Unités de jonction à SF6 (RMUs) : Méthodes d'alimentation électrique actuelles, perspectives de développement, avantages par rapport aux tableaux de distribution en enceinte métallique et conclusions

Méthode actuelle d'alimentation électrique utilisant des cellules de jonction à anneau SF6

Pour améliorer les performances du réseau, la conception des cellules de jonction à anneau SF6 traditionnelles a été davantage optimisée. Une caractéristique clé des cellules de jonction à anneau SF6 de deuxième génération est l'utilisation d'un boîtier en résine époxy fermé et mis à la terre, avec du gaz SF6 comme milieu isolant. Deux interrupteurs de charge à trois positions et un disjoncteur rotatif à arc à trois positions sont intégrés dans une seule unité scellée, équipée d'une soupape de sécurité à décharge de pression. En cas de défaillance de l'extinction de l'arc, la soupape de sécurité libère la pression interne du boîtier, assurant la sécurité de l'opérateur devant l'armoire.

En raison d'avantages tels qu'un nombre réduit de pièces mobiles dans le système, un volume de chambre à gaz scellée réduit, une structure compacte, une fonctionnalité complète et un coût faible, ces cellules de jonction à anneau ont été largement utilisées au cours de la dernière décennie et se sont avérées très stables et sûres. En surveillant et en contrôlant à distance plusieurs cellules de jonction à anneau clés dans les réseaux de distribution en boucle ouverte, les utilisateurs peuvent avoir l'électricité restaurée en quelques minutes après une panne, réduisant considérablement le temps d'identification et d'isolement des pannes et minimisant la perte d'électricité pour les utilisateurs.

Perspectives de développement de la méthode d'alimentation électrique par cellules de jonction à anneau SF6

L'alimentation électrique par cellules de jonction à anneau SF6, en tant que prototype et étape initiale de la distribution basée sur le réseau, fournit une base pour atteindre une plus grande fiabilité de l'alimentation électrique. La planification "basée sur le réseau", fondée sur le plan de contrôle urbain détaillé et visant à répondre aux besoins des utilisateurs à haute fiabilité, représente un nouveau modèle "de bas en haut" pour la planification, la construction, l'exploitation et la gestion des réseaux de distribution.

Grâce à la planification et à la transformation basées sur le réseau, le taux d'utilisation moyen des équipements de distribution peut être augmenté de manière appropriée, et des capacités de transfert directionnel peuvent être établies à l'intérieur et entre les réseaux, maximisant ainsi le soutien des réseaux inférieurs aux réseaux supérieurs. Cela est significatif pour guider scientifiquement la construction des réseaux de distribution, assurer une alimentation électrique fiable, promouvoir un développement de haute qualité des réseaux de distribution et construire un réseau de distribution robuste et intelligent caractérisé par une "disposition basée sur le réseau, une protection raffinée et un accès facile".

II. Avantages des cellules de jonction à anneau isolées SF6 par rapport aux tableaux de distribution métalliques en termes de verrouillage "Cinq Préventions"

Dans les systèmes d'alimentation électrique, la technologie de verrouillage "Cinq Préventions" (prévention des commutations erronées, des commutations sous charge, de la mise à la terre sous tension, de la fermeture avec mise à la terre, et de l'accès aux compartiments sous tension) pour les tableaux de distribution haute tension (spécifiquement les tableaux de distribution métalliques à isolation à air) est mature et diversifiée. Les méthodes incluent des verrouillages basés sur microprocesseur utilisant des séquences préprogrammées, des verrouillages mécaniques, des verrouillages mécaniques séquentiels, ou des combinaisons de ceux-ci. Cependant, certains problèmes faciles à négliger persistent en pratique :

Prévention des opérations erronées des interrupteurs de mise à la terre dans les armoires d'entrée des tableaux de distribution métalliques

Certains tableaux de distribution métalliques ont des interrupteurs de mise à la terre dans les armoires d'entrée et de sortie. Particulièrement pour les tableaux de distribution alimentés par le bas, le risque d'opération erronée de l'interrupteur de mise à la terre est souvent négligé. En revanche, les cellules de jonction à anneau SF6 évitent intrinsèquement ce problème grâce aux verrouillages de mise à la terre et aux verrouillages logiques sur le côté d'entrée.

Prévention des opérations erronées dans les compartiments de transformateur sous tension

Dans les tableaux de distribution métalliques utilisés dans les postes de transformation modulaires, l'alimentation de fonctionnement est généralement dérivée du côté basse tension du transformateur. Lorsque le compartiment du transformateur est sous tension, le verrou électromagnétique ne peut pas être ouvert ; lorsque le compartiment est hors tension, l'indicateur de présence de tension et le verrou électromagnétique perdent leur alimentation, empêchant toujours l'ouverture. Cela nécessite une clé de libération pour déverrouiller manuellement, créant un danger de sécurité.

Les cellules de jonction à anneau SF6 remplacent le verrou électromagnétique par un commutateur limiteur de porte. Le contact normalement fermé de ce commutateur est connecté en série avec le circuit de déclenchement de l'armoire du transformateur, alimenté par le côté basse tension. Dès que la porte du compartiment du transformateur est ouverte, le commutateur limiteur s'active, déclenchant immédiatement un déclenchement pour couper l'alimentation, empêchant efficacement l'accès aux compartiments sous tension.

