SF₆ Ring Main Units (RMUs) at IEE-Business Urban Grid Renovation

Palawan​
Ang mga lumang network ng distribusyon ay pangunahing radial sa estruktura, kung saan ang karamihan sa mga linyang pumasok at lumabas ay overhead lines. Ang mga switching equipment ay karaniwang binubuo ng vacuum circuit breakers na may air-insulated o minimal-oil circuit breakers. Ang mga network na ito ay madalas na nakakaranas ng mga pagkakamali, mataas na operating costs, at mahabang, malawakang brownouts sa oras ng pagkakamali, na nagsisilbing malaking hadlang sa ekonomiko.

Sa mabilis na paglago ng ekonomiya at pagpapatupad ng urban grid renovation, ang demand para sa mas mataas na reliabilidad ng power supply ay tumataas. Ang fully insulated, fully sealed, maintenance-free, at compact SF₆ Ring Main Units (RMUs) ay muli naging isang guarantee para sa reliable power supply.

​1 Mga Uri at Structural Features ng SF₆ RMUs​

​1.1 Mga Uri ng SF₆ RMUs​
Ang SF₆ RMUs ay maaaring maklasipika sa dalawang pangunahing uri batay sa estruktura: Common Tank Type at Modular Unit Type. Ang mga maagang Common Tank Type RMUs ay karaniwang may isang inlet, isang loop, at isang outlet, na angkop para sa mas maliit na load. Gayunpaman, dahil sa lumalaking demand ng load, ang expandable Modular Unit Type ay lumitaw, na nagbibigay ng maximum distribution capacity na hanggang 10 MVA.

Ang SF₆ RMUs ay maaaring ikategorya batay sa function sa Cable Type, Fuse Type, at SF₆ Circuit Breaker Type:

• ​Cable Type:​​ Ginagamit para sa cable inlets/outlets. Ang rated current ay 630A.
• ​Fuse Type:​​ Maaaring direktang i-attach sa transformers. Ang rated current ay 200A. Gayunpaman, inuuri ang epekto ng temperature rise ng fuses, ang bawat RMU ay praktikal na limitado sa pagprotekta ng transformers hanggang 1600 kVA sa tunay na aplikasyon.
• ​SF₆ Circuit Breaker Type:​​ Ginagamit para sa proteksyon ng transformers na lumampas sa 1600 kVA. Ito rin ay maaaring gamitin bilang incoming o bus section unit na may overcurrent at instantaneous trip protection. Ang rated current nito ay 630A, at ang total fault interruption time ay 95ms.
  Ang basic configurations ng SF₆ RMUs ay ipinapakita sa larawan sa ibaba.

​1.2 Structural Features ng SF₆ RMUs​
Ang Common Tank Type SF₆ RMU sa pangkalahatan ay binubuo ng gas tank, operating mechanism compartment, at cable connection compartment. Ang Modular Unit Type naman ay nangangailangan ng additional busbar connection compartment.

Ang SF₆ RMUs ay may sumusunod na apat na pangunahing features:

