Sáu Sự Khác Biệt Chính Giữa Ring Main Units và Switchgear Được Giải Thích
Sự Khác Biệt Giữa Đơn Vị Mạng Nhẫn (RMUs) và Thiết Bị Chuyển mạch
Trong hệ thống điện, cả đơn vị mạng nhẫn (RMUs) và thiết bị chuyển mạch đều là thiết bị phân phối phổ biến, nhưng chúng khác biệt đáng kể về chức năng và cấu trúc. RMUs chủ yếu được sử dụng trong mạng lưới cấp điện vòng, chịu trách nhiệm phân phối điện và bảo vệ đường dây, với đặc điểm chính là kết nối đa nguồn thông qua mạng lưới vòng khép kín. Thiết bị chuyển mạch, như một thiết bị phân phối đa mục đích hơn, xử lý việc nhận điện, phân phối, điều khiển và bảo vệ, và có thể áp dụng cho các mức điện áp và cấu hình lưới khác nhau. Sự khác biệt giữa chúng có thể được tóm tắt thành sáu khía cạnh:
1. Khuôn Cảnh Ứng Dụng
RMUs thường được triển khai trong mạng lưới phân phối ở mức 10kV và dưới, phù hợp với lưới điện đô thị và cơ sở công nghiệp yêu cầu cấp điện vòng. Một ứng dụng điển hình là hệ thống cung cấp điện kép trong trung tâm thương mại, nơi RMUs tạo thành một vòng khép kín, cho phép chuyển đổi nhanh đường dẫn điện trong trường hợp sự cố đường dây. Thiết bị chuyển mạch có phạm vi ứng dụng rộng hơn, bao gồm mức điện áp từ 6kV đến 35kV. Nó có thể được sử dụng ở phía cao áp của trạm biến áp hoặc trong phòng phân phối điện áp thấp. Ví dụ, thiết bị chuyển mạch cao áp cần thiết trong các ngăn cấp điện ra từ máy biến áp chính trong nhà máy nhiệt điện.
2. Cấu Tạo Kết Cấu
RMUs thường sử dụng công nghệ cách điện khí, với khí SF6 làm chất cách điện. Các thành phần điển hình bao gồm công tắc ba vị trí, công tắc tải và tổ hợp cầu chì. Thiết kế mô-đun của chúng giảm thể tích hơn 40% so với thiết bị chuyển mạch truyền thống; ví dụ, RMU XGN15-12 có chiều rộng chỉ 600mm. Thiết bị chuyển mạch thường sử dụng cách điện không khí, với chiều rộng tủ tiêu chuẩn từ 800–1000mm. Các thành phần bên trong bao gồm cầu chì, biến dòng và thiết bị bảo vệ rơle. Ví dụ, thiết bị chuyển mạch kim loại đóng kín KYN28A-12 có xe đẩy cầu chì rút được.
3. Chức Năng Bảo Vệ
RMUs thường dựa vào cầu chì hạn chế dòng để bảo vệ ngắn mạch, với dòng cắt định mức lên đến 20kA, nhưng thiếu hệ thống bảo vệ rơle chính xác. Thiết bị chuyển mạch được trang bị rơle bảo vệ dựa trên vi xử lý, cung cấp chức năng như bảo vệ quá dòng ba giai đoạn, bảo vệ dòng không đối xứng và bảo vệ sai lệch. Ví dụ, một mẫu thiết bị chuyển mạch đạt được hoạt động bảo vệ quá dòng trong 0,02 giây, cho phép cắt chọn lọc với cầu chì chân không.
4. Khả Năng Mở Rộng
RMUs sử dụng giao diện tiêu chuẩn, cho phép mở rộng lên đến sáu mạch vào/ra. Chúng có thể được kết nối nhanh chóng thông qua bộ ghép thanh bus—một số mẫu có thể được mở rộng trong ít hơn 30 phút. Do tính năng tích hợp cao, việc mở rộng thiết bị chuyển mạch thường đòi hỏi thay thế toàn bộ tủ hoặc thêm ngăn mới, với thời gian cải tạo điển hình vượt quá 8 giờ.
5. Cơ Chế Hoạt Động
RMUs thường sử dụng công tắc tải hoạt động bằng lò xo với lực mô men hoạt động dưới 50 N·m và điểm ngắt nhìn thấy. Ví dụ, tay cầm vận hành của một mẫu RMU được giới hạn ở góc quay 120° để tránh thao tác sai. Cầu chì của thiết bị chuyển mạch được trang bị cơ chế vận hành điện; ví dụ, cơ chế lò xo có thể được sạc trong vòng 15 giây và bao gồm khóa cơ học để đảm bảo trình tự hoạt động đúng.