En résumé, les cellules de jonction à anneau SF6 réduisent considérablement la complexité de la conception des verrouillages "Cinq Préventions" et minimisent les risques de blessures personnelles causés par des négligences ou des défaillances de verrouillage dans les tableaux de distribution métalliques. Combiné avec la caractéristique inhérente que les parties sous tension haute tension sont entièrement enfermées et inaccessibles, les cellules de jonction à anneau SF6 mettent en évidence leur supériorité dans la protection des personnels de maintenance professionnels et non professionnels par rapport aux tableaux de distribution métalliques.

III. Avantages opérationnels des cellules de jonction à anneau isolées SF6 par rapport aux tableaux de distribution métalliques

Isolation entièrement scellée, sans maintenance

Toutes les composantes principales sous tension (par exemple, les interrupteurs de charge, les barres de bus) des cellules de jonction à anneau SF6 sont scellées dans la chambre à gaz SF6, insensibles aux facteurs environnementaux externes tels que l'humidité, la brume salée et la poussière. Cela assure une grande fiabilité et une sécurité des personnes, réalisant véritablement une opération sans maintenance. Les composantes essentielles peuvent durer jusqu'à 20 ans sans maintenance, les rendant adaptées aux salles de distribution sans surveillance.

Structure compacte, gain de place

Les cellules de jonction à anneau SF6 sont compactes et économisent l'espace, avec une largeur de cabinet unique de seulement 325 mm (696 mm pour les armoires de comptage), réduisant considérablement l'emprise au sol dans les salles de distribution et les rendant idéales pour les emplacements à espace limité. Les tableaux de distribution et les armoires sont entièrement assemblés en usine avec des points de levage, permettant une installation sur site simple en positionnant simplement l'armoire.

Prenons l'exemple d'un projet typique de salle de distribution 10 kV (double alimentation, six sorties, sectionnement de bus) :

• Utilisation de tableaux de distribution métalliques KYN28 : 10 unités requises, chacune de 800 mm de large et 1500 mm de profondeur, surface du corps principal 12 m² ; en tenant compte de la marge de manœuvre et de maintenance (1500 mm à l'avant, 600 mm à l'arrière), surface supplémentaire 16,8 m² ; surface de l'écran DC d'environ 2 m² ; surface totale d'environ 30,2 m².

• Utilisation de cellules de jonction à anneau SF6 : 9 baies requises, chacune de 325 mm de large et 750 mm de profondeur, surface du corps principal 2,20 m² ; en tenant compte de la marge de maintenance avant de 600 mm (servant également de passage d'inspection), surface supplémentaire 1,75 m² ; aucun écran DC supplémentaire nécessaire (dispositifs de protection autonomes disponibles) ; surface totale d'environ 3,95 m². Comparé aux tableaux de distribution métalliques, cela économise 26,25 m², démontrant un avantage significatif.

Classe de protection élevée, forte adaptabilité environnementale

Les cellules de jonction à anneau SF6 présentent une structure entièrement scellée, éliminant le besoin de chauffage et empêchant la condensation. Les terminaisons de câbles sont étanches et scellées, permettant une opération même lorsqu'elles sont submergées. La chambre à gaz en acier inoxydable du tableau de distribution (y compris les douilles de fusibles) atteint une classe de protection IP67 et a réussi avec succès des tests internationaux de 24 heures d'opération sous tension immergée à une profondeur de 5 mètres.

En revanche, les tableaux de distribution métalliques sont des équipements intérieurs, intégrés avec des disjoncteurs. Un accident dans une unité affecte souvent plusieurs dispositifs et peut même s'étendre à une panne de poste de transformation. Les pannes récentes de disjoncteurs, en particulier aux niveaux de 6-35 kV, sont fréquemment liées à la dégradation de l'isolation dans les environnements humides, à un scellement insuffisant, à une distance de rampe insuffisante et à des matériaux inappropriés. Les cellules de jonction à anneau SF6, avec leur conception entièrement fermée et adaptée à l'extérieur, évitent naturellement ces problèmes et maintiennent une alimentation électrique fiable même dans des conditions difficiles telles que les typhons côtiers et les fortes pluies, démontrant une adaptabilité environnementale bien supérieure.

Performances électriques excellentes, paramètres techniques élevés

Les armoires de disjoncteurs peuvent atteindre des capacités de coupure de court-circuit jusqu'à 25 kA ; la durée de vie mécanique des interrupteurs de charge atteint 5 000 opérations, bien au-delà de l'exigence nationale de 2 000 opérations.

Conclusion

Les cellules de jonction à anneau ont évolué de structures en boucle fermée initiales vers des configurations en boucle ouverte, passant par des cellules de jonction à anneau à fusibles immergés dans l'huile jusqu'aux cellules de jonction à anneau entièrement isolées SF6 d'aujourd'hui. Les conceptions ont été continuellement optimisées, et la stabilité a progressivement augmenté. Par rapport aux tableaux de distribution métalliques, les cellules de jonction à anneau SF6 offrent des avantages significatifs en termes de sécurité, d'exploitation sans surveillance, d'économie d'espace, d'adaptabilité à des environnements difficiles, de performances électriques et de paramètres techniques. Elles sont maintenant largement utilisées dans les systèmes d'alimentation électrique municipaux, métropolitains et de bâtiments.