יחידות טבעת SF6 (RMUs): שיטות אספקת חשמל נוכחיות, תחזיות לפיתוח, יתרונות על פני ציוד מתכת מכסה ומסקנות

הספק הנוכחי באמצעות יחידות טבעת SF6

כדי לשפר את ביצועי הרשת, נoptimized לעדכניות עיצובן של היחידות הטבעתיות המסורתיות של SF6 (RMUs). מאפיין מפתח של יחידות RMU מהדור השני הוא שימוש בספינת אפוקסי מבודדת ומארצית, עם גז ה-SF6 כחומר מבודד. שני מתגים של עמסה בשלושה מצבים ומשבץ מעגל אחד בשלושה מצבים מובנים במכל חתום אחד, מצויד בבלוק בטיחות לשחרור לחץ. במקרה של כשל בחיסול קשת, הבלוק שחרר לחץ פנימי מהמכל, תוך הבטחת בטיחות המפעיל מול התא.

בשנים האחרונות, עקב יתרונות כמו מספר חלקים נעים קטן יותר במערכת, נפח מכל גז חתום קטן, מבנה קומפקטי, פונקציונליות מלאה ומחיר נמוך, יחידות אלה נמצאות בשימוש נרחב והוכחו כמאובטחות ובטוחות מאוד. על ידי 监测和远程控制开放式配电网络中的几个关键节点RMU，用户可以在故障后几分钟内恢复供电，大大减少了故障识别和隔离时间，最大限度地减少了用户的停电损失。

DEVELOPMENT PROSPECTS OF THE SF6 RMU POWER SUPPLY METHOD

SF6 ring main power supply, as a prototype and initial stage of grid-based power distribution, provides a foundation for achieving higher power supply reliability. "Grid-based" planning, based on urban control detailed planning and aiming to meet high-reliability user demands, represents a new "bottom-up" model for distribution network planning, construction, operation, and management.

Through grid-based planning and transformation, the average utilization rate of distribution equipment can be appropriately increased, and directional transfer capabilities can be established within and between grids, thereby maximizing the support of lower-level grids to upper-level grids. This is significant for scientifically guiding distribution network construction, ensuring reliable power supply, promoting high-quality development of distribution networks, and building a robust and intelligent distribution network characterized by "grid-based layout, refined protection, and convenient access."

II. ADVANTAGES OF SF6 INSULATED RMUS OVER METAL-CLAD SWITCHGEAR IN "FIVE PREVENTION" INTERLOCKS

In power supply systems, "Five Prevention" (preventing erroneous switching, load switching, grounding under voltage, closing with grounding, and entering energized compartments) interlock technology for high-voltage switchgear (specifically air-insulated metal-clad switchgear) has matured and diversified. Methods include microprocessor-based interlocks using pre-programmed sequences, mechanical interlocks, mechanical sequence locks, or combinations thereof. However, some easily overlooked issues still exist in practice:

MISOPERATION PREVENTION FOR EARTHING SWITCHES IN INCOMER CABINETS OF METAL-CLAD SWITCHGEAR

Some metal-clad switchgear have earthing switches in both outgoing and incoming cabinets. Particularly for bottom-fed switchgear, the risk of misoperation of the earthing switch is often neglected. In contrast, SF6 RMUs inherently avoid this issue due to grounding interlocks and logical interlocks on the incoming side.

MISOPERATION PREVENTION FOR ENERGIZED TRANSFORMER COMPARTMENTS

In metal-clad switchgear used in containerized substations, the operating power is typically derived from the transformer's low-voltage side. When the transformer compartment is energized, the electromagnetic lock cannot be opened; when the compartment is de-energized, both the voltage presence indicator and the electromagnetic lock lose power, still preventing opening. This requires a release key to manually unlock, creating a safety hazard.

SF6 RMUs replace the electromagnetic lock with a door limit switch. The normally closed contact of this switch is connected in series with the transformer cabinet's trip circuit, powered from the low-voltage side. Once the transformer compartment door is opened, the limit switch activates, immediately triggering a trip to cut off power, effectively preventing entry into energized compartments.

