SF₆ Кръгови главни агрегати (RMUs) и модернизация на градската мрежа

Преглед​
По-старите разпределителни мрежи са в основата радиални по структура, с повечето входящи и изходящи линии като надземни. Прекъсвателната апаратура обикновено се състои от вакуумни прекъсвачи с въздушна изолация или прекъсвачи с минимално количество масло. Тези мрежи са склонни към чести дефекти, високи оперативни разходи и продължителни, широко разпространени прекъсвания на електроенергията при авария, което значително затруднява икономическото развитие.

С бързия икономически растеж и реализацията на градски сетеви реформи, потребността за по-висока надеждност на доставката на електроенергия е нараснала. Пълно изолирани, пълно запечатени, без поддръжка и компактни SF₆ Ring Main Units (RMUs) отново са гарантия за надеждна доставка на електроенергия.

​1 Видове и конструктивни особености на SF₆ RMUs​

​1.1 Видове на SF₆ RMUs​
SF₆ RMUs могат да бъдат класифицирани в два основни типа според структурата: Общ резервоар и Модуларна единица. Ранните общи резервоари типични RMUs обикновено имаха един вход, един цикъл и един изход, подходящи за по-малки натоварвания. Но с увеличаващите се изисквания към натоварването, появи се разширяващата се модуларна единица, предлагайки максимална разпределителна мощност до 10 MVA.

SF₆ RMUs могат да бъдат класифицирани по функционалността в Кабелен тип, Предпазен предохранителен тип и SF₆ Прекъсвачен тип:

• ​Кабелен тип:​​ Използван за входящи/изходящи кабели. Номиналният ток е 630A.
• ​Предпазен предохранителен тип:​​ Може да се свърже директно с трансформатори. Номиналният ток е 200A. Но, като се вземе предвид температурното увеличение на предохранителите, всяка RMU практически е ограничена до доставка на трансформатори до 1600 kVA в реални приложения.
• ​SF₆ Прекъсвачен тип:​​ Използван за защита на трансформатори над 1600 kVA. Може също така да служи като входяща или секция на шинопровод с предпаза от прехвърляне на тока и моментно прекъсване. Номиналният ток е 630A, с общо време за прекъсване на дефекта от 95ms.
  Основните конфигурации на SF₆ RMUs са показани на фигурата по-долу.

​1.2 Конструктивни особености на SF₆ RMUs​
Общият резервоар тип SF₆ RMU обикновено се състои от газов резервоар, отсек за управляваща апаратура и отсек за връзка на кабели. Модуларната единица допълнително изисква отсек за връзка на шинопровода.

SF₆ RMUs имат следните четири основни характеристики:

