Unità a anello SF6 (RMUs): Metodi di alimentazione elettrica attuali, prospettive di sviluppo, vantaggi rispetto agli armadi metallici chiusi e conclusioni

Metodo di Fornitura Energetica Attuale Utilizzando Unità Principali ad Anello SF6

Per migliorare le prestazioni della rete, il design delle tradizionali unità principali ad anello SF6 (RMUs) è stato ulteriormente ottimizzato. Una caratteristica chiave delle RMUs di seconda generazione è l'uso di un involucro in resina epossidica chiuso e isolato, con gas SF6 come mezzo isolante. Due interruttori di carico a tre posizioni e un interruttore rotativo a tre posizioni sono integrati in un'unica unità sigillata, dotata di una valvola di sicurezza a rilascio di pressione. In caso di fallimento dell'arresto dell'arco, la valvola di sicurezza rilascia la pressione interna dall'involucro, garantendo la sicurezza dell'operatore di fronte all'armadio.

Grazie ai vantaggi come pochi componenti mobili nel sistema, piccolo volume della camera sigillata del gas, struttura compatta, funzionalità completa e basso costo, queste RMUs sono state ampiamente utilizzate negli ultimi dieci anni e hanno dimostrato di essere altamente stabili e sicure. Monitorando e controllando a distanza diverse unità RMU chiave in reti di distribuzione aperte, gli utenti possono avere la fornitura energetica ripristinata entro pochi minuti dopo un guasto, riducendo significativamente il tempo di identificazione e isolamento del guasto e minimizzando la perdita di energia per l'utente.

Prospettive di Sviluppo del Metodo di Fornitura Energetica con RMU SF6

La fornitura energetica ad anello SF6, come prototipo e fase iniziale della distribuzione basata su griglia, fornisce una base per raggiungere una maggiore affidabilità della fornitura energetica. La pianificazione "basata su griglia", basata sulla dettagliata pianificazione urbana e mirata a soddisfare le esigenze di alta affidabilità degli utenti, rappresenta un nuovo modello "dal basso verso l'alto" per la pianificazione, costruzione, operazione e gestione della rete di distribuzione.

Attraverso la pianificazione e la trasformazione basate su griglia, si può aumentare in modo appropriato l'utilizzo medio delle apparecchiature di distribuzione e stabilire capacità di trasferimento direzionale all'interno e tra le griglie, massimizzando così il supporto delle griglie inferiori alle superiori. Questo è significativo per guidare scientificamente la costruzione della rete di distribuzione, assicurare una fornitura energetica affidabile, promuovere lo sviluppo di alta qualità delle reti di distribuzione e costruire una robusta e intelligente rete di distribuzione caratterizzata da "layout basato su griglia, protezione raffinata e accesso comodo".

II. Vantaggi delle RMU Isolate con SF6 rispetto agli Armadi Metallici Isolati nei Cinque Prevenzioni Interlock

Nei sistemi di fornitura energetica, la tecnologia di interlock "Cinque Prevenzioni" (prevenzione di commutazione errata, commutazione a carico, messa a terra sotto tensione, chiusura con messa a terra, e ingresso in compartimenti sottoposti a tensione) per armadi metallici ad alta tensione (specificatamente armadi metallici isolati ad aria) è matura e diversificata. I metodi includono interlock basati su microprocessori utilizzando sequenze pre-programmate, interlock meccanici, interlock sequenziali meccanici o combinazioni di questi. Tuttavia, in pratica, alcuni problemi facilmente trascurabili esistono ancora:

Prevenzione degli Errori di Comando per Interruttori di Terra negli Armadi d'Ingresso degli Armadi Metallici Isolati

Alcuni armadi metallici isolati hanno interruttori di terra sia negli armadi in uscita che in quelli in ingresso. In particolare, per gli armadi alimentati dal fondo, il rischio di errore nell'interrotto di terra è spesso trascurato. Al contrario, le RMU SF6 evitano intrinsecamente questo problema grazie agli interlock di messa a terra e logici sul lato d'ingresso.

Prevenzione degli Errori di Comando per Compartimenti di Trasformatori Sottoposti a Tensione

Negli armadi metallici isolati utilizzati in stazioni di trasformazione containerizzate, l'alimentazione operativa è tipicamente derivata dal lato a bassa tensione del trasformatore. Quando il compartimento del trasformatore è sottoposto a tensione, la serratura elettromagnetica non può essere aperta; quando il compartimento è privo di tensione, sia l'indicatore di presenza di tensione che la serratura elettromagnetica perdono energia, impedendo ancora l'apertura. Ciò richiede una chiave di rilascio per sbloccare manualmente, creando un pericolo di sicurezza.

Le RMU SF6 sostituiscono la serratura elettromagnetica con un interruttore limite di porta. Il contatto normalmente chiuso di questo interruttore è collegato in serie al circuito di trip del compartimento del trasformatore, alimentato dal lato a bassa tensione. Una volta aperta la porta del compartimento del trasformatore, l'interruttore limite si attiva, innescando immediatamente un trip per interrompere l'energia, prevenendo efficacemente l'ingresso in compartimenti sottoposti a tensione.

