SF6-Ringhauptleitungen (RMUs): Aktuelle Stromversorgungsmethoden Entwicklungsaussichten Vorteile gegenüber metallverkleideten Schaltanlagen und Schlussfolgerungen

Aktuelle Stromversorgungsmethode mit SF6-Ringknoten

Um die Netzleistung zu verbessern, wurde das Design traditioneller SF6-Ringknoten (RMUs) weiter optimiert. Ein wichtiges Merkmal der zweiten Generation von SF6-RMUs ist die Verwendung eines geerdeten, abgeschlossenen Epoxyharzgehäuses, bei dem SF6-Gas als Isoliermedium dient. Zwei Dreipositionslastschalter und ein Dreipositionsbogenrotations-Schaltgerät sind in eine einzige versiegelte Einheit integriert, ausgestattet mit einem Druckentlastungssicherheitsventil. Im Falle eines Ausfalls des Bögenlöschens entlässt das Sicherheitsventil den inneren Druck aus dem Gehäuse, wodurch die Sicherheit des Bedieners vor dem Schrank gewährleistet wird.

Aufgrund von Vorteilen wie weniger beweglichen Teilen im System, kleinem Verschlussgasvolumen, kompakter Struktur, vollständiger Funktionalität und niedriger Kosten wurden diese RMUs in den letzten zehn Jahren weit verbreitet und haben sich als sehr stabil und sicher erwiesen. Durch die Überwachung und Fernsteuerung mehrerer wichtiger Knoten-RMUs in offenen Verteilnetzen können Benutzer nach einem Fehler innerhalb weniger Minuten wieder Strom erhalten, was die Zeit zur Identifizierung und Isolation von Fehlern erheblich reduziert und den Energieverlust für Benutzer minimiert.

Entwicklungsaussichten der SF6-RMU-Stromversorgungsmethode

Die SF6-Ringknotenstromversorgung, als Prototyp und Anfangsphase der netzbasierten Stromverteilung, bietet eine Grundlage für eine höhere Zuverlässigkeit der Stromversorgung. Die "netzbasierte" Planung, basierend auf städtischer Kontrollplanung und darauf ausgerichtet, den Anforderungen hochzuverlässiger Nutzer gerecht zu werden, stellt ein neues "bottom-up"-Modell für die Planung, Bau, Betrieb und Management von Verteilnetzen dar.

Durch netzbasierte Planung und Transformation kann die durchschnittliche Ausnutzungsrate von Verteilgeräten angemessen erhöht und die Richtungsübertragungsfähigkeiten innerhalb und zwischen Netzen etabliert werden, um die Unterstützung untergeordneter Netze für übergeordnete Netze zu maximieren. Dies ist von großer Bedeutung, um die Bauweise von Verteilnetzen wissenschaftlich zu leiten, eine zuverlässige Stromversorgung zu gewährleisten, die hohe Qualität der Entwicklung von Verteilnetzen zu fördern und ein robustes und intelligentes Verteilnetz mit den Merkmalen "netzbasierte Struktur, verfeinerte Schutzmaßnahmen und bequemer Zugang" aufzubauen.

II. Vorteile von SF6-isolierten RMUs gegenüber metallverkleideten Schaltanlagen in „Fünf-Verhinderung“-Sperren

In Stromversorgungssystemen hat die "Fünf-Verhinderung" (Verhinderung falscher Schaltungen, Lastschaltungen, Erden unter Spannung, Schließen mit Erden, und Eintreten in energiebeladene Abteilungen) Sperntechnologie für Hochspannungsschaltanlagen (speziell luftisolierte metallverkleidete Schaltanlagen) an Reife und Vielfalt gewonnen. Methoden umfassen Mikroprozessor-basierte Sperren mit vorprogrammierten Sequenzen, mechanische Sperren, mechanische Sequenzsperren oder Kombinationen davon. Allerdings gibt es in der Praxis immer noch einige leicht übersehene Probleme:

Verhinderung von Fehlschaltungen beim Erdenschalter in Eingangsschränken metallverkleideter Schaltanlagen

Einige metallverkleidete Schaltanlagen haben Erdenschalter sowohl in Ausgangs- als auch in Eingangsschränken. Besonders bei bodenseitig gespeisten Schaltanlagen wird oft das Risiko einer Fehlschaltung am Erdenschalter vernachlässigt. Im Gegensatz dazu vermeiden SF6-RMUs dieses Problem aufgrund von Erdungssperren und logischen Sperren auf der Eingangsseite.

Verhinderung von Fehlschaltungen in energiebeladenen Transformatorabteilungen

Bei metallverkleideten Schaltanlagen, die in Containerunterstationen verwendet werden, wird die Betriebsenergie in der Regel von der Niederspannungsseite des Transformators abgeleitet. Wenn die Transformatorabteilung energiebeladen ist, kann das elektromagnetische Schloss nicht geöffnet werden; wenn die Abteilung deenergisiert ist, verlieren sowohl der Spannungsanzeiger als auch das elektromagnetische Schloss ihre Energie, was das Öffnen weiterhin verhindert. Hierfür ist ein Freischlüssel erforderlich, um manuell zu entsperren, was eine Sicherheitsgefahr darstellt.

SF6-RMUs ersetzen das elektromagnetische Schloss durch einen Türbegrenzungsschalter. Der normal geschlossene Kontakt dieses Schalters ist in Serie mit dem Abschaltkreis des Transformatorschrankes verbunden, der von der Niederspannungsseite gespeist wird. Sobald die Transformatorabteilungstür geöffnet wird, aktiviert der Begrenzungsschalter sofort einen Abschaltvorgang, um die Energie abzuschneiden, was den Einstieg in energiebeladene Abteilungen effektiv verhindert.