1. ​Газов резервоар:​​ Това е най-критичната част от RMU. Газовият резервоар съдържа токов переключател, шинопровод, ос за переключане и SF₆ газ.
• Токовият переключател е трипозиционен переключател, включващ изолационен нож и канал за дъга.
• Движещият контакт на ножа има две специални заклепки от никром сплав, служещи за две цели:
• Осигурява суха смазка при отваряне/затваряне, гарантирайки, че контактното съпротивление между движещият и неподвижния контакти не се увеличава след дългосрочно използване.
• Благодарение на високата точка на топене на никром сплав, движещият контакт няма да се сътуе поради топлината, генерирана от тока при краткосрочни замыкания при затваряне или издръжливост.
• Каналът за дъга съдържа дезионизиращи плочки, които разтягат дъгата, намаляват енергията на дъгата и минимизират количеството метален пар и продукти на декомпозиция на SF₆, генерирано при прекъсване на тока от токовия переключател.
• Частта от шинопровода, която се съединява с ножа, е неподвижен контакт. Освен да удовлетворява изискванията за номинален ток и динамична/термична стабилност, дизайна и производството на шинопровода също се вземат предвид ефектите на електромагнитното поле, за да се минимизира въздействието на магнитното поле.
• Осьта за переключане прониква през газовия резервоар и се свързва с отсека за управляваща апаратура, позволявайки на операторите извън отсека да контролират състоянието на затваряне, отваряне и заземяване на переключателя. Двойна уплътнителна структура се използва в точката на проникване (единствената движеща се връзка между резервоара и външната среда), строго гарантирайки герметичността на резервоара при вакуумиране и зареждане с газ.
• Годишната скорост на изтичане на SF₆ газ е само 0.0035%. Тази ниска скорост на изтичане е ключова за дългосрочната безопасна работа на RMU.
• Освен SF₆ газ за изолация и прекъсване на дъга, газовият резервоар съдържа оксид на алуминий (Al₂O₃), който ускорява регенерацията на SF₆ газ и действа като отличен влагопоглъщащ материал, поддържащ качеството на SF₆ газ и минимизиращ дефектите от дъга. Ако такъв дефект се случи, експлозивен диафрагменен механизъм под резервоара защитава персонала, като изхвърля горещи газове директно в канала за кабели под или зад устройството, далеч от операторите отпред.
• Газовият резервоар е изработен от 3mm дебела неръждаема стомана, двустранно сварена.
2. ​Отсек за управляваща апаратура:​​ Управляващата апаратура вътре се свързва с токовия переключател и заземяващия переключател чрез осята за переключане. Използвайки управляващ стълб, вмъкнат в управляващата дупка, операторите лесно могат да извършват действията за затваряне, отваряне и заземяване с минимално усилие (трябва само 60 N·m).
• Тъй като контактите на переключателя не са видими, управляващата апаратура разполага с индикатор на положение, директно свързан с осята за переключане, ясно показващ текущото състояние на токовия переключател и заземяващия переключател.
• Механични блокирки са инсталирани между токовия переключател, заземяващия переключател и предната капа, удовлетворявайки петте изисквания за безопасни блокирки (функции за предотвратяване на грешки).
• И токовият переключател, и заземяващият переключател са оборудвани с механизми за бързо затваряне/отваряне, осигуряващи, че скоростта на отваряне/затваряне е независима от скоростта на оператора.
• Переключатели с предохранителна защита (TS Type switchgear) също разполагат с автоматичен механизъм за прекъсване, наличен в механичен или електрически вариант. Принципът на механичното прекъсване: При краткосрочно замыкание в цепта на единицата, предохранителят се топи в първата половина на цикъла (~10ms) на тока на дефекта. Ударникът на предохранителя ударя механизма за прекъсване, причинявайки токовия переключател да се отвори. Общото време за прекъсване на дефекта е само 35ms, ефективно защитавайки единицата и предотвратявайки разпространението на дефекта към съседните единици. Освен това, благодарение на отличните механични качества, токът за прехвърляне на предохранителните переключатели може да достигне 2300A.
• Възможно е добавянето на замък към управляващите левери на предната панел на отсека за управляваща апаратура, за да се предотврати неавторизирана операция.
• За безопасна операция, в отсека е инсталиран манометър за газово налягане, директно свързан с газовия резервоар и уплътнен против влага (предотвратява образуването на пара на циферблата), позволяващ на техническия персонал точно да мониторира състоянието на RMU по всяко време.
• В отсека за управляваща апаратура е инсталиран индикатор за напрежение, позволяващ операторите да мониторират зареждането на цепта (индикатор с неонова лампа) и да проверяват фазирането (използвайки пробни сокети).
3. ​Отсек за връзка на кабели:​​ Разположен отпред на RMU с височина 1220mm, предоставяйки достатъчно пространство за завършване на кабели.
• Връзките на кабели към втулките на RMU използват либо Asbestos-free Touching Screened (AFTS), либо Asbestos-free With Kit (AWK) силиконови резинови аксесоари за кабели.
• Медните или алюминиеви сечения на кабели варира от 25–240 mm² (за Fuse Type switchgear) или 35–400 mm² (за Cable Type switchgear).
4. ​Отсек за връзка на шинопровод (Модулни единици):​​ Разположен под газовия резервоар. Три втулки са разположени в "ступенчато" разположение, ефективно минимизирайки пространствените изисквания и облекчавайки връзките на шинопровод.
• Втулките са холо проводни, позволявайки медни тръбни шинопроводи да бъдат директно прикрепени към шинопроводите в газовия резервоар.
• Използват се медни тръбни шинопроводи с изолация от силиконова резина, ефективно увеличавайки токопроводимостта и намалявайки фазовото разстояние (само 110mm).
• Връзките между шинопроводите и втулките използват силиконови резинови конектори (E-type terminal connectors и T-type extension connectors) и винтови капаци за електрически безшовни връзки директно на втулките. Тези шинопроводи издържат на сурови условия като кондензация на влага, проводяща прах и солни отлагания без отказ.
• Освен това, отпред на отсека за шинопровод е защитена с отделна заземена стоманена плочка, отделяйки я от отсека за връзка на кабели.

​2 Технически параметри и приложения на SF₆ RMUs​

​2.1 Технически параметри​

​2.2 Приложения на SF₆ RMUs​
Благодарение на компактния размер, безподдръжността и високата надеждност, SF₆ RMUs са особено подходящи за разпределение на електроенергия в критични обекти, високи сгради, жилищни комплекси и градски мрежи. Те значително намаляват оперативните разходи и площта за установка.

• ​3-единичен общ резервоар тип:​​ Размери само 980mm × 635mm × 1050mm, правейки го идеален за трансформатори в киоски и открити приложения.
• ​Модуларен кабелен тип:​​ Може да включи переключващи се отводни кутии, поддържащи конфигурации до един входящ и три изходящи фидера (т.е. входящ чрез отсека за шинопровод, с три изходящи фидера, свързани паралелно чрез отсека за връзка на кабели).
• ​Модуларен предохранителен тип:​​ Подходящ за места, далеч от подстанции, където работи само един трансформатор. За да се постигне местно управление на трансформатора без нужда от допълнителен входящ модул, входящият кабел може да бъде директно свързан с отсека за шинопровод на единица TS Type switchgear, предоставяйки същата функционалност.