In summary, SF6 RMUs significantly reduce the design complexity of "Five Prevention" interlocks and minimize risks of personal injury caused by oversights or interlock failures in metal-clad switchgear. Combined with the inherent feature that high-voltage live parts are fully enclosed and inaccessible, SF6 RMUs further highlight their superiority in protecting both professional and non-professional maintenance personnel compared to metal-clad switchgear.

III. OPERATIONAL ADVANTAGES OF SF6 INSULATED RMUS OVER METAL-CLAD SWITCHGEAR

FULLY SEALED INSULATION, MAINTENANCE-FREE

All primary live components (e.g., load switches, busbars) of SF6 RMUs are sealed within the SF6 gas chamber, immune to external environmental factors such as humidity, salt fog, and dust. This ensures high reliability and personnel safety, truly achieving maintenance-free operation. Core components can last up to 20 years without maintenance, making them suitable for unattended distribution rooms.

COMPACT STRUCTURE, SPACE-SAVING

SF6 RMUs are compact and space-efficient, with a single cabinet width of only 325mm (696mm for metering cabinets), significantly reducing the footprint in distribution rooms and making them ideal for space-constrained locations. Switchgear and enclosures are fully assembled at the factory with lifting lugs, allowing for easy on-site installation by simply positioning the enclosure.

Taking a typical 10kV distribution room project as an example (dual incoming lines, six outgoing lines, bus tie sectioning):

• Using KYN28 metal-clad switchgear: 10 units required, each 800mm wide and 1500mm deep, main body area 12㎡; considering operation and maintenance clearance (1500mm front, 600mm rear), additional area 16.8㎡; DC screen area approximately 2㎡; total area approximately 30.2㎡.

• Using SF6 RMUs: 9 bays required, each 325mm wide and 750mm deep, main body area 2.20㎡; considering 600mm front maintenance clearance (also serving as inspection passage), additional area 1.75㎡; no additional DC screen needed (self-powered protection devices available); total area approximately 3.95㎡. Compared to metal-clad switchgear, this saves 26.25㎡, demonstrating a significant advantage.

HIGH PROTECTION RATING, STRONG ENVIRONMENTAL ADAPTABILITY

SF6 RMUs feature a fully sealed structure, eliminating the need for heaters and preventing condensation. Cable terminations are waterproof and sealed, allowing operation even when submerged. The stainless steel gas chamber of the switchgear (including fuse bushings) achieves an IP67 protection rating and has successfully passed international tests for 24 hours of energized operation underwater at a depth of 5 meters.

In contrast, metal-clad switchgear is indoor equipment, integrated with circuit breakers. An accident in one unit often affects multiple devices and can even escalate to a substation-wide outage. Recent circuit breaker failures, particularly at 6–35kV levels, are frequently linked to insulation degradation in humid environments, poor sealing, insufficient creepage distance, and inappropriate materials. SF6 RMUs, with their fully enclosed, outdoor-suitable design, naturally avoid these issues and maintain reliable power supply even under harsh conditions such as coastal typhoons and heavy rain, demonstrating far superior environmental adaptability.

EXCELLENT ELECTRICAL PERFORMANCE, HIGH TECHNICAL PARAMETERS

Circuit breaker cabinets can achieve short-circuit breaking capacities up to 25kA; load switch mechanical life reaches 5,000 operations, far exceeding the national standard requirement of 2,000 operations.

CONCLUSION

Ring main units have evolved from initial closed-loop structures to open-loop configurations, progressing through oil-immersed fuse RMUs to today's advanced SF6 fully insulated RMUs. Designs have been continuously optimized, and stability has steadily improved. Compared to metal-clad switchgear, SF6 RMUs offer significant advantages in safety, unattended operation, space saving, harsh environment adaptability, electrical performance, and technical parameters. They are now widely used in municipal, metro, and building power supply systems.

הספק הנוכחי באמצעות יחידות טבעת SF6

כדי לשפר את ביצועי הרשת, נעדכן לעדכניות עיצובן של היחידות הטבעתיות המסורתיות של SF6 (RMUs). מאפיין מפתח של יחידות RMU מהדור השני הוא שימוש בספינת אפוקסי מבודדת ומארצית, עם גז ה-SF6 כחומר מבודד. שני מתגים של עמסה בשלושה מצבים ומשבץ מעגל אחד בשלושה מצבים מובנים במכל חתום אחד, מצויד בבלוק בטיחות לשחרור לחץ. במקרה של כשל בחיסול קשת, הבלוק שחרר לחץ פנימי מהמכל, תוך הבטחת בטיחות המפעיל מול התא.