In sintesi, le RMU SF6 riducono significativamente la complessità del design degli interlock "Cinque Prevenzioni" e minimizzano i rischi di lesioni personali causati da errori o fallimenti degli interlock negli armadi metallici isolati. Combinato con la caratteristica intrinseca che le parti viventi ad alta tensione sono completamente racchiuse e inaccessibili, le RMU SF6 evidenziano ulteriormente la loro superiorità nella protezione del personale di manutenzione professionale e non professionale rispetto agli armadi metallici isolati.

III. Vantaggi Operativi delle RMU Isolate con SF6 rispetto agli Armadi Metallici Isolati

Isolamento Sigillato Completo, Senza Manutenzione

Tutte le componenti viventi primarie (ad esempio, interruttori di carico, busbar) delle RMU SF6 sono sigillate all'interno della camera di gas SF6, immune a fattori ambientali esterni come umidità, nebbia salina e polvere. Questo garantisce alta affidabilità e sicurezza del personale, realizzando veramente un'operazione senza manutenzione. I componenti principali possono durare fino a 20 anni senza manutenzione, rendendoli adatti per stanze di distribuzione non sorvegliate.

Struttura Compatta, Risparmio di Spazio

Le RMU SF6 sono compatte e risparmiano spazio, con una larghezza singola di soli 325mm (696mm per gli armadi di misurazione), riducendo significativamente l'impronta in stanze di distribuzione e rendendole ideali per luoghi a spazio limitato. Gli armadi e gli involucri sono completamente assemblati in fabbrica con occhielli di sollevamento, consentendo un facile installazione sul sito semplicemente posizionando l'involucro.

Prendendo come esempio un progetto tipico di stanza di distribuzione a 10kV (doppia alimentazione, sei uscite, sezione di collegamento di barra):

• Utilizzando armadi metallici KYN28: sono necessari 10 unità, ciascuna larga 800mm e profonda 1500mm, area corporea principale 12㎡; considerando il chiaro di manovra e manutenzione (1500mm davanti, 600mm dietro), area aggiuntiva 16.8㎡; area dello schermo DC circa 2㎡; area totale circa 30.2㎡.

• Utilizzando RMU SF6: sono necessari 9 vani, ciascuno largo 325mm e profondo 750mm, area corporea principale 2.20㎡; considerando 600mm di chiaro di manutenzione davanti (che serve anche come passaggio di ispezione), area aggiuntiva 1.75㎡; non è necessario uno schermo DC aggiuntivo (dispositivi di protezione a propria alimentazione disponibili); area totale circa 3.95㎡. In confronto agli armadi metallici, questo risparmia 26.25㎡, dimostrando un notevole vantaggio.

Alto Grado di Protezione, Forte Adattabilità Ambientale

Le RMU SF6 presentano una struttura completamente sigillata, eliminando la necessità di scaldabatterie e prevenendo la condensa. Le terminazioni dei cavi sono impermeabili e sigillate, consentendo l'operazione anche quando sommerse. La camera di gas in acciaio inossidabile dell'armadio (compresi i bocchetti fusibili) raggiunge un grado di protezione IP67 e ha superato con successo test internazionali per 24 ore di operazione sottoposta a tensione sott'acqua a una profondità di 5 metri.

Al contrario, gli armadi metallici isolati sono dispositivi interni, integrati con interruttori. Un incidente in un'unità spesso influenza più dispositivi e può persino estendersi a un'interruzione di tutta la sottostazione. Recentemente, i guasti degli interruttori, in particolare a livelli di 6-35kV, sono spesso legati alla degradazione dell'isolamento in ambienti umidi, pessima sigillatura, insufficiente distanza di rampa e materiali inappropriati. Le RMU SF6, con il loro design completamente chiuso e adatto all'esterno, evitano naturalmente questi problemi e mantengono una fornitura energetica affidabile anche in condizioni difficili come uragani costieri e forti piogge, dimostrando una notevole adattabilità ambientale.

Ottima Prestazione Elettrica, Elevati Parametri Tecnici

Gli armadi di interruttore possono raggiungere capacità di interruzione di cortocircuito fino a 25kA; la vita meccanica degli interruttori di carico raggiunge 5.000 operazioni, superando di gran lunga il requisito standard nazionale di 2.000 operazioni.

Conclusione

Le unità principali ad anello sono evolute da strutture a ciclo chiuso iniziali a configurazioni a ciclo aperto, passando attraverso RMU a fusibili immersi in olio fino alle moderne RMU completamente isolate con SF6. I design sono stati continuamente ottimizzati e la stabilità è stata gradualmente migliorata. In confronto agli armadi metallici isolati, le RMU SF6 offrono notevoli vantaggi in termini di sicurezza, operazione non sorvegliata, risparmio di spazio, adattabilità a condizioni ambientali difficili, prestazioni elettriche e parametri tecnici. Sono ora ampiamente utilizzate nei sistemi di fornitura energetica municipali, metropolitane e edilizi.