Zes belangrijke verschillen tussen ring hoofdschakelkasten en schakelinstallaties uitgelegd

Verschillen tussen Ring Main Units (RMUs) en schakelkasten

In elektriciteitsnetwerken zijn zowel ring main units (RMUs) als schakelkasten algemeen gebruikte distributieapparatuur, maar ze verschillen significant in functie en structuur. RMUs worden voornamelijk gebruikt in ringgevoede netwerken, verantwoordelijk voor stroomdistributie en lijnbescherming, met de belangrijkste kenmerk van multisource-interconnectie via een gesloten ringnetwerk. Schakelkasten, als meer algemene distributieapparatuur, handelen energieontvangst, -distributie, -controle en -bescherming af en zijn toepasbaar op verschillende spanningniveaus en netwerkconfiguraties. De verschillen tussen hen kunnen worden samengevat in zes aspecten:

1. Toepassingsscenario's
RMUs worden meestal ingezet in distributienetten van 10kV en lager, geschikt voor stedelijke netwerken en industriële faciliteiten die ringgevoede stroomvoorziening vereisen. Een typische toepassing is een dubbele stroomvoorzieningssysteem in commerciële centra, waar RMUs een gesloten lus vormen, waardoor snel overstappen op andere stroompaden mogelijk is bij lijnstoringen. Schakelkasten hebben een bredere toepassingsruimte, die 6kV tot 35kV spanningniveaus omvat. Ze kunnen worden gebruikt aan de hoogspanningskant van transformatorstations of in laagspanningsdistributieruimten. Bijvoorbeeld, in een thermische krachtcentrale is hoogspanningsschakelkasten nodig voor uitgaande voederbussen van de hoofdtransformator.

2. Structuurcompositie
RMUs gebruiken vaak gasisolatietechnologie, met SF6-gas als isolatiemiddel. Typische componenten zijn drie-standsaansluitingen, belastingschakelaars en fusiekombinaties. Hun modulaire ontwerp vermindert het volume met meer dan 40% ten opzichte van traditionele schakelkasten; bijvoorbeeld, de XGN15-12 RMU heeft een breedte van slechts 600mm. Schakelkasten gebruiken doorgaans luchtisolatie, met standaard kastbreedtes van 800–1000mm. Interne componenten omvatten circuitbrekers, stroomtransformatoren en relaisbeschermingsapparatuur. De KYN28A-12 metalen behuizingsschakelkast, bijvoorbeeld, heeft een uittrekbare circuitbrekerwagen.

3. Beschermingsfuncties
RMUs vertrouwen meestal op stroombeperkende fusen voor kortsluitingbescherming, met genoemde stroomafbrekingcapaciteit tot 20kA, maar missen precieze relaisbeschermingssystemen. Schakelkasten zijn uitgerust met microprocessor gebaseerde beschermingsrelais, die functies bieden zoals drie-staps overstromingsbescherming, nulsequentiebescherming en differentieelbescherming. Bijvoorbeeld, een bepaald model schakelkast bereikt overstromingsbescherming in slechts 0,02 seconden, wat selectieve uitschakeling mogelijk maakt met vacuümcircuitbrekers.

4. Uitbreidbaarheid
RMUs gebruiken gestandaardiseerde interfaces, waarmee uitbreiding tot maximaal zes inkomende/uitgaande circuits mogelijk is. Ze kunnen snel verbonden worden via busbar couplers—sommige modellen kunnen in minder dan 30 minuten worden uitgebreid. Vanwege de hoge functionele integratie vereist de uitbreiding van schakelkasten vaak het vervangen van hele kasten of het toevoegen van nieuwe compartimenten, met typische retrofit tijden die 8 uur overschrijden.