בשנים האחרונות, עקב יתרונות כמו מספר חלקים נעים קטן יותר במערכת, נפח מכל גז חתום קטן, מבנה קומפקטי, פונקציונליות מלאה ומחיר נמוך, יחידות אלה נמצאות בשימוש נרחב והוכחו כמאובטחות ובטוחות מאוד. על ידי 监测和远程控制开放式配电网络中的几个关键节点RMU，用户可以在故障后几分钟内恢复供电，大大减少了故障识别和隔离时间，最大限度地减少了用户的停电损失。

היבטים לפיתוח של שיטת הספק באמצעות RMU של SF6

הספק באמצעות טבעת SF6, כדוגמה ראשונית והתחלה של הפצת חשמל מבוססת רשת, מספק בסיס להשגת אמינות גבוהה יותר בהספק חשמל. תכנון "מבוסס רשת", המבוסס על תכנון מפורט של שליטה אורבנית ומטרתו לעמוד בדרישות משתמשים בעלי אמינות גבוהה, מייצג דגם חדש "מלמטה למעלה" לתכנון, בניית, פעולה וניהול של רשת הפצה.

באמצעות תכנון והמרה מבוססים על רשת, ניתן להגדיל באופן מתאים את שיעור השימוש הממוצע בציוד הפצה, ולהקים יכולות העברה מכוונות בין רשתות ובתוך רשתות, כך שמקסימיזציה של תמיכה של רשתות נמוכות ברמות גבוהות יותר של רשתות. זה חשוב להנחייה מדעית בבניית רשתות הפצה, להבטיח אספקה אמינה של חשמל, לקדם פיתוח איכותי של רשתות הפצה, לבנות רשת הפצה חזקה וה schlau, מאופיינת ב"תבנית מבוססת רשת, הגנה מדויקת והתחברות נוחה".

II. יתרונות של RMUs מבודדים ב-SF6 לעומת ציוד מתכת מוגן בתכונות "חמש מנעות"

במערכות אספקת חשמל, טכנולוגיית מנע ("מניעת החלפת מתגים שגויה, החלפת עומס, חיבור קרקעי תחת מתח, סגירה עם חיבור קרקעי והיכנס לתאים מוארים") עבור ציוד מתגים בלחץ גבוה (במיוחד ציוד מתכת מוגן באוויר) נבנתה והתפתחה. השיטות כוללות מנע מבוססי מיקרו מעבדים המשתמשים בסדרות מוגדרות מראש, מנע מכני, מנע סדרתי מכני או שילוב שלהם. עם זאת, עדיין קיימים בעRACTיקה כמה בעיות קל להתעלם מהן:

מניעת פעולה שגויה של מתגי קרקע בתאים נכנסים של ציוד מתכת מוגן

חלק מהציוד המתכת מוגן כולל מתגי קרקע בתאים יוצאים ונכנסים. במיוחד עבור ציוד הניזון מלמטה, הסיכון של פעולה שגויה של מתג הקרקע נוזנח לעיתים קרובות. לעומת זאת, RMUs של SF6 נמנעים באופן מובנה מהבעיה זו בשל מנע קרקעי ומנע לוגי על הצד הנכנס.

מניעת כניסה לתאים מוארים של טראנספורמרים

בציוד מתכת מוגן המשמש בתחנות טרנספורמציה מיניאטוריות, הכוח המופעל מגיע בדרך כלל מהצד הנמוך של הטראנספורמר. כאשר תא הטראנספורמר מואר, המנעול האלקטרומגנטי לא יכול להיות נפתח; כאשר התא אינו מואר, גם מד החשמל והמנע האלקטרומגנטי מאבדים את הכוח, עדיין מונעים פתיחה. זה דורש מפתח שחרור כדי לפתוח ידנית, מה שיוצר סיכון בטיחותי.

RMUs של SF6 מחליפים את המנעול האלקטרומגנטי עם מתג מגבלת דלת. מגע הסגור הנורמלי של המתג מחובר בטור עם מעגל היציאה של תיבת הטראנספורמר, המופעל מהצד הנמוך. כשדלת תא הטראנספורמר נפתחת, המתג מגבלת הדלת מתפעלה, מפעילה מיד את היציאה, חותך את הכוח, למנוע כניסה לתאים מוארים.