6. Chi Phí Bảo Trì
Chi phí bảo trì hàng năm của RMU khoảng 2% giá trị thiết bị, chủ yếu liên quan đến kiểm tra áp suất khí SF6 và bôi trơn cơ khí. Chi phí bảo trì thiết bị chuyển mạch đạt 5% giá trị thiết bị, bao gồm thử nghiệm cơ khí cầu chì và hiệu chỉnh rơle. Một ví dụ dự án cho thấy kiểm tra phòng ngừa hàng năm cho thiết bị chuyển mạch yêu cầu 8 giờ nhân công mỗi đơn vị.
Cấu Hình Kỹ Thuật Điển Hình
Hệ thống phân phối 10kV của một khu công nghiệp sử dụng tám RMU để tạo thành mạng đôi vòng, mỗi RMU được trang bị DTU (Đơn Vị Cuối Cùng Phân Phối) để tự động cô lập phần lỗi. Ngược lại, một trạm biến áp 110kV được xây dựng cùng thời điểm sử dụng 12 thiết bị chuyển mạch trong các ngăn cấp điện ra 10kV, mỗi thiết bị được trang bị bảo vệ vi xử lý. Tổng đầu tư cho thấy hệ thống dựa trên RMU chi phí khoảng 60% so với hệ thống thiết bị chuyển mạch.
Lựa Chọn Thiết Bị
Lựa chọn phải xem xét yêu cầu độ tin cậy. Khi nhu cầu liên tục cung cấp điện cần đạt 99,99%, mạng đôi vòng sử dụng RMU có thể đáp ứng tiêu chí an ninh N-1. Đối với tải quan trọng như phòng mổ bệnh viện, thiết bị chuyển mạch với hệ thống chuyển đổi nguồn điện tự động là cần thiết để đảm bảo thời gian gián đoạn điện dưới 0,2 giây.
Xu Hướng Công Nghệ
RMU thân thiện với môi trường mới đang thay thế SF6 bằng không khí khô, đạt được hiệu suất cách điện tương đương với tiềm năng làm nóng toàn cầu bằng không. Thiết bị chuyển mạch thông minh tích hợp hệ thống theo dõi trực tuyến; một mẫu có thể theo dõi hơn 20 tham số (ví dụ, nhiệt độ tiếp xúc, đặc trưng cơ khí) theo thời gian thực với tần số lấy mẫu lên đến 1000 Hz.
Đáp Án và Phân Tích
Khuôn Cảnh Ứng Dụng: RMUs (mạng lưới phân phối vòng) – 15%, Thiết bị chuyển mạch (hệ thống đa điện áp) – 15%
Đặc Điểm Kết Cấu: Cách điện khí, mô-đun (RMUs) – 20%, Cách điện không khí, tích hợp (Thiết bị chuyển mạch) – 20%
Hệ Thống Bảo Vệ: Bảo vệ dựa trên cầu chì (RMUs) – 10%, Bảo vệ rơle (Thiết bị chuyển mạch) – 10%
Khả Năng Mở Rộng: Kết nối nhanh (RMUs) – 5%, Thay thế toàn bộ tủ (Thiết bị chuyển mạch) – 5%
Cơ Chế Hoạt Động: Sạc lò xo bằng tay (RMUs) – 5%, Điều khiển điện (Thiết bị chuyển mạch) – 5%
Chi Phí Bảo Trì: Bảo trì thấp (RMUs) – 5%, Bảo trì cao (Thiết bị chuyển mạch) – 5%
Phân Tích: Điểm số nhấn mạnh vào đặc điểm kết cấu và khuôn cảnh ứng dụng, vì chúng quyết định trực tiếp việc lựa chọn thiết bị. Trọng số 20% cho đặc điểm kết cấu phản ánh tác động của sự khác biệt cách điện đến kích thước và yêu cầu không gian của thiết bị—cách điện khí giảm thể tích RMU hơn 35%, là yếu tố quyết định trong các hành lang phân phối điện đô thị có không gian hạn chế. Trọng số 15% cho khuôn cảnh ứng dụng nhấn mạnh tính không thể thay thế của mỗi thiết bị trong các hệ thống có yêu cầu độ tin cậy khác nhau; ví dụ, trung tâm dữ liệu yêu cầu RMU để xây dựng mạng điện kép dự phòng.
