Seks viktige forskjeller mellom ringhovedenhet og spedbord forklart

Forskjeller mellom ringhovedenheter (RMUs) og spenningsskifter

I kraftsystemer er både ringhovedenheter (RMUs) og spenningsskifter vanlige fordelingsutstyr, men de skiller seg vesentlig i funksjon og struktur. RMUs brukes hovedsakelig i ringført nettverk, med ansvar for strømforsyning og linjeskydd, der den viktigste egenskapen er flerkildetilkobling gjennom en lukket ringnett. Spenningsskifter, som et mer generelt fordelingsapparat, håndterer strømmottak, -fordeling, -kontroll og -skydd, og er anvendelig for ulike spenningsnivåer og nettstrukturer. Forskjellene mellom dem kan summeres i seks aspekter:

1. Anvendelsesscenarier
RMUs benyttes typisk i fordelingsnett på 10kV og nedover, egnet for bynett og industrielle anlegg som krever ringført strømforsyning. Et typisk bruk er dobbeltstrømforesystem i handelsområder, hvor RMUs danner en lukket ring, noe som muliggjør rask skifte av strømvei ved linjeavvik. Spenningsskifter har et bredere anvendelsesområde, som dekker spenningsnivåer fra 6kV til 35kV. De kan brukes på høyspenningsiden av transformer eller i lavspenningsfordelingsrom. For eksempel kreves høyspennings-spenningsskifter i utgående ledningsbokser fra hovedtransformator i en varmekraftverk.

2. Strukturell sammensetning
RMUs bruker ofte gassisoleringsteknologi, med SF6-gass som isoleringsmedium. Typiske komponenter inkluderer tre-posisjonskoppling, belastningsbrytere og sikringskombinasjoner. Deres modulære design reduserer volumet med over 40% sammenlignet med tradisjonelle spenningsskifter; for eksempel har XGN15-12 RMU en bredde på bare 600mm. Spenningsskifter bruker typisk luftisolering, med standard kabinettbredde på 800–1000mm. Interne komponenter inkluderer brytere, strømtransformatorer og relayskydd. KYN28A-12 metallbeholdt spenningsskifter, for eksempel, har en trekkelig brytervogn.

3. Skyddsfunksjoner
RMUs bruker vanligvis strømbegrensende sikringer for kortslutningsskydd, med nominell strømbrytningskapasitet opptil 20kA, men mangler nøyaktige relayskydssystemer. Spenningsskifter er utstyrt med mikroprosessorbaserte relayskydd, som tilbyr funksjoner som tretrinns overstrømskydd, nullsekvensskydd og differensialskydd. For eksempel oppnår et visst spenningsskiftermodell overstrømskydd i så lite som 0.02 sekunder, noe som muliggjør selektiv utskifting med vakuum-brytere.

4. Utvidbarhet
RMUs bruker standardiserte grensesnitt, som tillater utvidelse til opptil seks inngående/utgående sirkuit. De kan raskt kobles sammen via busbar-koppler—noen modeller kan utvides på under 30 minutter. På grunn av høy funksjonell integrasjon, krever utvidelse av spenningsskifter ofte erstattelse av hele kabinetter eller legging til nye sektioner, med typiske ombygningsperioder som overstiger 8 timer.

5. Drivmekanismer
RMUs bruker vanligvis fjederdrivne belastningsbrytere med drivmoment under 50 N·m og synlige åpningpunkt. For eksempel er rotasjonen av operasjonshåndtaket for et RMU-modell begrenset til 120° for å unngå feiloperasjoner. Spenningsskifterbrytere er utstyrt med elektriske driftmekanismer; for eksempel kan en fjedermechanisme lades på under 15 sekunder og inkluderer mekaniske låser for å sikre korrekte driftsekvenser.

6. Vedlikeholdsomkostninger
Årlig vedlikeholdsomkostning for en RMU er omtrent 2% av utstyrets verdi, hovedsakelig involverer SF6-gasspressjekk og mekanisk smøring. Vedlikeholdsomkostninger for spenningsskifter når 5% av utstyrsverdien, inkludert mekanisk testing av brytere og relajustering. Et prosjekttilfelle viser at årlig forebyggende testing av spenningsskifter krever 8 mandøker per enhet.

Typisk ingeniørkonfigurasjon
Et industrimiljøs 10kV fordelingssystem bruker åtte RMUs for å danne et dobbelt-ringenett, hver utstyrt med en DTU (Fordelings terminalenhet) for automatisk feilseksjonsisolasjon. I motsetning til dette, bruker en samtidig bygget 110kV transformatorstasjon 12 spenningsskifter i sine 10kV utgående bokser, hver utstyrt med mikroprosessorbasert skydd. Det totale investeringsbeløpet viser at det RMU-baserte systemet koster ca. 60% av spenningsskifter-systemet.

Utstyrvalg
Valget må ta hensyn til pålitelighetskrav. Når kontinuiteten av strømforsyningen må være 99.99%, kan et dobbelt-ringenett basert på RMUs oppfylle N-1-sikkerhetskriteriet. For kritiske belastninger som sykehusoperasjonsrom, kreves spenningsskifter med automatiske dobbeltstrømsoverføringsystemer for å sikre at strømavbruddstid er under 0.2 sekunder.

Teknologitrender
Nye miljøvennlige RMUs erstatter SF6 med tørr luft, oppnår likeverdig isolasjonsprestanda med null global oppvarmingspotensial. Intelligente spenningsskifter integrerer online overvåkingssystem; et modell kan overvåke over 20 parametre (f.eks. kontakttemperatur, mekaniske kjennetegn) i sanntid med en prøvetakingfrekvens på opptil 1000 Hz.

Svar og analyse

• Anvendelsesscenarier: RMUs (lukket ring-nettverk) – 15%, Spenningsskifter (flerspenningssystemer) – 15%

• Strukturelle egenskaper: Gassisolerede, modulære (RMUs) – 20%, Luftisolerede, integrerte (Spenningsskifter) – 20%

• Skydssystemer: Sikringbasert skydd (RMUs) – 10%, Relayskydd (Spenningsskifter) – 10%

• Utvidbarhet: Hurtig kobling (RMUs) – 5%, Full kabinetters plassering (Spenningsskifter) – 5%

• Drivmekanismer: Manuell fjederladning (RMUs) – 5%, Elektrisk kontroll (Spenningsskifter) – 5%

• Vedlikeholdsomkostninger: Lav vedlikehold (RMUs) – 5%, Høyt vedlikehold (Spenningsskifter) – 5%

Analyse: Poengsettingen fremhever strukturelle egenskaper og anvendelsesscenarier, da disse direkte bestemmer utstyrvalg. Vekten på 20% for strukturelle egenskaper reflekterer effekten av isolasjonsforskjeller på utstyrsgjennomgang og rombehov—gassisolasjon reduserer RMU-volumet med over 35%, en avgjørende faktor i rombegrensede by-fordelingskorridorer. Vekten på 15% for anvendelsesscenarier fremhever uerstatteligheten av hvert apparat i systemer med ulike pålitelighetsbehov; for eksempel krever datacentre RMUs for å bygge redundante dobbeltstrømningsnettverk.