Sześć kluczowych różnic między pierścieniowymi jednostkami głównymi a sprzętem rozdzielczym wyjaśnionych
Różnice między jednostkami pierścieniowymi (RMU) a sprzętem rozdzielczym
W systemach energetycznych zarówno jednostki pierścieniowe (RMU), jak i sprzęt rozdzielczy są powszechnie stosowanymi urządzeniami dystrybucyjnymi, ale różnią się znacząco pod względem funkcji i konstrukcji. RMU są przede wszystkim wykorzystywane w sieciach pierścieniowych, odpowiedzialne za dystrybucję energii i ochronę linii, z kluczową cechą stanowiącą wieloźródłowe połączenia przez zamkniętą sieć pierścieniową. Sprzęt rozdzielczy, jako bardziej uniwersalne urządzenie dystrybucyjne, obsługuje przyjmowanie, dystrybucję, sterowanie i ochronę energii, i jest stosowany do różnych poziomów napięcia i konfiguracji sieci. Różnice między nimi można zasumować w sześciu aspektach:
1. Scenariusze zastosowania
RMU są zwykle instalowane w sieciach dystrybucyjnych o napięciu 10 kV i niższym, odpowiednie dla miejskich sieci energetycznych i obiektów przemysłowych wymagających zasilania pierścieniowego. Typowym zastosowaniem jest system zasilania z dwoma źródłami w centrach handlowych, gdzie RMU tworzą zamknięty pierścień, umożliwiając szybkie przełączanie ścieżek zasilania podczas awarii linii. Sprzęt rozdzielczy ma szerszy zakres zastosowań, obejmujący poziomy napięcia od 6 kV do 35 kV. Może być stosowany na stronie wysokiego napięcia w stacjach transformatorowych lub w pomieszczeniach dystrybucji niskiego napięcia. Na przykład, sprzęt rozdzielczy wysokiego napięcia jest wymagany w bocznicach odchodzących od głównego transformatora w elektrowni termicznej.
2. Skład strukturalny
RMU często wykorzystują technologię izolacji gazowej, z gazem SF6 jako medium izolacyjnym. Typowe komponenty to trójpołożeniowe przełączniki odłączające, przełączniki obciążeniowe i kombinacje bezpieczników. Ich modułowy design redukuje objętość o ponad 40% w porównaniu do tradycyjnego sprzętu rozdzielczego; na przykład, RMU XGN15-12 ma szerokość tylko 600 mm. Sprzęt rozdzielczy zazwyczaj używa izolacji powietrznej, ze standardową szerokością szaf od 800 do 1000 mm. Wewnętrzne komponenty to automaty, prądnice transformatorowe i urządzenia ochronne relacyjne. Na przykład, metalowe zamknięte sprzęty rozdzielcze KYN28A-12 mają wyciągany wózek automatu.
3. Funkcje ochronne
RMU zazwyczaj polegają na ograniczających prąd bezpiecznikach do ochrony przed zwarciami, z dopuszczalnym prądem skokowym do 20 kA, ale brakuje dokładnych systemów ochrony relacyjnej. Sprzęt rozdzielczy wyposażony jest w mikroprocesorowe relacje ochronne, oferując funkcje takie jak trójstrefowa ochrona przeciwprądowa, ochrona zerosekwencyjna i ochrona różnicowa. Na przykład, pewien model sprzętu rozdzielczego osiąga działanie ochrony przeciwprądowej już po 0,02 sekundy, umożliwiając selektywne wyłączenie przy użyciu automatów próżniowych.
4. Rozszerzalność
RMU wykorzystują standaryzowane interfejsy, umożliwiające rozszerzenie do sześciu wejść/wyjść. Można je szybko połączyć za pomocą połączeń szynowych—niektóre modele mogą być rozszerzone w ciągu mniej niż 30 minut. Ze względu na wysoką integrację funkcjonalną, rozszerzenie sprzętu rozdzielczego często wymaga wymiany całych szaf lub dodawania nowych przegrod, z typowym czasem modernizacji przekraczającym 8 godzin.
