیستم‌های برق، هم واحدهای اصلی حلقه (RMUs) و هم تجهیزات قطع و جریان‌سنجی به عنوان تجهیزات پخش برق معمول هستند، اما در عملکرد و ساختار آنها تفاوت‌های قابل توجهی وجود دارد. RMUs عمدتاً در شبکه‌های با تغذیه حلقه‌ای استفاده می‌شوند که مسئول توزیع برق و محافظت خطوط هستند و ویژگی اصلی آنها اتصال چند منبع از طریق یک شبکه حلقه‌ای بسته است. تجهیزات قطع و جریان‌سنجی به عنوان دستگاه پخش برق کلی‌تر، مسئول دریافت، توزیع، کنترل و محافظت برق هستند و برای سطوح ولتاژ مختلف و ساختارهای شبکه مناسب است. تفاوت‌های بین آنها می‌تواند به شش جنبه خلاصه شود:
۱. سناریوهای کاربردی
RMUs معمولاً در شبکه‌های توزیع ۱۰kV و زیر استفاده می‌شوند و برای شبکه‌های شهری و تسهیلات صنعتی که نیاز به تغذیه حلقه‌ای دارند مناسب هستند. یک کاربرد معمول آنها در سیستم‌های دومنبعه مرکز‌های تجاری است که RMUs یک حلقه بسته را تشکیل می‌دهند و امکان تغییر سریع مسیر برق در مواقع خرابی خطوط را فراهم می‌کنند. تجهیزات قطع و جریان‌سنجی دامنه کاربرد گسترده‌تری دارند و شامل سطوح ولتاژ ۶kV تا ۳۵kV می‌شوند. آنها می‌توانند در سمت ولتاژ بالای زیرстанسیون‌ها یا در اتاق‌های توزیع ولتاژ پایین استفاده شوند. به عنوان مثال، تجهیزات قطع و جریان‌سنجی ولتاژ بالا در بیرونی‌سازی‌های ترانسفورماتور اصلی در یک نیروگاه حرارتی لازم است.
۲. ساختار و ترکیب
RMUs معمولاً از فناوری عایق‌سازی گازی استفاده می‌کنند و SF6 به عنوان ماده عایق‌سازی استفاده می‌شود. مولفه‌های معمول شامل جداکننده‌های سه‌وضعیتی، کلیدهای باربر و ترکیبات فیوز-کلید باربر هستند. طراحی ماژولار آنها حجم را بیش از ۴۰٪ نسبت به تجهیزات قطع و جریان‌سنجی سنتی کاهش می‌دهد؛ به عنوان مثال، RMU XGN15-12 فقط ۶۰۰mm عرض دارد. تجهیزات قطع و جریان‌سنجی معمولاً از عایق‌سازی هوایی استفاده می‌کنند و عرض کابینه‌های استاندارد آنها ۸۰۰–۱۰۰۰mm است. مولفه‌های داخلی شامل کلیدهای قطع، ترانسفورماتورهای جریان و دستگاه‌های محافظ می‌شوند. به عنوان مثال، تجهیزات قطع و جریان‌سنجی معدنی KYN28A-12 دارای یک واگن قابل خروج برای کلید قطع است.
۳. عملکردهای محافظتی
RMUs معمولاً از فیوز‌های محدودکننده جریان برای محافظت از خرابی کوتاه مدت استفاده می‌کنند که جریان قطع شدن نامی آنها تا ۲۰kA است، اما سیستم‌های محافظ میکروپروسسوری دقیق ندارند. تجهیزات قطع و جریان‌سنجی مجهز به رله‌های محافظ میکروپروسسوری هستند که عملکردهایی مانند محافظت از جریان بیش از حد در سه مرحله، محافظت صفر و محافظت دیفرانسیلی را ارائه می‌دهند. به عنوان مثال، یک مدل از تجهیزات قطع و جریان‌سنجی می‌تواند عملکرد محافظت از جریان بیش از حد را در ۰٫۰۲ ثانیه انجام دهد و با کلیدهای قطع خلاء امکان قطع انتخابی را فراهم می‌کند.
۴. قابلیت توسعه
RMUs از رابط‌های استاندارد استفاده می‌کنند که امکان توسعه تا شش مدار ورودی/خروجی را فراهم می‌کند. آنها می‌توانند از طریق کوپلرهای مادر اتصال سریع اتصال یابند—بعضی مدل‌ها می‌توانند در کمتر از ۳۰ دقیقه توسعه یابند. به دلیل یکپارچگی عملکردی بالا، توسعه تجهیزات قطع و جریان‌سنجی معمولاً نیاز به تعویض کامل کابینه‌ها یا افزودن قسمت‌های جدید دارد و معمولاً زمان بازسازی بیش از ۸ ساعت است.
۵. مکانیزم‌های عملیاتی
RMUs معمولاً از کلیدهای باربر با مکانیزم فنری استفاده می‌کنند که گشتاور عملیاتی آنها کمتر از ۵۰ N·m است و نقاط قطع قابل مشاهده دارند. به عنوان مثال، دسته عملیاتی یک مدل RMU محدود به ۱۲۰ درجه دوران است تا از عملیات غیرمجاز جلوگیری شود. کلیدهای قطع تجهیزات قطع و جریان‌سنجی با مکانیزم‌های الکتریکی مجهز شده‌اند؛ به عنوان مثال، یک مکانیزم فنری می‌تواند در کمتر از ۱۵ ثانیه شارژ شود و شامل قفل‌های مکانیکی برای تضمین توالی عملیات صحیح است.