לסיכום, RMUs של SF6 מפחיתים משמעותית את מורכבות התכנון של מנע "חמש מנעות" וממזערים את הסיכונים של פציעות אישיות שנגרמות מטעויות או כשלים במנע בציוד מתכת מוגן. יחד עם התכונה המובנית שכל חלקי החשמל בלחץ גבוה מבודדים לחלוטין ולא נגישים, RMUs של SF6 מבליטים את העליונות שלהם בהגנה הן על אנשי שמירה מקצועיים והן על לא מקצועיים בהשוואה לציוד מתכת מוגן.

III. יתרונות תפעוליים של RMUs מבודדים ב-SF6 לעומת ציוד מתכת מוגן

מבודד לחלוטין, ללא תחזוקה

כל件被密封在SF6气体室内，不受外部环境因素如湿度、盐雾和灰尘的影响。这确保了高可靠性和个人安全，真正实现了免维护操作。核心组件可以长达20年无需维护，适用于无人值守的配电室。

COMPACT STRUCTURE, SPACE-SAVING

SF6 RMUs are compact and space-efficient, with a single cabinet width of only 325mm (696mm for metering cabinets), significantly reducing the footprint in distribution rooms and making them ideal for space-constrained locations. Switchgear and enclosures are fully assembled at the factory with lifting lugs, allowing for easy on-site installation by simply positioning the enclosure.

Taking a typical 10kV distribution room project as an example (dual incoming lines, six outgoing lines, bus tie sectioning):

• Using KYN28 metal-clad switchgear: 10 units required, each 800mm wide and 1500mm deep, main body area 12㎡; considering operation and maintenance clearance (1500mm front, 600mm rear), additional area 16.8㎡; DC screen area approximately 2㎡; total area approximately 30.2㎡.

• Using SF6 RMUs: 9 bays required, each 325mm wide and 750mm deep, main body area 2.20㎡; considering 600mm front maintenance clearance (also serving as inspection passage), additional area 1.75㎡; no additional DC screen needed (self-powered protection devices available); total area approximately 3.95㎡. Compared to metal-clad switchgear, this saves 26.25㎡, demonstrating a significant advantage.

HIGH PROTECTION RATING, STRONG ENVIRONMENTAL ADAPTABILITY

SF6 RMUs feature a fully sealed structure, eliminating the need for heaters and preventing condensation. Cable terminations are waterproof and sealed, allowing operation even when submerged. The stainless steel gas chamber of the switchgear (including fuse bushings) achieves an IP67 protection rating and has successfully passed international tests for 24 hours of energized operation underwater at a depth of 5 meters.

In contrast, metal-clad switchgear is indoor equipment, integrated with circuit breakers. An accident in one unit often affects multiple devices and can even escalate to a substation-wide outage. Recent circuit breaker failures, particularly at 6–35kV levels, are frequently linked to insulation degradation in humid environments, poor sealing, insufficient creepage distance, and inappropriate materials. SF6 RMUs, with their fully enclosed, outdoor-suitable design, naturally avoid these issues and maintain reliable power supply even under harsh conditions such as coastal typhoons and heavy rain, demonstrating far superior environmental adaptability.

EXCELLENT ELECTRICAL PERFORMANCE, HIGH TECHNICAL PARAMETERS

Circuit breaker cabinets can achieve short-circuit breaking capacities up to 25kA; load switch mechanical life reaches 5,000 operations, far exceeding the national standard requirement of 2,000 operations.

CONCLUSION

Ring main units have evolved from initial closed-loop structures to open-loop configurations, progressing through oil-immersed fuse RMUs to today's advanced SF6 fully insulated RMUs. Designs have been continuously optimized, and stability has steadily improved. Compared to metal-clad switchgear, SF6 RMUs offer significant advantages in safety, unattended operation, space saving, harsh environment adaptability, electrical performance, and technical parameters. They are now widely used in municipal, metro, and building power supply systems.

