SF6 okružní distribuční skříně (RMUs): Současné metody zásobování elektrickou energií rozvojové perspektivy výhody oproti kovovým uzavřeným rozváděčům a závěry

Současná metoda zásobování elektrickou energií pomocí SF6 okruhových přepážek

Pro zlepšení výkonu sítě byl návrh tradičních SF6 okruhových přepážek (RMU) dále optimalizován. Klíčovou vlastností druhé generace SF6 RMU je použití uzemněného, uzavřeného epoxidového leštěného obalu, s plynem SF6 jako izolačním médium. Dvě třípolohové vypínací přepínače a jeden třípolohový obloukový čidlo jsou integrovány do jedné zpečetěné jednotky vybavené bezpečnostním ventil pro uvolňování tlaku. V případě selhání uhašení oblouku bezpečnostní ventil uvolní vnitřní tlak z obalu, což zajistí bezpečnost obsluhy před skříní.

Díky výhodám jako je menší počet pohyblivých dílů v systému, malý objem zpečetěné plynové komory, kompaktní struktura, kompletní funkčnost a nízké náklady, tyto RMU byly během uplynulé dekády široce používány a osvědčily se jako velmi stabilní a bezpečné. Monitorováním a dálkovým ovládáním několika klíčových uzlových RMU v otevřených distribučních sítích mohou uživatelé mít energii obnovenu během minut po výpadku, což významně snižuje čas potřebný k identifikaci a izolaci poruchy a minimalizuje ztrátu energie u uživatelů.

Vývojové perspektivy metody zásobování elektrickou energií pomocí SF6 RMU

Zásobování elektrickou energií pomocí SF6 okruhových přepážek, jako prototyp a počáteční fáze síťové distribuce, poskytuje základ pro dosažení vyšší spolehlivosti dodávky elektrické energie. „Síťové“ plánování, založené na podrobném urbanistickém plánování a zaměřené na splnění požadavků vysokoreliabilních uživatelů, představuje nový „zdola-nahoru“ model pro plánování, stavbu, provoz a správu distribuční sítě.

Pomocí síťového plánování a transformace lze průměrnou využitelnost distribučního zařízení vhodně zvýšit a vytvořit možnosti směrového přenosu uvnitř a mezi sítěmi, což maximálně podporuje nižší sítě vyšším sítím. To je významné pro vědecké vedení stavby distribuční sítě, zajištění spolehlivé dodávky elektrické energie, podporu vysokokvalitního rozvoje distribuční sítě a vytvoření robustní a inteligentní distribuční sítě charakterizované „síťovým rozvržením, detailem ochrany a snadným přístupem.“

II. Výhody SF6 izolovaných RMU nad plechovými přepážkami v „pěti prevencích“ interlocků

V systémech zásobování elektrickou energií je technologie „pěti prevencí“ (prevence chybného přepnutí, přepnutí za zatížení, zapojení zemnice při napětí, zapnutí s zapojenou zemnicí a vstup do energizovaných částí) pro vysokonapěťové přepážky (speciálně vzduchem izolované plechové přepážky) zralá a diverzifikovaná. Metody zahrnují mikroprocesorové interlocky s předprogramovanými sekvencemi, mechanické interlocky, mechanické sekvenciální zámky nebo jejich kombinace. Nicméně, i v praxi stále existují některé snadno přehlédnutelné problémy:

Prevence chybného zapnutí zemnice v příchozích skříních plechových přepážek

Některé plechové přepážky mají zemnice v jak odchozích, tak příchozích skříních. Zvláště u příchozích skříní ze spodní strany je často přehlížena rizika chybného zapnutí zemnice. Naopak, SF6 RMU inerentně tento problém vyhrazují díky interlockům zemnice a logickým interlockům na příchozí straně.

Prevence chybného vstupu do energizovaných částí transformátoru

V plechových přepážkách používaných v kontejnerových transformátorových stanicích je provozní energie obvykle získávána ze strany nízkého napětí transformátoru. Když je část transformátoru energizována, elektromagnetický zámek nelze otevřít; když je část transformátoru neenergizována, indikátor přítomnosti napětí a elektromagnetický zámek ztrácí energii, což stále brání otevření. To vyžaduje uvolňovací klíč k ručnímu odblokování, což vytváří bezpečnostní riziko.

SF6 RMU nahrazují elektromagnetický zámek omezovacím spínákem dveří. Normálně uzavřený kontakt tohoto spínáku je spojen sériově s okruhem vypnutí skříně transformátoru, který je napájen ze strany nízkého napětí. Jakmile jsou dveře skříně transformátoru otevřeny, aktivuje se omezovací spínák, což okamžitě vyvolá vypnutí a odpojení energie, což efektivně brání vstupu do energizovaných částí.