۶. هزینه‌های نگهداری
هزینه نگهداری سالانه یک RMU حدود ۲٪ ارزش تجهیزات آن است و عمدتاً شامل بررسی فشار گاز SF6 و سیالسازی مکانیکی است. هزینه‌های نگهداری تجهیزات قطع و جریان‌سنجی ۵٪ ارزش تجهیزات را شامل می‌شود که شامل تست مکانیکی کلید قطع و تنظیم رله‌ها است. یک مورد پروژه نشان می‌دهد که تست پیشگیرانه سالانه برای تجهیزات قطع و جریان‌سنجی نیاز به ۸ ساعت‌آدم برای هر واحد دارد.
پیکربندی مهندسی نمونه
سیستم توزیع ۱۰kV یک پارک صنعتی از هشت RMU برای تشکیل یک شبکه دو حلقه‌ای استفاده می‌کند، هر یک با یک واحد پایانه توزیع (DTU) مجهز شده است که برای جداسازی خودکار بخش‌های خرابی استفاده می‌شود. در مقابل، یک زیرستانسیون ۱۱۰kV همزمان ساخته شده ۱۲ واحد تجهیزات قطع و جریان‌سنجی در بیرونی‌سازی‌های ۱۰kV خود دارد که هر یک با محافظ میکروپروسسوری مجهز شده‌اند. مجموع سرمایه‌گذاری نشان می‌دهد که سیستم مبتنی بر RMU حدود ۶۰٪ هزینه سیستم تجهیزات قطع و جریان‌سنجی است.
انتخاب تجهیزات
انتخاب باید نیازهای قابلیت اطمینان را در نظر بگیرد. وقتی که نیاز به پیوستگی تأمین برق باید ۹۹.۹۹٪ باشد، یک شبکه دو حلقه‌ای با استفاده از RMUs می‌تواند معیار امنیت N-1 را برآورده کند. برای بارهای حیاتی مانند اتاق‌های عمل بیمارستان‌ها، نیاز به تجهیزات قطع و جریان‌سنجی با سیستم‌های انتقال دومنبعه خودکار است تا زمان قطع برق کمتر از ۰.۲ ثانیه باشد.
روند فناوری
RMUs جدید محیط‌زیستی از SF6 به جای هوا استفاده می‌کنند و عملکرد عایق‌سازی مشابه با پتانسیل گرمایی جهانی صفر را به دست می‌آورند. تجهیزات قطع و جریان‌سنجی هوشمند سیستم‌های نظارت آنلاین را یکپارچه می‌کنند؛ یک مدل می‌تواند بیش از ۲۰ پارامتر (مانند دما نقطه تماس، ویژگی‌های مکانیکی) را در زمان واقعی با فرکانس نمونه‌برداری تا ۱۰۰۰ Hz نظارت کند.
پاسخ و تحلیل
سناریوهای کاربردی: RMUs (شبکه‌های توزیع حلقه‌ای) – ۱۵٪، تجهیزات قطع و جریان‌سنجی (سیستم‌های چند ولتاژ) – ۱۵٪
ویژگی‌های ساختاری: عایق‌سازی گازی، ماژولار (RMUs) – ۲۰٪، عایق‌سازی هوایی، یکپارچه (تجهیزات قطع و جریان‌سنجی) – ۲۰٪
سیستم‌های محافظت: محافظت بر اساس فیوز (RMUs) – ۱۰٪، محافظت با رله (تجهیزات قطع و جریان‌سنجی) – ۱۰٪
قابلیت توسعه: اتصال سریع (RMUs) – ۵٪، تعویض کامل کابینه (تجهیزات قطع و جریان‌سنجی) – ۵٪
مکانیزم‌های عملیاتی: شارژ فنری دستی (RMUs) – ۵٪، کنترل الکتریکی (تجهیزات قطع و جریان‌سنجی) – ۵٪
هزینه‌های نگهداری: نگهداری کم (RMUs) – ۵٪، نگهداری زیاد (تجهیزات قطع و جریان‌سنجی) – ۵٪
تحلیل: امتیازدهی بر روی ویژگی‌های ساختاری و سناریوهای کاربردی تأکید دارد، زیرا آنها به طور مستقیم تعیین‌کننده انتخاب تجهیزات هستند. وزن ۲۰٪ برای ویژگی‌های ساختاری تأثیر تفاوت‌های عایق‌سازی بر اندازه و نیازهای فضایی تجهیزات را منعکس می‌کند—عایق‌سازی گازی حجم RMUs را بیش از ۳۵٪ کاهش می‌دهد، که یک عامل تصمیم‌گیری تعیین‌کننده در مسیرهای توزیع شهری با محدودیت فضا است. وزن ۱۵٪ برای سناریوهای کاربردی اهمیت جایگزین‌ناپذیری هر دستگاه در سیستم‌های با نیازهای مختلف قابلیت اطمینان را نشان می‌دهد؛ به عنوان مثال، مراکز داده نیاز به RMUs برای ساخت شبکه‌های دومنبعه اضافی دارند.
