Unidades de Anillo SF6 (RMUs): Métodos Actuales de Suministro de Energía Perspectivas de Desarrollo Ventajas sobre los Armarios Metálicos y Conclusiones

Método Actual de Suministro Eléctrico Utilizando Unidades de Anillo Principal con SF6

Para mejorar el rendimiento de la red, se ha optimizado aún más el diseño de las unidades de anillo principal (RMUs) con SF6 tradicionales. Una característica clave de las RMUs de segunda generación es el uso de una carcasa de resina epoxi aislada y con tierra, con gas SF6 como medio aislante. Dos interruptores de carga de tres posiciones y un interruptor automático de tres posiciones con rotación de arco se integran en una sola unidad sellada, equipada con una válvula de seguridad de alivio de presión. En caso de fallo en la extinción del arco, la válvula de seguridad libera la presión interna de la carcasa, asegurando la seguridad del operador frente al gabinete.

Debido a ventajas como menos partes móviles en el sistema, un volumen pequeño de cámara de gas sellada, estructura compacta, funcionalidad completa y bajo costo, estas RMUs han sido ampliamente utilizadas en la última década y han demostrado ser altamente estables y seguras. Al monitorear y controlar de forma remota varias RMUs de nodos clave en redes de distribución en bucle abierto, los usuarios pueden restaurar el suministro de energía en cuestión de minutos después de una falla, reduciendo significativamente el tiempo de identificación y aislamiento de la falla y minimizando la pérdida de energía para los usuarios.

Perspectivas de Desarrollo del Método de Suministro Eléctrico con RMUs de SF6

El suministro de energía con anillos principales de SF6, como prototipo y etapa inicial de la distribución basada en redes, proporciona una base para lograr una mayor confiabilidad en el suministro de energía. La planificación "basada en redes", basada en el planeamiento detallado de control urbano y con el objetivo de satisfacer las demandas de alta confiabilidad de los usuarios, representa un nuevo modelo "de abajo hacia arriba" para la planificación, construcción, operación y gestión de redes de distribución.

A través de la planificación y transformación basada en redes, se puede aumentar apropiadamente la tasa de utilización promedio del equipo de distribución, y se pueden establecer capacidades de transferencia direccional dentro y entre las redes, maximizando así el soporte de las redes inferiores a las superiores. Esto es significativo para guiar científicamente la construcción de redes de distribución, garantizar un suministro de energía confiable, promover el desarrollo de alta calidad de las redes de distribución y construir una robusta e inteligente red de distribución caracterizada por "distribución basada en redes, protección refinada y acceso conveniente".

II. Ventajas de las RMUs Aisladas con SF6 sobre el Equipamiento de Interruptores Metálicos en Interbloqueos de "Cinco Prevenciones"

En sistemas de suministro de energía, la tecnología de interbloqueo de "Cinco Prevenciones" (prevención de conmutaciones erróneas, conmutación bajo carga, conexión a tierra bajo tensión, cierre con conexión a tierra, y entrada en compartimentos energizados) para equipos de interruptores de alta tensión (específicamente equipos de interruptores metálicos aislados por aire) se ha madurado y diversificado. Los métodos incluyen interbloqueos basados en microprocesadores utilizando secuencias preprogramadas, interbloqueos mecánicos, bloqueos mecánicos secuenciales o combinaciones de estos. Sin embargo, en la práctica todavía existen algunos problemas fáciles de pasar por alto:

Prevención de Maniobras Erróneas en Interruptores de Tierra en Gabinetes de Entrada de Equipamiento de Interruptores Metálicos

Algunos equipos de interruptores metálicos tienen interruptores de tierra tanto en los gabinetes de salida como de entrada. Especialmente para equipos alimentados desde abajo, el riesgo de maniobra errónea del interruptor de tierra a menudo se pasa por alto. En contraste, las RMUs de SF6 evitan inherentemente este problema debido a los interbloqueos de tierra y lógicos en el lado de entrada.

Prevención de Maniobras Erróneas en Compartimentos de Transformadores Energizados

En el equipamiento de interruptores metálicos utilizado en subestaciones contenerizadas, la potencia de operación generalmente se deriva del lado de baja tensión del transformador. Cuando el compartimento del transformador está energizado, el cerrojo electromagnético no puede abrirse; cuando el compartimento está desenergizado, tanto el indicador de presencia de tensión como el cerrojo electromagnético pierden potencia, impidiendo aún la apertura. Esto requiere una llave de liberación para desbloquear manualmente, creando un peligro de seguridad.

Las RMUs de SF6 reemplazan el cerrojo electromagnético con un interruptor de fin de carrera. El contacto normalmente cerrado de este interruptor se conecta en serie con el circuito de disparo del gabinete del transformador, alimentado desde el lado de baja tensión. Una vez que se abre la puerta del compartimento del transformador, el interruptor de fin de carrera se activa, desencadenando inmediatamente un disparo para cortar la energía, previniendo efectivamente la entrada en compartimentos energizados.