1. ​Gas Tank:​​ Ito ang pinaka-critical bahagi ng RMU. Ang gas tank ay naglalaman ng load switch, busbars, switch shaft, at SF₆ gas.
• Ang load switch ay isang 3-position switch, kasama ang isolating knife switch at arc chute.
• Ang moving contact ng knife switch ay may dalawang espesyal na rivets na gawa sa Nichrome alloy, na may dalawang layunin:
• Ito ay nagbibigay ng dry lubrication sa oras ng pagbubukas/pagsasara ng switch, na nag-aalis ng pagtaas ng contact resistance sa pagitan ng moving at fixed contacts pagkatapos ng matagal na paggamit.
• Dahil sa mataas na melting point ng Nichrome alloy, ang moving contact ay hindi magmelt dahil sa init na ginawa ng short-circuit currents sa oras ng pagsasara o withstand periods.
• Ang arc chute ay naglalaman ng deionizing plates na nag-eextend ng arc, nagbabawas ng arc energy, at nagpapakonti ng amount ng metal vapor at SF₆ decomposition products na ginagawa kapag ang load switch ay nag-iinterrupt ng load current.
• Ang bahagi ng busbar na nakakontak sa knife switch ay ang fixed contact. Bukod sa pag-meet ng rated current capacity at dynamic/thermal stability requirements, ang disenyo at paggawa ng busbar ay inuuri rin ang electromagnetic field effects upang mapakonti ang magnetic field impact.
• Ang switch shaft ay nagpenetrates sa gas tank at konektado sa operating mechanism compartment, na nagbibigay-daan sa mga operator sa labas ng compartment na kontrolin ang closing, opening, at grounding states ng switch. Ang double-seal structure ay ginagamit sa penetration point (ang tanging moving connection sa pagitan ng tank at labas), na striktong nag-aasure ng airtightness ng tank sa oras ng vacuum evacuation at gas filling.
• Ang annual leakage rate ng SF₆ gas ay lang 0.0035%. Ang mababang leakage rate na ito ay mahalaga para sa long-term safe operation ng RMU.
• Bukod sa SF₆ gas para sa insulation at arc quenching, ang gas tank ay naglalaman din ng Aluminum Oxide (Al₂O₃), na nagpapabilis ng regeneration ng SF₆ gas at nagbibigay ng excellent desiccant, na nagpapanatili ng kalidad ng SF₆ gas at nagpapakonti ng arc faults. Kung may ganitong fault, ang explosion-proof diaphragm sa ilalim ng tank ay nagpaprotekta sa mga tao sa pamamagitan ng pag-release ng mainit na gas direkta sa cable trench sa ilalim o sa likod ng unit, malayo sa mga operator sa harap.
• Ang gas tank ay gawa sa 3mm thick stainless steel plate, double-sided welded.
2. ​Operating Mechanism Compartment:​​ Ang operating mechanism sa loob ay konektado sa load switch at earthing switch sa pamamagitan ng switch shaft. Gamit ang operating rod na inilalagay sa operating hole, ang mga operator ay maaaring madaliang gumawa ng closing, opening, at earthing operations na may minimal effort (only 60 N·m required).
• Dahil ang switch contacts ay hindi visible, ang operating mechanism ay may position indicator na directly linked sa switch shaft, na nagpapakita ng kasalukuyang state ng load switch at earthing switch.
• Ang mechanical interlocks sa pagitan ng load switch, earthing switch, at front cover plate ay nainstala, na nagpapatugon sa limang safety interlock requirements (anti-misoperation functions).
• Ang parehong load switch at earthing switch ay may quick-make/quick-break mechanisms, na nag-aasure na ang opening/closing speeds ay independent sa speed ng operator.
• Ang mga switches na may fuse protection (TS Type switchgear) ay may automatic trip device, available sa mechanical o electrical versions. Ang mechanical trip principle: Sa oras ng short-circuit fault sa circuit ng unit, ang fuse ay natutunaw sa unang half-cycle (~10ms) ng fault current. Ang striker pin ng fuse ay humahantong sa trip mechanism, na nagpapabukas ng load switch. Ang total fault interruption time ay lang 35ms, na nagbibigay ng effective protection sa unit at nagpapahinto ng pagkalat ng fault sa adjacent units. Bukod dito, dahil sa excellent mechanical performance, ang transfer current ng Fuse Type switchgear ay maaaring umabot sa 2300A.
• Maaaring idagdag ang padlocks sa operating levers sa front panel ng operating mechanism compartment upang maprevent ang unauthorized operation.
• Para sa safe operation, ang gas pressure gauge, na directly connected sa gas tank at sealed against moisture (preventing fogging on the dial), ay nainstala sa compartment, na nagbibigay-daan sa maintenance personnel na accurately monitor ang status ng RMU sa anumang oras.
• Isinasagawa rin ang voltage indicator sa operating mechanism compartment, na nagbibigay-daan sa mga operator na monitor ang circuit energization (neon bulb indicator) at verify phasing (using test sockets).
3. ​Cable Connection Compartment:​​ Nakalagay sa harap ng RMU na may taas na 1220mm, na nagbibigay ng sapat na lugar para sa cable termination.
• Ang cable connections sa bushings ng RMU ay gumagamit ng Asbestos-free Touching Screened (AFTS) o Asbestos-free With Kit (AWK) silicone rubber cable accessories.
• Ang copper o aluminum cable cross-sections ay may range mula 25–240 mm² (para sa Fuse Type switchgear) o 35–400 mm² (para sa Cable Type switchgear).
4. ​Busbar Connection Compartment (Modular Units):​​ Nakalagay sa ilalim ng gas tank. Tatlong bushings ay naka-arrange sa staggered "step-up" configuration, na nagpapakonti ng space requirements at nagpapadali ng busbar connections.
• Ang bushings ay hollow conductive type, na nagpapahintulot sa copper tube busbars na direktang bolted sa busbars sa loob ng gas tank.
• Ginagamit ang silicone rubber-insulated copper tube busbars, na nagpapataas ng current-carrying capacity at nagpapakonti ng phase spacing (lang 110mm).
• Ang connections sa pagitan ng busbars at bushings ay gumagamit ng silicone rubber connectors (E-type terminal connectors at T-type extension connectors) at screw-on caps para sa electrically seamless connections direktang sa bushings. Ang mga busbars na ito ay maaaring tiisin ang harsh conditions tulad ng moisture condensation, conductive dust, at salt deposits nang walang failure.
• Karagdagan pa, ang harap ng busbar compartment ay naka-shielded ng hiwalay na grounded steel plate, na naghihiwalay nito mula sa cable connection compartment.