Zusammenfassend reduzieren SF6-RMUs die Komplexität des Designs von "Fünf-Verhinderung"-Sperren erheblich und minimieren das Risiko von Personenschäden, die durch Übersehen oder Sperrausfälle in metallverkleideten Schaltanlagen entstehen. In Kombination mit dem inhärenten Merkmal, dass alle Hochspannungsleiter vollständig abgeschlossen und unzugänglich sind, betonen SF6-RMUs ihre Überlegenheit im Schutz von professionellen und nicht-professionellen Wartungspersonal im Vergleich zu metallverkleideten Schaltanlagen.

III. Betriebsvorteile von SF6-isolierten RMUs gegenüber metallverkleideten Schaltanlagen

Vollständig versiegelte Isolierung, wartungsfrei

Alle primären lebenden Bauteile (z.B. Lastschalter, Busleiter) von SF6-RMUs sind in der SF6-Gaskammer versiegelt und unbeeinflusst von externen Umweltfaktoren wie Feuchtigkeit, Salznebel und Staub. Dies gewährleistet eine hohe Zuverlässigkeit und Personalsicherheit und ermöglicht wirklich wartungsfreien Betrieb. Kernkomponenten können bis zu 20 Jahre ohne Wartung halten, was sie für unbemannte Verteilräume geeignet macht.

Kompakte Struktur, platzsparend

SF6-RMUs sind kompakt und platzsparend, mit einer Schrankbreite von nur 325 mm (696 mm für Messschränke), was den Raumbedarf in Verteilräumen erheblich reduziert und sie ideal für platzbeschränkte Standorte macht. Schaltanlagen und Gehäuse werden in der Fabrik vollständig montiert und mit Hebegriffen ausgestattet, was eine einfache Montage vor Ort ermöglicht, indem man das Gehäuse einfach positioniert.

Anhand eines typischen 10-kV-Verteilraumprojekts (doppelte Eingänge, sechs Ausgänge, Busabschnitt):

• Verwendung von KYN28-metallverkleideten Schaltanlagen: 10 Einheiten erforderlich, jede 800 mm breit und 1500 mm tief, Hauptkörperfläche 12 m²; Berücksichtigung von Betriebs- und Wartungsklärung (1500 mm vorn, 600 mm hinten), zusätzliche Fläche 16,8 m²; DC-Bildschirmfläche etwa 2 m²; Gesamtfläche etwa 30,2 m².

• Verwendung von SF6-RMUs: 9 Bays erforderlich, jede 325 mm breit und 750 mm tief, Hauptkörperfläche 2,20 m²; Berücksichtigung von 600 mm vorderer Wartungsklärung (auch als Inspektionsgang dienend), zusätzliche Fläche 1,75 m²; kein zusätzlicher DC-Bildschirm erforderlich (selbstversorgende Schutzgeräte verfügbar); Gesamtfläche etwa 3,95 m². Im Vergleich zu metallverkleideten Schaltanlagen spart dies 26,25 m², was einen erheblichen Vorteil darstellt.

Hoher Schutzgrad, starke Umweltanpassungsfähigkeit

SF6-RMUs weisen eine vollständig versiegelte Struktur auf, was Heizelemente überflüssig macht und Kondensation verhindert. Kabelanschlüsse sind wasserdicht und versiegelt, sodass sie sogar unter Wasser betrieben werden können. Die Edelstahlgaskammer des Schaltgeräts (einschließlich Fusible Bushings) erreicht einen IP67-Schutzgrad und hat erfolgreich internationale Tests für 24 Stunden energiebeladene Operation unter Wasser in 5 Metern Tiefe bestanden.

Im Gegensatz dazu sind metallverkleidete Schaltanlagen Innengeräte, integriert mit Schaltgeräten. Ein Unfall in einer Einheit beeinflusst oft mehrere Geräte und kann sogar zu einem Ausfall der gesamten Unterstation führen. Kürzliche Schaltgerätdefekte, insbesondere auf 6–35 kV-Ebenen, sind häufig mit der Isolierungsdeterioration in feuchten Umgebungen, schlechter Abdichtung, unzureichender Kriechwegdistanz und unangemessenen Materialien verbunden. SF6-RMUs, mit ihrer vollständig abgeschlossenen, outdoor-gerechten Konstruktion, vermeiden diese Probleme natürlicherweise und stellen selbst unter harschen Bedingungen wie Küsten-Typhonen und starken Regen eine zuverlässige Stromversorgung sicher, was eine deutlich überlegene Umweltanpassungsfähigkeit demonstriert.

Hervorragende elektrische Leistung, hohe technische Parameter

Schaltgerätsschränke können Kurzschluss-Abschaltkapazitäten von bis zu 25 kA erreichen; die mechanische Lebensdauer von Lastschaltern beträgt 5.000 Betriebszyklen, was weit über den nationalen Standardanforderungen von 2.000 Betriebszyklen liegt.

Fazit

Ringknoten haben sich von ursprünglichen geschlossenen Ringstrukturen zu offenen Konfigurationen entwickelt, fortschreitend von ölgetränkten Fusible-RMUs zu heutigen fortschrittlichen SF6-vollisolierten RMUs. Die Designs wurden kontinuierlich optimiert, und die Stabilität hat sich ständig verbessert. Im Vergleich zu metallverkleideten Schaltanlagen bieten SF6-RMUs erhebliche Vorteile in Bezug auf Sicherheit, unbemannten Betrieb, Platzersparnis, Anpassungsfähigkeit an harte Umgebungen, elektrische Leistung und technische Parameter. Sie finden heute in kommunalen, U-Bahn- und Gebäudestromversorgungssystemen weite Verwendung.