En resumen, las RMUs de SF6 reducen significativamente la complejidad del diseño de los interbloqueos de "Cinco Prevenciones" y minimizan los riesgos de lesiones personales causados por descuidos o fallos de interbloqueo en el equipamiento de interruptores metálicos. Combinado con la característica inherente de que las partes vivas de alta tensión están completamente encerradas e inaccesibles, las RMUs de SF6 destacan aún más su superioridad en la protección tanto del personal de mantenimiento profesional como no profesional en comparación con el equipamiento de interruptores metálicos.

III. Ventajas Operativas de las RMUs Aisladas con SF6 sobre el Equipamiento de Interruptores Metálicos

Aislamiento Totalmente Sellado, Libre de Mantenimiento

Todos los componentes vivos primarios (por ejemplo, interruptores de carga, barras colectoras) de las RMUs de SF6 están sellados dentro de la cámara de gas SF6, inmunes a factores ambientales externos como la humedad, la niebla salina y el polvo. Esto asegura una alta confiabilidad y seguridad del personal, logrando realmente una operación libre de mantenimiento. Los componentes centrales pueden durar hasta 20 años sin mantenimiento, haciéndolos adecuados para cuartos de distribución no atendidos.

Estructura Compacta, Ahorro de Espacio

Las RMUs de SF6 son compactas y eficientes en el uso del espacio, con un ancho de solo 325 mm (696 mm para gabinetes de medición), reduciendo significativamente la huella en los cuartos de distribución y siendo ideales para ubicaciones con limitaciones de espacio. El equipo de interruptores y las carcasas se ensamblan completamente en la fábrica con asas de elevación, permitiendo una instalación fácil en el sitio simplemente colocando la carcasa.

Tomando como ejemplo un proyecto típico de cuarto de distribución de 10 kV (doble línea de entrada, seis líneas de salida, sección de bus de enlace):

• Utilizando equipamiento de interruptores metálicos KYN28: se requieren 10 unidades, cada una de 800 mm de ancho y 1500 mm de profundidad, área del cuerpo principal 12 m²; considerando el espacio de operación y mantenimiento (1500 mm frontal, 600 mm trasero), área adicional 16.8 m²; área de pantalla DC aproximadamente 2 m²; área total aproximada 30.2 m².

• Utilizando RMUs de SF6: se requieren 9 bahías, cada una de 325 mm de ancho y 750 mm de profundidad, área del cuerpo principal 2.20 m²; considerando 600 mm de espacio de mantenimiento frontal (también sirve como pasillo de inspección), área adicional 1.75 m²; no se necesita pantalla DC adicional (dispositivos de protección autónomos disponibles); área total aproximada 3.95 m². Comparado con el equipamiento de interruptores metálicos, esto ahorra 26.25 m², demostrando una ventaja significativa.

Alto Grado de Protección, Fuerte Adaptabilidad Ambiental

Las RMUs de SF6 cuentan con una estructura totalmente sellada, eliminando la necesidad de calentadores y previniendo la condensación. Las terminaciones de cable son impermeables y selladas, permitiendo la operación incluso cuando están sumergidas. La cámara de gas de acero inoxidable del equipo de interruptores (incluyendo las boquillas de fusibles) alcanza un grado de protección IP67 y ha pasado exitosamente pruebas internacionales de 24 horas de operación energizada bajo agua a una profundidad de 5 metros.

En contraste, el equipamiento de interruptores metálicos es equipo de interior, integrado con interruptores automáticos. Un accidente en una unidad a menudo afecta a múltiples dispositivos y puede incluso escalarse a un apagón de subestación. Los fallos recientes de interruptores, especialmente en niveles de 6-35 kV, se relacionan frecuentemente con la degradación del aislamiento en ambientes húmedos, sellado deficiente, distancia de rampa insuficiente y materiales inadecuados. Las RMUs de SF6, con su diseño totalmente cerrado y apto para exteriores, evitan naturalmente estos problemas y mantienen un suministro de energía confiable incluso en condiciones adversas como tifones costeros y fuertes lluvias, demostrando una adaptabilidad ambiental mucho mayor.

Excelente Rendimiento Eléctrico, Altos Parámetros Técnicos

Los gabinetes de interruptores automáticos pueden lograr capacidades de interrupción de cortocircuito de hasta 25 kA; la vida mecánica de los interruptores de carga alcanza 5,000 operaciones, muy por encima del requisito estándar nacional de 2,000 operaciones.

Conclusión

Las unidades de anillo principal han evolucionado desde estructuras de bucle cerrado iniciales a configuraciones de bucle abierto, pasando de RMUs con fusibles sumergidos en aceite a las modernas RMUs de SF6 totalmente aisladas. Los diseños se han optimizado continuamente y la estabilidad ha mejorado de manera constante. En comparación con el equipamiento de interruptores metálicos, las RMUs de SF6 ofrecen ventajas significativas en seguridad, operación sin supervisión, ahorro de espacio, adaptabilidad a entornos adversos, rendimiento eléctrico y parámetros técnicos. Se utilizan ampliamente en sistemas de suministro de energía municipal, metro y edificios.