Шість ключових відмінностей між кільцевими основними блоками та комутаційним обладнанням пояснено
Відмінності між кільцевими вузлами (RMUs) та комутаційним обладнанням
У системах електропостачання як кільцеві вузли (RMUs), так і комутаційне обладнання є поширеними розподільчими пристроями, але вони значно відрізняються за функціоналом та структурою. RMUs переважно використовуються у кільцевих мережах, відповідаючи за розподіл електроенергії та захист ліній, з ключовою особливістю багатоджерельного з'єднання через замкнутий кільцевий сегмент. Комутаційне обладнання, як більш універсальний розподільчий пристрій, забезпечує приймання, розподіл, управління та захист електроенергії, та застосовується для різних рівнів напруги та конфігурацій мереж. Відмінності між ними можна підсумувати шістьма аспектами:
1. Сценарії застосування
RMUs типово використовуються у розподільних мережах на 10 кВ та нижче, придатні для міських мереж та промислових об'єктів, яким потрібне кільцеве живлення. Типовим застосуванням є система подвійного живлення в торговельних центрах, де RMUs формують замкнутий контур, дозволяючи швидке переключення шляхів живлення під час аварій на лініях. Комутаційне обладнання має ширший спектр застосування, охоплюючи рівні напруги від 6 до 35 кВ. Воно може використовуватися на високовольтній стороні підстанцій або в роздільних камерах. Наприклад, високовольтне комутаційне обладнання необхідне в виходних фідерах від основного трансформатора на тепловій електростанції.
2. Структурна складова
RMUs зазвичай використовують технологію газового ізоляції, з газом SF6 як ізоляційним середовищем. Типові компоненти включають трипозиційні відключувачі, вимикачі завантаження та комбінації запобіжників. Їх модульний дизайн зменшує об'єм на понад 40% порівняно з традиційним комутаційним обладнанням; наприклад, ширина XGN15-12 RMU становить лише 600 мм. Комутаційне обладнання зазвичай використовує повітряну ізоляцію, зі стандартною шириною шафи 800–1000 мм. Внутрішні компоненти включають вимикачі, трансформатори струму та пристрої реле захисту. Наприклад, металево-обробчаний KYN28A-12 оснащений вивізним вимикачем.
3. Функції захисту
RMUs зазвичай спираються на запобіжники обмеження струму для захисту від коротких замикань, з номінальними струмами розриву до 20 кА, але без точних систем реле захисту. Комутаційне обладнання оснащене мікропроцесорними реле захисту, які надають функції, такі як трьохступінчатий захист від перетікання струму, захист за нульовим послідовним струмом та диференційний захист. Наприклад, певна модель комутаційного обладнання може виконувати операції захисту від перетікання струму за 0,02 секунди, забезпечуючи вибіркове відключення з вакуумними вимикачами.
4. Розширення
RMUs використовують стандартизовані інтерфейси, що дозволяє розширити до шести входів/виходів. Вони можуть бути швидко підключені через купуючі шини—деякі моделі можна розширити менше ніж за 30 хвилин. Через високу функціональну інтеграцію, розширення комутаційного обладнання часто вимагає заміни всієї шафи або додавання нових секцій, з типовим часом переобладнання, що перевищує 8 годин.
5. Механізми роботи
RMUs зазвичай використовують пружинні вимикачі завантаження з моментом обертання менше 50 Н·м та видимими точками розриву. Наприклад, ручка керування однієї моделі RMU обмежена поворотом на 120°, щоб запобігти помилковому використанню. Вимикачі комутаційного обладнання оснащені електричними механізмами; наприклад, пружинний механізм може бути заряджений за менше ніж 15 секунд та включає механічні блокування для забезпечення правильного порядку операцій.
6. Витрати на обслуговування
Річні витрати на обслуговування RMU становлять близько 2% вартості обладнання, головним чином, включаючи перевірку тиску газу SF6 та механічне змащення. Витрати на обслуговування комутаційного обладнання досягають 5% вартості обладнання, включаючи механічне тестування вимикачів та калібрування реле. Проектний випадок показує, що річне профілактичне тестування комутаційного обладнання вимагає 8 людино-годин на одиницю.
Типова інженерна конфігурація
Система розподілу 10 кВ в промисловому парку використовує вісім RMU для формування подвійної кільцевої мережі, кожен з DTU (термінал розподілу) для автоматичного ізоляції аварійного відрізка. Натомість, одночасно побудована підстанція 110 кВ використовує 12 одиниць комутаційного обладнання в своїх виходних баях 10 кВ, кожен з мікропроцесорним захистом. Загальні інвестиції показують, що система на базі RMU коштує близько 60% від системи на базі комутаційного обладнання.
Вибір обладнання
При виборі необхідно враховувати вимоги до надійності. Коли потреби в безперервності живлення досягають 99,99%, подвійна кільцева мережа з використанням RMU може задовольнити критерій N-1 безпеки. Для важливих навантажень, таких як операційні палати лікарень, потрібне комутаційне обладнання з автоматичними системами передачі подвійного живлення, щоб забезпечити, що час переривання живлення залишається нижче 0,2 секунди.
Тренд технологій
Нові екологічно чисті RMU замінюють SF6 сухим повітрям, досягаючи еквівалентної ізоляційної продуктивності з нульовим потенціалом глобального потепління. Інтелектуальне комутаційне обладнання інтегрує онлайн системи моніторингу; одна модель може моніторити більше 20 параметрів (наприклад, температура контактів, механічні характеристики) в реальному часі з частотою зразкування до 1000 Гц.
Відповідь та аналіз
Сценарії застосування: RMU (замкнуті розподільні мережі) – 15%, комутаційне обладнання (системи з різними рівнями напруги) – 15%
Структурні особливості: газова ізоляція, модульний (RMU) – 20%, повітряна ізоляція, інтегрований (комутаційне обладнання) – 20%
Системи захисту: захист на основі запобіжників (RMU) – 10%, реле захисту (комутаційне обладнання) – 10%
Розширення: швидке з'єднання (RMU) – 5%, повна заміна шафи (комутаційне обладнання) – 5%
Механізми роботи: ручне зарядження пружини (RMU) – 5%, електричне керування (комутаційне обладнання) – 5%
Витрати на обслуговування: низькі витрати (RMU) – 5%, високі витрати (комутаційне обладнання) – 5%
Аналіз: Оцінка підкреслює структурні особливості та сценарії застосування, оскільки вони прямо визначають вибір обладнання. 20% ваги для структурних особливостей відображає вплив відмінностей у ізоляції на розмір та просторові вимоги до обладнання—газова ізоляція зменшує об'єм RMU більше ніж на 35%, що є вирішальною фактором у просторово обмежених міських розподільних коридорах. 15% ваги для сценаріїв застосування підкреслює незамінність кожного пристрою в системах з різними вимогами до надійності; наприклад, центри обробки даних вимагають RMU для створення надлишкових подвійних мереж живлення.
