Unitats de maig principal SF₆ (RMUs) i renovació de la xarxa urbana

Visió general​
Les xarxes de distribució més antigues tenen una estructura radial principal, amb la majoria de les línies d'entrada i sortida essent línies aèries. L'equipament de commutació sol consistir en interruptors de circuit de buit o interruptors de circuit d'oli mínim. Aquestes xarxes sofreixen falles freqüents, costos operatius alts i apagats elèctrics llargs i extensos en cas de falla, que obstaculitzen significativament el desenvolupament econòmic.

Amb el ràpid creixement econòmic i la implementació de la renovació de la xarxa urbana, la demanda de fiabilitat més alta en el subministrament d'energia ha augmentat. Les Unitats de Distribució Circular (RMUs) totalment aïllades, totalment tancades, sense manteniment i compactes han tornat a ser una garantia per a un subministrament d'energia fiable.

​1 Tipus i característiques estructurals dels RMUs SF₆​

​1.1 Tipus de RMUs SF₆​
Els RMUs SF₆ es poden classificar en dos tipus principals basant-se en la seva estructura: Tipus de Tanc Comú i Tipus d'Unitat Modular. Els RMUs de Tipus de Tanc Comú inicials solien tenir una entrada, un bucle i una sortida, adequats per a càrregues més petites. No obstant això, amb la creixent demanda de càrrega, va sorgir el Tipus d'Unitat Modular expandible, oferint una capacitat de distribució màxima de fins a 10 MVA.

Els RMUs SF₆ es poden categoritzar per funció en Tipus de Cable, Tipus de Fusible i Tipus d'Interruptor de Circuit SF₆:

• ​Tipus de Cable:​​ Utilitzat per a entrades/sortides de cable. La corrent nominal és de 630A.
• ​Tipus de Fusible:​​ Es pot connectar directament a transformadors. La corrent nominal és de 200A. No obstant això, considerant l'efecte de pujada de temperatura dels fusibles, cada RMU està limitat a subministrar transformadors de fins a 1600 kVA en aplicacions reals.
• ​Tipus d'Interruptor de Circuit SF₆:​​ Utilitzat per protegir transformadors que superen els 1600 kVA. També pot servir com a unitat d'entrada o de secció de barra amb protecció contra sobrecorrent i desplaçament instantani. La corrent nominal és de 630A, amb un temps total d'interrupció de falla de 95ms.
  Les configuracions bàsiques dels RMUs SF₆ es mostren a la figura següent.

​1.2 Característiques estructurals dels RMUs SF₆​
El RMU de Tipus de Tanc Comú SF₆ generalment consta d'un tanc de gas, un compartiment de mecanisme d'operació i un compartiment de connexió de cable. El Tipus d'Unitat Modular requereix addicionalment un compartiment de connexió de barra.

Els RMUs SF₆ tenen les quatre característiques majors següents:

