SF6 ringmainunits (RMU's): Huidige elektriciteitsvoorzieningsmethoden, ontwikkelingsperspectieven, voordelen ten opzichte van metalen behuizingsschakelkasten en conclusies

Huidige stroomvoorzieningsmethode met SF6-ringhoofdritten

Om de prestaties van het netwerk te verbeteren, is het ontwerp van traditionele SF6-ringhoofdritten (RMUs) verder geoptimaliseerd. Een belangrijk kenmerk van tweedegeneratie SF6 RMUs is het gebruik van een aangesloten, afgesloten epoxyhars behuizing, met SF6-gas als isolatiemiddel. Twee drie-standenlastschakelaars en één drie-standenboogrotatiecircuitbreker zijn geïntegreerd in één afgesloten eenheid, uitgerust met een drukafvoersveer. In geval van booguitdoving mislukt, laat de veiligheidsklep de interne druk van de behuizing ontsnappen, waardoor de veiligheid van de operator voor de kast wordt gewaarborgd.

Vanwege voordelen zoals minder bewegende onderdelen in het systeem, kleine afgesloten gaschamber volume, compacte structuur, complete functionaliteit en lage kosten, zijn deze RMUs in de afgelopen tien jaar wijdverspreid gebruikt en hebben ze zich uiterst stabiel en veilig getoond. Door het monitoren en op afstand beheren van enkele cruciale knooppunt RMUs in open distributienetwerken, kunnen gebruikers binnen enkele minuten na een storing weer stroom krijgen, wat de tijd voor foutidentificatie en -isolatie aanzienlijk vermindert en de stroomverlies voor gebruikers minimaliseert.

Ontwikkelingsperspectieven van de SF6 RMU-stroomvoorzieningsmethode

SF6-ringhoofdstroomvoorziening, als prototype en beginfase van grid-gebaseerde stroomdistributie, biedt een fundament voor het bereiken van hogere betrouwbaarheid van de stroomvoorziening. "Grid-gebaseerd" planning, gebaseerd op stedelijke controle gedetailleerde planning en gericht op het voldoen aan hoge betrouwbaarheidsvereisten van gebruikers, vertegenwoordigt een nieuw "bottom-up" model voor de planning, bouw, exploitatie en beheer van distributienetten.

Door grid-gebaseerde planning en transformatie kan de gemiddelde benutting van distributieapparatuur gepast worden verhoogd, en richtingoverdrachtcapaciteiten kunnen worden opgezet binnen en tussen grids, waardoor de ondersteuning van lagere grids aan hogere grids maximaal wordt gerealiseerd. Dit is significant voor wetenschappelijk leiden van de bouw van distributienetten, het waarborgen van betrouwbare stroomvoorziening, het bevorderen van hoge-kwaliteitsontwikkeling van distributienetten en het bouwen van een robuust en intelligent distributienet gekenmerkt door "grid-gebaseerde indeling, verfijnde bescherming en gemakkelijke toegang."

II. Voordelen van SF6-geïsoleerde RMUs ten opzichte van metalen behuizingen in "Vijf Preventie" interlocks

In stroomvoorzieningssystemen is de "Vijf Preventie" (voorkomen van foute schakeling, belastingsschakeling, aarding onder spanning, sluiten met aarding, en binnengaan in gespannen compartimenten) interlocktechnologie voor hoogspanningschakelkasten (specifiek luchtgeïsoleerde metalen behuizingen) gerijpt en gediversifieerd. Methoden omvatten microprocessor-gebaseerde interlocks met vooraf geprogrammeerde sequenties, mechanische interlocks, mechanische sequentie-sloten, of combinaties daarvan. Echter, in de praktijk bestaan er nog steeds gemakkelijk over het hoofd gezien problemen:

Preventie van foute bediening van aardingschakelaars in inkomende kasten van metalen behuizingen

Sommige metalen behuizingen hebben aardingschakelaars in zowel uitgaande als inkomende kasten. Vooral voor bodemgevoede schakelkasten wordt het risico van foute bediening van de aardingschakelaar vaak genegeerd. Daarentegen vermijden SF6 RMUs dit probleem intrinsiek door aardinginterlocks en logische interlocks aan de inkomende zijde.

Preventie van foute bediening van gespannen transformatorcompartimenten

Bij metalen behuizingen die worden gebruikt in containerstations, wordt de werkingsspanning meestal afgeleid van de laagspanningskant van de transformator. Wanneer het transformatorcompartiment gespannen is, kan het elektromagnetische slot niet worden geopend; wanneer het compartiment niet gespannen is, verliezen zowel de spanningaanwezigheidsindicator als het elektromagnetische slot hun spanning, waardoor het nog steeds niet kan worden geopend. Dit vereist een vrijgavesleutel om handmatig te ontgrendelen, wat een veiligheidsrisico creëert.

SF6 RMUs vervangen het elektromagnetische slot door een deurgrenscontact. Het normaal gesloten contact van dit schakelaar is in serie verbonden met de trip-circuit van de transformatorkast, gevoed van de laagspanningskant. Zodra de deur van het transformatorcompartiment wordt geopend, activeert het grenscontact, wat onmiddellijk een trip veroorzaakt om de stroom te onderbreken, waardoor effectief wordt voorkomen dat men een gespannen compartiment binnengaat.