5. Mechanizmy działania
RMU zazwyczaj wykorzystują sprężynowe przełączniki obciążeniowe z momentem obrotowym poniżej 50 N·m i widocznymi punktami odłączenia. Na przykład, uchwyt obsługi jednego modelu RMU ograniczony jest do obrotu o 120°, aby zapobiec błędowi obsługi. Automaty sprzętu rozdzielczego wyposażone są w elektryczne mechanizmy obsługi; na przykład, mechanizm sprężynowy może być naładowany w ciągu mniej niż 15 sekund i zawiera mechaniczne zabezpieczenia, które zapewniają poprawne sekwencje działania.
6. Koszty utrzymania
Roczny koszt utrzymania RMU wynosi około 2% wartości sprzętu, głównie obejmujący kontrole ciśnienia gazu SF6 i smarowanie mechaniczne. Koszty utrzymania sprzętu rozdzielczego osiągają 5% wartości sprzętu, w tym testy mechaniczne automatów i kalibrację relacji. Przykład projektu pokazuje, że roczne testy prewencyjne dla sprzętu rozdzielczego wymagają 8 godzin pracy na jednostkę.
Typowa konfiguracja inżynieryjna
System dystrybucji 10 kV w parku przemysłowym wykorzystuje osiem RMU do formowania podwójnej sieci pierścieniowej, każda wyposażona w DTU (Jednostkę Terminalową Dystrybucji) do automatycznego izolowania uszkodzonych sekcji. Z kolei współcześnie budowana stacja transformatorowa 110 kV używa 12 jednostek sprzętu rozdzielczego w swoich bocznicach wyjściowych 10 kV, każda wyposażona w mikroprocesorową ochronę. Całkowita inwestycja pokazuje, że system oparty na RMU kosztuje około 60% systemu opartego na sprzęcie rozdzielczym.
Wybór sprzętu
Wybór musi brać pod uwagę wymagania dotyczące niezawodności. Gdy ciągłość zasilania musi osiągnąć 99,99%, sieć podwójnego pierścienia wykorzystująca RMU może spełniać kryterium bezpieczeństwa N-1. Dla kluczowych obciążeń, takich jak sale operacyjne w szpitalach, wymagany jest sprzęt rozdzielczy z automatycznymi systemami transferu z dwóch źródeł, aby zapewnić, że czas przerwy w zasilaniu pozostaje poniżej 0,2 sekundy.
Trendy technologiczne
Nowe ekologiczne RMU zastępują gaz SF6 suchym powietrzem, osiągając równoważną wydajność izolacyjną z zerowym potencjałem globalnego ocieplenia. Inteligentny sprzęt rozdzielczy integruje systemy monitorowania online; jeden model może monitorować ponad 20 parametrów (np. temperaturę kontaktów, charakterystyki mechaniczne) w czasie rzeczywistym z częstotliwością próbkowania do 1000 Hz.
Odpowiedź i analiza
Scenariusze zastosowania: RMU (sieci dystrybucyjne zamkniętego pierścienia) – 15%, sprzęt rozdzielczy (systemy wielonapięciowe) – 15%
Cechy strukturalne: gazowa izolacja, modułowa (RMU) – 20%, powietrzna izolacja, zintegrowana (sprzęt rozdzielczy) – 20%
Systemy ochronne: ochrona oparta na bezpiecznikach (RMU) – 10%, ochrona relacyjna (sprzęt rozdzielczy) – 10%
Rozszerzalność: szybkie połączenie (RMU) – 5%, wymiana całej szafy (sprzęt rozdzielczy) – 5%
Mechanizmy działania: ręczne ładowanie sprężyny (RMU) – 5%, sterowanie elektryczne (sprzęt rozdzielczy) – 5%
Koszty utrzymania: niskie koszty utrzymania (RMU) – 5%, wysokie koszty utrzymania (sprzęt rozdzielczy) – 5%
Analiza: Ocena podkreśla cechy strukturalne i scenariusze zastosowania, ponieważ bezpośrednio decydują o wyborze sprzętu. Waga 20% dla cech strukturalnych odzwierciedla wpływ różnic w izolacji na rozmiar i wymagania przestrzenne sprzętu—izolacja gazowa zmniejsza objętość RMU o ponad 35%, co jest decydującym czynnikiem w obszarach dystrybucji miejskich z ograniczoną przestrzenią. Waga 15% dla scenariuszy zastosowania podkreśla niezastąpiłość każdego urządzenia w systemach o różnych wymaganiach niezawodności; na przykład, centra danych wymagają RMU do budowy redundantnych sieci z dwoma źródłami zasilania.