1. ​Tanc de Gas:​​ Aquest és la part més crítica del RMU. El tanc de gas conté l'interruptor de càrrega, les barras, el reglat de l'interruptor i el gas SF₆.
• L'interruptor de càrrega és un interruptor de 3 posicions, que inclou un interruptor de cuchilla i un canal d'arc.
• El contacte mòbil de l'interruptor de cuchilla té dos rivets especials fets d'allotge de níquel-crom, que serveixen dos propòsits:
• Proporciona lubrificació seca durant l'obertura/tancament de l'interruptor, assegurant que la resistència de contacte entre els contactes mòbils i fixos no augmenti després d'un ús prolongat.
• Degut al punt de fusió alt de l'allotge de níquel-crom, el contacte mòbil no es fonrà a causa del calor generat per les corrents de curcircuit durant el tancament o períodes de resistència.
• El canal d'arc conté plaques de deionització que estiren l'arc, redueixen l'energia de l'arc i minimitzen la quantitat de vapor metàl·lic i productes de descomposició de SF₆ quan l'interruptor de càrrega interromp la corrent de càrrega.
• La part de la barra de contacte amb l'interruptor de cuchilla és el contacte fix. A més de complir amb els requisits de capacitat de corrent nominal i estabilitat dinàmica/tèrmica, el disseny i fabricació de la barra també prenen en compte els efectes del camp electromagnètic per minimitzar l'impacte del camp magnètic.
• El reglat de l'interruptor penetra el tanc de gas i es connecta al compartiment del mecanisme d'operació, permetent als operadors fora del compartiment controlar l'estat de tancament, obertura i aterrament de l'interruptor. S'utilitza una estructura de doble sel·la al punt de penetració (l'única connexió mòbil entre el tanc i l'exterior), assegurant estrictament l'hermeticitat del tanc durant l'evacuació al buit i l'ompliment de gas.
• La taxa anual de filtració del gas SF₆ és només del 0,0035%. Aquesta baixa taxa de filtració és crucial per a la seguretat operativa a llarg termini del RMU.
• A més del gas SF₆ per a l'aïllament i la extinció d'arc, el tanc de gas també conté òxid d'alumini (Al₂O₃), que accelera la regeneració del gas SF₆ i actua com un excel·lent dessecant, mantenint la qualitat del gas SF₆ i minimitzant les falles d'arc. En cas de que ocorri tal falla, un diafragme antiexplosió sota el tanc protegeix el personal ventilant els gasos calents directament al carrer de cables sota o darrere de la unitat, allunyant els operadors a la part frontal.
• El tanc de gas està construït amb placa d'acer inoxidable de 3mm d'espessor, soldada per ambdós costats.
2. ​Compartiment de Mecanisme d'Operació:​​ El mecanisme d'operació interior es connecta a l'interruptor de càrrega i l'interruptor de terra mitjançant el reglat de l'interruptor. Utilitzant una varilla d'operació inserida a l'orifici d'operació, els operadors poden realitzar fàcilment operacions de tancament, obertura i aterrament amb un esforç mínim (només 60 N·m necessaris).
• Com que els contactes de l'interruptor no són visibles, el mecanisme d'operació disposa d'un indicador de posició directament vinculat al reglat de l'interruptor, mostrant clarament l'estat actual de l'interruptor de càrrega i l'interruptor de terra.
• S'instal·len interlocks mecànics entre l'interruptor de càrrega, l'interruptor de terra i la placa frontal, satisfent els cinc requisits d'interlock de seguretat (funcions antierro).
• Tanto l'interruptor de càrrega com l'interruptor de terra estan equipats amb mecanismes de tancament/obertura ràpids, assegurant que les velocitats de tancament/obertura siguin independents de la velocitat de l'operador.
• Els commutadors amb protecció de fusible (armari de commutació de tipus TS) també tenen un dispositiu de trip automàtic, disponible en versions mecàniques o elèctriques. El principi de trip mecànic: Durant un defecte de curcircuit al circuit de la unitat, el fusible es fon en el primer mig cicle (~10ms) de la corrent de defecte. La punta del fusible impacta el mecanisme de trip, fent que l'interruptor de càrrega s'obre. El temps total d'interrupció de defecte és només de 35ms, protegint eficacement la unitat i evitant la propagació del defecte a les unitats adjacents. A més, gràcies a l'excellent rendiment mecànic, la corrent de transferència dels commutadors de tipus fusible pot arribar a 2300A.
• Es poden afegir cadenas a les manetes d'operació a la panell frontal del compartiment del mecanisme d'operació per evitar operacions no autoritzades.
• Per a una operació segura, es instal·la un manòmetre de pressió de gas, connectat directament al tanc de gas i sellat contra l'humitat (evitant la foscor en el quadre), al compartiment, permetent al personal de manteniment monitoritzar l'estat del RMU en qualsevol moment.
• També es instal·la un indicador de tensió al compartiment del mecanisme d'operació, permetent als operadors monitoritzar l'energització del circuit (indicador de bombeta de neó) i verificar la fase (utilitzant socs de prova).
3. ​Compartiment de Connexió de Cable:​​ Situat a la part frontal del RMU amb una alçada de 1220mm, proporcionant espai abundant per a la terminació del cable.
• Les connexions de cable a les embolcalladures del RMU utilitzen accessoris de cable de goma de silici sense amiant (AFTS) o amb kit (AWK).
• Les seccions transversals del cable de cobre o aluminio van de 25-240 mm² (per a l'armari de commutació de tipus fusible) o de 35-400 mm² (per a l'armari de commutació de tipus cable).
4. ​Compartiment de Connexió de Barra (Unitats Modulares):​​ Situat sota el tanc de gas. Tres embolcalladures estan disposades en una configuració escalonada "ascendent", minimitzant eficacement els requisits d'espai i facilitant les connexions de barra.
• Les embolcalladures són de tipus conductiu buit, permetent que les barres de tub de cobre es connectin directament a les barres dins del tanc de gas.
• Es fan servir barres de tub de cobre aïllades amb goma de silici, augmentant eficientment la capacitat de port de corrent i reduint l'espai de fase (només 110mm).
• Les connexions entre les barres i les embolcalladures utilitzen connectors de goma de silici (connectors de terminal de tipus E i connectors d'extensió de tipus T) i caps atornillables per a connexions elèctricament ininterruptes directament a les embolcalladures. Aquestes barres resisteixen condicions severes com la condensació d'humitat, pols conductor i depòsits de sal sense fallar.
• A més, la part frontal del compartiment de la barra està blindada amb una placa d'acer independent i aterrada, separant-la del compartiment de connexió de cable.