​2 Technical Parameters at Applications ng SF₆ RMUs​

​2.1 Technical Parameters​

​2.2 Applications ng SF₆ RMUs​
Dahil sa kanilang compact size, maintenance-free nature, at mataas na reliability, ang SF₆ RMUs ay partikular na angkop para sa power distribution sa critical facilities, high-rise buildings, residential complexes, at urban grids. Sila ay nagsisilbi upang makapagpababa ng operating costs at footprint.

• ​3-Unit Common Tank Type:​​ Ang dimensions ay lang 980mm × 635mm × 1050mm, na nagpapahintulot nito na ideal para sa kiosk transformers at outdoor applications.
• ​Modular Cable Type:​​ Maaaring magkaroon ng switching tap-off boxes, na nagpapahintulot ng configurations hanggang sa isang incoming at tatlong outgoing feeders (i.e., incoming via the busbar compartment, with three outgoing feeders connected in parallel via the cable connection compartment).
• ​Modular Fuse Type:​​ Angkop para sa mga lugar na malayo sa mga substation kung saan ang isang transformer lamang ang nag-operate. Upang makamit ang local transformer control nang walang karagdagang incoming unit, ang incoming cable ay maaaring direktang i-attach sa busbar compartment ng isang TS Type switchgear unit, na nagbibigay ng parehong functionality.
• ​Circuit Breaker Type Switchgear:​​ Mayroong overcurrent at instantaneous trip protection. Ito ay maaaring maglingkod bilang isang transformer protection unit, isang incoming unit, o isang busbar section unit. Upang makapag-enable ng remote tripping o tripping sa oras ng operation ng transformer gas protection relay (para sa Fuse Type switchgear), simple lang na idagdag ang isang electromagnetic trip coil sa operating mechanism at magbigay ng 220V AC o 24V DC power supply sa circuit.
  ​Motorized Operation:​​
• Para sa distribution automation, maaaring idagdag ang isang electric motor sa operating mechanism compartment, kasama ang 350mm high control box na naka-mount sa itaas. Ang local push-button operation (open/close) ay patuloy na posible.
• Idagdag ang Automatic Transfer Switch (ATS) device ay nagpapahintulot ng automatic switching sa pagitan ng dalawang incoming supplies, may o wala defined primary/standby configuration.
• Ang electric motors ay karaniwang available sa iba't ibang voltage levels (220V AC, 220V DC, 110V DC, 48V DC, 24V DC) para sa pagpili ng user.
• Maaaring i-install ang isang short-circuit fault indicator sa front panel ng operating mechanism compartment, na may signals na ina-transmit sa remote control room. Ang indicator na ito ay maaaring i-reset automatically, manually, o remotely.
• Maaaring idagdag ang low-voltage through-core Current Transformers (CTs) sa cable connection compartment para sa current measurement.
• Maaari ring i-install ang surge arresters sa loob ng Cable Type switchgear units para sa proteksyon ng RMU.
  Ang mga distribution automation functions ay pangunahing nakatuon sa limang areas: Data Acquisition, Monitoring & Control, Fault Isolation & Service Restoration, Geographic Information System (GIS), at Data Statistics & Reporting.
• Ang pag-implement ng distribution automation ay nangangailangan ng primary equipment na may motorized operating mechanisms at Feeder Terminal Units (FTUs) o Remote Terminal Units (RTUs).
• Ang fiber optic cable ang preferred communication medium. Ang communication protocols ay dapat internationally recognized standards na kilala ng mga user, tulad ng IEC 870, DNP 3.0, o TCP/IP.
• Ang control room SCADA software platform ay dapat multi-tasking at multi-user capable, tulad ng UNIX.
• Ang database ay recommended na stable at may sapat na processing capacity, tulad ng Oracle.
  Ang solusyon na ito ay partikular na angkop para sa mga RMUs na nasa labas o malayo sa mga low-voltage power sources, dahil ito ay nag-aasure ng simultaneous operation ng dalawang 150W motors hanggang 50 beses.

​3 Lifecycle​
Ang lifespan ng SF₆ RMUs ay karaniwang 25–30 years, at maaaring convenient na i-retrofit ng distribution automation equipment. Kaya, ang SF₆ RMUs ay dapat ang preferred choice para sa mga urban grid renovation projects.