V závěru, SF6 RMU významně snižují složitost návrhu „pěti prevencí“ interlocků a minimalizují rizika osobního zranění způsobená přehlédnutím nebo selháním interlocků v plechových přepážkách. Spolu s inerentní vlastností, že vysokonapěťové části jsou plně uzavřené a nedosažitelné, dále zdůrazňují svou převahu v ochraně jak profesionálního, tak neprofesionálního personálu oproti plechovým přepážkám.

III. Operační výhody SF6 izolovaných RMU nad plechovými přepážkami

Úplně zpečetěná izolace, bez údržby

Všechny primární živé součásti (např. vypínací přepínače, sběrnice) SF6 RMU jsou zpečetěny uvnitř komory s plynem SF6, což je imunní vůči vnějším faktorům, jako je vlhkost, soľová mlha a prach. To zajišťuje vysokou spolehlivost a bezpečnost personálu, skutečně dosahující provozu bez údržby. Klíčové komponenty mohou vydržet až 20 let bez údržby, což je vhodné pro distribuční místnosti bez obsluhy.

Kompaktní struktura, úspora místa

SF6 RMU jsou kompaktní a úsporné na místo, s šířkou jedné skříně pouze 325mm (696mm pro měřicí skříně), což významně snižuje plochu distribučních místností a dělá je ideálními pro místa s omezeným prostorem. Přepážky a obaly jsou plně montovány v továrně s pákami pro zvedání, což umožňuje snadnou instalaci na místě prostým umístěním obalu.

Na příkladu typického projektu distribuční místnosti 10kV (dvojité příchozí linky, šest odchozích linek, sekce sběrnice):

• Použití plechových přepážek KYN28: požadováno 10 jednotek, každá 800mm široká a 1500mm hluboká, hlavní plocha 12㎡; s ohledem na operativní a údržbářské prostory (1500mm vpředu, 600mm vzadu), dodatečná plocha 16.8㎡; plocha DC obrazovky přibližně 2㎡; celková plocha přibližně 30.2㎡.

• Použití SF6 RMU: požadováno 9 buněk, každá 325mm široká a 750mm hluboká, hlavní plocha 2.20㎡; s ohledem na 600mm vpředu údržbářského prostoru (sloužící také jako inspekční chodba), dodatečná plocha 1.75㎡; není potřeba dodatečné DC obrazovky (jsou k dispozici samoobslužné ochranné zařízení); celková plocha přibližně 3.95㎡. Oproti plechovým přepážkám toto ušetří 26.25㎡, což ukazuje významnou výhodu.

Vysoké ochranné stupně, silná adaptabilita na prostředí

SF6 RMU disponují plně zpečetěnou strukturou, což eliminuje potřebu topení a prevence kondenzace. Kabelové koncovky jsou vodotěsné a zpečetěné, což umožňuje provoz i při ponoření. Nerezová plynová komora přepážek (včetně pojistkových vývodů) dosahuje ochranného stupně IP67 a úspěšně prošla mezinárodními testy 24 hodin energizovaného provozu pod vodou v hloubce 5 metrů.

Naopak, plechové přepážky jsou vnitřním zařízením, integrovaným s vypínači. Nehoda v jedné jednotce často ovlivňuje několik zařízení a dokonce může eskalovat na celostanický výpadek. Nedávné selhání vypínačů, zejména na úrovni 6–35kV, jsou často spojovány s degradací izolace v vlhkém prostředí, nedostatečným zapečetěním, nedostatečnou vzdáleností kroužení a nevhodnými materiály. SF6 RMU, s jejich plně uzavřeným, venkovním designem, přirozeně vyhrazují tato rizika a udržují spolehlivou dodávku energie i za tvrdých podmínek, jako jsou pobřežní tajfuny a silné deště, což ukazuje výrazně lepší adaptabilitu na prostředí.

Vynikající elektrické vlastnosti, vysoké technické parametry

Skříně s vypínači mohou dosáhnout kapacity vypnutí krátkého spojení až 25kA; mechanický životnost vypínacího přepínače dosahuje 5 000 cyklů, což daleko přesahuje národní standardní požadavek 2 000 cyklů.

Závěr

Okruhové přepážky se vyvíjely od počátečních uzavřených okruhových struktur k otevřeným konfiguracím, postupující od olejových pojistkových RMU k dnešním pokročilým SF6 plně izolovaným RMU. Návrhy byly neustále optimalizovány a stabilita se postupně zlepšovala. Oproti plechovým přepážkám nabízejí SF6 RMU významné výhody v bezpečnosti, provozu bez obsluhy, úspoře místa, adaptabilitě na tvrdé prostředí, elektrických vlastnostech a technických parametrech. Jsou nyní široce používány v městských, metro a budovových systémech zásobování elektrickou energií.