​2 Paràmetres tècnics i aplicacions dels RMUs SF₆​

​2.1 Paràmetres tècnics​

​2.2 Aplicacions dels RMUs SF₆​
Gràcies a la seva mida compacta, la seva naturalesa sense manteniment i la seva alta fiabilitat, els RMUs SF₆ són especialment adequats per a la distribució d'energia en instal·lacions crítiques, edificis d'altura, complexos residencials i xarxes urbanes. Redueixen significativament els costos operatius i la superfície ocupada.

• ​Tipus de Tanc Comú de 3 Unitats:​​ Dimensions només 980mm × 635mm × 1050mm, fent-lo ideal per a transformadors de quiosc i aplicacions exteriors.
• ​Tipus de Cable Modular:​​ Pot incorporar caixes de derivació de commutació, suportant configuracions d'un alimentador d'entrada i tres alimentadors de sortida (és a dir, entrada a través del compartiment de barra, amb tres alimentadors de sortida connectats en paral·lel a través del compartiment de connexió de cable).
• ​Tipus de Fusible Modular:​​ Adequat per a ubicacions llunyanes de les subestacions on només opera un transformador. Per aconseguir el control local del transformador sense necessitar una unitat d'entrada addicional, el cable d'entrada es pot connectar directament al compartiment de barra d'una unitat d'armari de commutació de tipus TS, proporcionant la mateixa funcionalitat.
• ​Armaris de commutació de tipus interruptor de circuit:​​ Equipats amb protecció contra sobrecorrent i desplaçament instantani. Pot servir com a unitat de protecció de transformador, unitat d'entrada o unitat de secció de barra. Per habilitar el trip remot o el trip en l'operació del relé de protecció de gas del transformador (per a l'armari de commutació de tipus fusible), simplement s'afegeix una bobina de trip electromagnètica al mecanisme d'operació i es proporciona una font d'alimentació de 220V AC o 24V DC al circuit.
  ​Operació motoritzada:​​
• Per a la automatització de la distribució, es pot afegir un motor elèctric al compartiment del mecanisme d'operació, juntament amb una caixa de control d'350mm d'alçada muntada a dalt. La operació local amb botons (obertura/tancament) roman possible.
• Afegir un dispositiu de commutació automàtica (ATS) permet la commutació automàtica entre dos alimentadors d'entrada, amb o sense una configuració primària/secundària definida.
• Els motors elèctrics normalment estan disponibles en diversos nivells de tensió (220V AC, 220V DC, 110V DC, 48V DC, 24V DC) per a la selecció de l'usuari.
• Es pot instal·lar un indicador de defecte de curcircuit al panell frontal del compartiment del mecanisme d'operació, amb senyals transmesos a la sala de control remota. Aquest indicador es pot reiniciar automàticament, manualment o remotament.
• Es poden afegir transformadors de corrent (CTs) de baixa tensió a través del nucli al compartiment de connexió de cable per a la mesura de corrent.
• També es poden instal·lar parafulmines dins dels armari de commutació de tipus cable per a la protecció del RMU.
  Les funcions d'automatització de la distribució es centren principalment en cinc àrees: Adquisició de dades, Monitorització i Control, Isolació de Falles i Restabliment del Servei, Sistema d'Informació Geogràfica (SIG) i Estadístiques de Dades i Informes.
• La implementació de la automatització de la distribució requereix que l'equipament primari tingui mecanismes d'operació motoritzats i Unitats Terminal de Ramal (FTUs) o Unitats Terminal Remotes (RTUs).
• El cabl de fibra òptica és el mitjà de comunicació preferit. Els protocols de comunicació haurien de ser estàndards internacionalment reconeguts i familiars per als usuaris, com ara IEC 870, DNP 3.0 o TCP/IP.
• 08/13/2025