מבנה קומפקטי, חסכון במקום

RMUs של SF6 הם קומפקטיים וחסכוני מקום, עם רוחב של 325 מ"מ בלבד (696 מ"מ עבור תיבות מדידה), מה שמפחית באופן משמעותי את שטח הצריכה בחללים הפצה ומאפשר להם להיות מתאימים למיקומים מוגבלים במקום. הציוד והמעטפות מותקנים באופן מלא במפעל עם פלנקות הרמה, מה שמאפשר התקנה פשוטה באתר על ידי מיקום המעטפה בלבד.

כדוגמה לפרויקט חדר הפצה טיפוסי של 10kV (שני קווי כניסה, שש קווי יציאה, חיבור אוטובוס):

• שימוש בציוד מתכת מוגן מסוג KYN28: נדרש 10 יחידות, כל אחת ברוחב 800 מ"מ ועומק 1500 מ"מ, שטח גוף ראשי 12 מ"ר; בהתחשב במרווח תפעול ותחזוקה (1500 מ"מ מלפנים, 600 מ"מ מאחור), שטח נוסף 16.8 מ"ר; שטח מסך DC בערך 2 מ"ר; שטח כולל בערך 30.2 מ"ר.

• שימוש ב-RMUs של SF6: נדרשות 9 תאים, כל אחד ברוחב 325 מ"מ ועומק 750 מ"מ, שטח גוף ראשי 2.20 מ"ר; בהתחשב במרווח תחזוקה מלפנים של 600 מ"מ ( שגם משמש כמעבר ביקורת), שטח נוסף 1.75 מ"ר; אין צורך במסך DC נוסף (מכשירי הגנה עצמאיים זמינים); שטח כולל בערך 3.95 מ"ר. בהשוואה לציוד מתכת מוגן, זה חוסך 26.25 מ"ר, מה שמראה יתרון משמעותי.

דירוג הגנה גבוה, התאמה חזקה לסביבה

RMUs של SF6 כוללים מבנה מוגן לחלוטין, מה שהופך את הצורך בחיממים למיותר ומונע היווצרות טפטף. סופי כבלים הם מובלים ומוגנים, מאפשרים פעולה אפילו כשהם מטבולים. מכל הגז של הציוד (כולל מרכזיות פוזיל) עשויים פלדה בלתי קרנית ומכילים דירוג הגנה IP67, עברו בהצלחה מבחנים בינלאומיים של 24 שעות של פעולה מזוהמת בים בעומק של 5 מטרים.

בניגוד לכך, ציוד מתכת מוגן הוא ציוד פנימי, מותקן עם משבצים מעגליים. תאונה ביחידה אחת לעתים קרובות משפיעה על מספר מכשירים ואפילו יכולה להרחיב לתקלה בכל תחנת ההספק. כישלונות משבצים מעגליים אחרונים, במיוחד ברמות 6-35kV, מתייחסים לעתים קרובות להידרדרות מבודד בסביבות לחות, חיווי גרוע, מרחק הזזה לא מספיק וחומרים לא מתאימים. RMUs של SF6, עם תכנון מוגן לחלוטין ומתאים לסביבה חיצונית, מונעים באופן טבעי את הבעיות הללו ומשתמרים בהספק אמין גם בתנאים קשים כמו סופות טרופיות חופיות וגשמים כבדים, מראים התאמה סביבתית טובה בהרבה.

ביצועים חשמליים מצוינים, פרמטרים טכניים גבוהים

תיבות משבץ מעגלי יכולים להשיג יכולות ניתוק קצר עד 25kA; חיי מеханического переключателя нагрузки достигают 5000 операций, что значительно превышает национальный стандарт в 2000 операций.

סיכום

יחידות טבעת עברו מתבניות סגורות הראשונות לתבניות פתוחות, התקדמו דרך RMUs עם פוזיל מטובל בנפט ל-RMUs מבודדים ב-SF6 המתקדמים של היום. התכנונים הופחתו באופן מתמיד, והיציבות השתפרה באופן יציב. בהשוואה לציוד מתכת מוגן, RMUs של SF6 מציעים יתרונות משמעותיים בבטיחות, תפעול ללא מפעיל, חסכון במקום, התאמה לסביבה קשה, ביצועים חשמליים ופרמטרים טכניים. הם נמצאים בשימוש נרחב במערכות אספקת חשמל של רשויות מקומיות, מטרו ובניינים.