5. Bedieningsmechanismen
RMUs gebruiken meestal veerbediende belastingschakelaars met bedieningsmomenten onder de 50 N·m en zichtbare brekpunten. Bijvoorbeeld, de bedieningshendel van een RMU-model is beperkt tot een rotatie van 120° om misbediening te voorkomen. Circuitbrekers in schakelkasten zijn uitgerust met elektrische bedieningsmechanismen; bijvoorbeeld, een veermechanisme kan in minder dan 15 seconden worden opgeladen en bevat mechanische interlocks om de juiste bedieningsvolgorden te garanderen.

6. Onderhoudskosten
De jaarlijkse onderhoudskosten van een RMU bedragen ongeveer 2% van de apparaatwaarde, voornamelijk bestaande uit controle van de SF6-gasdruk en mechanische smering. Onderhoudskosten voor schakelkasten bedragen 5% van de apparaatwaarde, inclusief mechanische testen van circuitbrekers en relaiscalibratie. Een projectcase laat zien dat jaarlijkse preventieve tests voor schakelkasten 8 manuren per eenheid vergen.

Typische ingenieursconfiguratie
Een 10kV-distributiesysteem in een industrieel park gebruikt acht RMUs om een dubbele ring te vormen, elk uitgerust met een DTU (Distributie Terminal Unit) voor automatische foutsectie-isolatie. Tegelijkertijd gebruikt een gelijktijdig gebouwde 110kV-transformatorstation twaalf schakelkasten in de 10kV-uitgaande bussen, elk uitgerust met microprocessorbescherming. De totale investering toont aan dat het RMU-gebaseerde systeem ongeveer 60% kost van het schakelkastensysteem.

Apparatuurselectie
Selectie moet rekening houden met betrouwbaarheidsvereisten. Wanneer continuïteit van de stroomvoorziening 99,99% moet bereiken, kan een dubbele ring met RMUs de N-1 veiligheidsnorm voldoen. Voor cruciale belastingen zoals operatiekamers in ziekenhuizen is schakelkasten met automatische dubbele stroomoverdrachtsystemen vereist om de stroomonderbrekingstijd onder 0,2 seconden te houden.

Technologische trends
Nieuwe milieuvriendelijke RMUs vervangen SF6 door droge lucht, met even equivalente isolatieprestaties en nul globaal opwarmingspotentieel. Slimme schakelkasten integreren online monitoring systemen; een model kan meer dan 20 parameters (bijvoorbeeld contacttemperatuur, mechanische kenmerken) in real-time monitoren met een samplingfrequentie van maximaal 1000 Hz.

Antwoord en analyse

• Toepassingsscenario's: RMUs (gesloten distributienetwerken) – 15%, schakelkasten (meervoudige spanningssystemen) – 15%

• Structuurkenmerken: Gasgeïsoleerd, modulair (RMUs) – 20%, luchtgeïsoleerd, geïntegreerd (schakelkasten) – 20%

• Beschermingssystemen: Fusie-gebaseerde bescherming (RMUs) – 10%, relaisbescherming (schakelkasten) – 10%

• Uitbreidbaarheid: Snelle verbinding (RMUs) – 5%, volledige kastvervanging (schakelkasten) – 5%

• Bedieningsmechanismen: Handmatige veeroplading (RMUs) – 5%, elektrische bediening (schakelkasten) – 5%

• Onderhoudskosten: Lage onderhoudskosten (RMUs) – 5%, hoge onderhoudskosten (schakelkasten) – 5%

Analyse: De score legt de nadruk op structuurkenmerken en toepassingsscenario's, omdat deze direct bepalen welke apparatuur wordt geselecteerd. Het 20%-gewicht voor structuurkenmerken weerspiegelt de impact van isolatieverschillen op de grootte en ruimtevereisten van apparatuur—gasisolatie vermindert het volume van RMUs met meer dan 35%, een beslissende factor in ruimtebeperkte stedelijke distributiecorridors. Het 15%-gewicht voor toepassingsscenario's benadrukt de onvervangbaarheid van elk apparaat in systemen met verschillende betrouwbaarheidsbehoeften; bijvoorbeeld, datacenters vereisen RMUs om redundante dubbele stroomnetwerken te bouwen.