Samengevat, verminderen SF6 RMUs aanzienlijk de ontwerpproblemen van "Vijf Preventie" interlocks en minimaliseren de risico's van persoonlijke verwondingen veroorzaakt door nalatigheden of interlockfouten in metalen behuizingen. Samen met het inherente kenmerk dat alle hoogspanningslevende delen volledig afgesloten en ontoegankelijk zijn, benadrukken SF6 RMUs hun superioriteit in het beschermen van zowel professioneel als niet-professioneel onderhoudspersoneel ten opzichte van metalen behuizingen.

III. Operationele voordelen van SF6-geïsoleerde RMUs ten opzichte van metalen behuizingen

Volledig afgesloten isolatie, onderhoudsvrij

Alle primaire levende componenten (bijvoorbeeld, lastschakelaars, busbars) van SF6 RMUs zijn verzegeld in de SF6-gaskamer, ongevoelig voor externe omgevingsfactoren zoals vochtigheid, zoutnevel en stof. Dit garandeert hoge betrouwbaarheid en veiligheid voor personeel, en realiseert werkelijk onderhoudsvrije operatie. Kerncomponenten kunnen tot 20 jaar zonder onderhoud functioneren, waardoor ze geschikt zijn voor onbemande distributieruimten.

Compacte structuur, ruimtebesparend

SF6 RMUs zijn compact en ruimtebesparend, met een enkele kastbreedte van slechts 325mm (696mm voor meetkasten), wat aanzienlijk de voetafdruk in distributieruimten vermindert en ze ideaal maakt voor locaties met beperkte ruimte. Schakelkasten en behuizingen zijn volledig in de fabriek samengesteld met hijsogen, waardoor ze eenvoudig ter plaatse kunnen worden geïnstalleerd door de behuizing simpelweg te positioneren.

Met een typisch 10kV distributieruimte project als voorbeeld (dubbele inkomende lijnen, zes uitgaande lijnen, buskoppel sectie):

• Met KYN28 metalen behuizingen: 10 eenheden nodig, elk 800mm breed en 1500mm diep, hoofdlichaamsgrootte 12㎡; rekening houdend met bedienings- en onderhoudsruimte (1500mm voor, 600mm achter), extra ruimte 16.8㎡; DC-schermruimte ongeveer 2㎡; totale ruimte ongeveer 30.2㎡.

• Met SF6 RMUs: 9 baaien nodig, elk 325mm breed en 750mm diep, hoofdlichaamsgrootte 2.20㎡; rekening houdend met 600mm vooronderhoudsruimte (ook dienstdoend als inspectiegang), extra ruimte 1.75㎡; geen extra DC-scherm nodig (zelfvoorzienende beschermapparatuur beschikbaar); totale ruimte ongeveer 3.95㎡. Vergelijkbaar met metalen behuizingen bespaart dit 26.25㎡, wat een aanzienlijk voordeel demonstreert.

Hoog beschermingsniveau, sterke omgevingsaanpassingsvermogen

SF6 RMUs hebben een volledig afgesloten structuur, waardoor verwarmingsapparaten niet nodig zijn en condensatie wordt voorkomen. Kabelverbindingen zijn waterdicht en afgesloten, waardoor ze zelfs onder water kunnen functioneren. De roestvrijstalen gaskamer van de schakelkast (inclusief fusiebuisjes) behaalt een IP67 beschermingsgraad en heeft succesvol internationale tests doorstaan voor 24 uur energievoorziening onder water op een diepte van 5 meter.

Daarentegen is metalen behuizing binnenruimte-apparatuur, geïntegreerd met circuitbrekers. Een ongeluk in een eenheid beïnvloedt vaak meerdere apparaten en kan zelfs escaleren naar een stroomonderbreking in de hele substation. Recentelijk zijn circuitbrekerfouten, vooral op 6-35kV niveaus, vaak gerelateerd aan isolatieafbraak in vochtige omgevingen, onvoldoende dichtheid, onvoldoende kruipafstand en ongeschikte materialen. SF6 RMUs, met hun volledig afgesloten, geschikte buitenontwerp, vermijden deze problemen natuurlijk en behouden een betrouwbare stroomvoorziening zelfs onder strenge omstandigheden zoals kusttyfoons en zware regen, wat een veel superieure omgevingsaanpassingsvermogen demonstreert.

Uitstekende elektrische prestaties, hoge technische parameters

Circuitbrekerkasten kunnen kortsluitingbrekcapaciteiten tot 25kA bereiken; lastschakelaar mechanisch leven bereikt 5.000 bedieningen, verre te boven de nationale standaardvereiste van 2.000 bedieningen.

Conclusie

Ringhoofdritten zijn geëvolueerd van initiële gesloten lussen naar open lussen, gaande van oliegeïsoleerde fusie RMUs naar de huidige geavanceerde SF6 volledig geïsoleerde RMUs. Ontwerpen zijn continu geoptimaliseerd, en stabiliteit is gestadig verbeterd. In vergelijking met metalen behuizingen bieden SF6 RMUs aanzienlijke voordelen in veiligheid, onbemande bediening, ruimtebesparing, aanpassingsvermogen aan strenge omgevingen, elektrische prestaties en technische parameters. Ze worden nu wijdverspreid gebruikt in gemeentelijke, metro- en gebouwstroomvoorzieningssystemen.