SF₆ Ring Main Units (RMUs) ve Şehir Elektrik Ağı Yenilenmesi

Genel Bakış​
Eski dağıtım ağları genellikle radyal yapıdadır ve gelen ve giden hatların çoğu hava yolu hatlarıdır. Anahtar ekipmanı genellikle havadan yalıtılmış vakum kesici veya az yağlı kesicilerden oluşur. Bu ağlar sık arızalar, yüksek işletme maliyetleri ve bir arızanın yaşanması durumunda uzun ve yaygın elektrik kesintileri ile karşı karşıyadır, bu da ekonomik gelişmeyi önemli ölçüde engeller.

Hızla büyüyen ekonomi ve şehirsel grid yenileme uygulamalarıyla birlikte, daha güvenilir güç sağlama talebi artmıştır. Tamamen yalıtılmış, tamamen kapalı, bakım gerektirmeyen ve kompakt SF₆ Halka Anahtarlama Üniteleri (RMUs), tekrar güvenilir güç sağlama için garanti haline gelmiştir.

​1. SF₆ RMU Tipleri ve Yapısal Özellikleri​

​1.1. SF₆ RMU Tipleri​
SF₆ RMU'lar yapısı itibariyle iki ana tip olarak sınıflandırılabilir: Ortak Tank Tipi ve Modüler Birim Tipi. Erken dönem Ortak Tank Tipi RMU'lar genellikle küçük yükler için bir giriş, bir döngü ve bir çıkış özellikliydi. Ancak, artan yük talepleriyle birlikte, 10 MVA'ya kadar dağıtım kapasitesine sahip genişletilebilir Modüler Birim Tipi ortaya çıktı.

SF₆ RMU'lar işlevine göre Kablo Tipi, Sigorta Tipi ve SF₆ Kesici Tipi olarak kategorize edilebilir:

• ​Kablo Tipi:​​ Kablo giriş/çıkışları için kullanılır. Nominal akım 630A'dır.
• ​Sigorta Tipi:​​ Dönüştürücülere doğrudan bağlanabilir. Nominal akım 200A'dır. Ancak, sigortaların ısıl etkisini göz önünde bulundurarak, her RMU'nun pratikte 1600 kVA'ye kadar dönüştürücülere güç sağlaması mümkündür.
• ​SF₆ Kesici Tipi:​​ 1600 kVA'yi aşan dönüştürücülerin korunması için kullanılır. Ayrıca, aşırı akım ve anlık tripli koruma ile gelen veya anahtar bölmesi olarak da hizmet verebilir. Nominal akımı 630A'dır ve toplam arızayı kesme süresi 95ms'dir.
  Aşağıdaki şema, SF₆ RMU'ların temel yapılandırmalarını göstermektedir.

​1.2. SF₆ RMU Yapısal Özellikleri​
Ortak Tank Tipi SF₆ RMU genellikle gaz tankı, işletim mekanizma odası ve kablo bağlantı odası olmak üzere üç bölümden oluşur. Modüler Birim Tipi, ayrıca bir anahtar odası bağlantısı odası gerektirir.

SF₆ RMU'lar aşağıdaki dört büyük özelliği taşır:

1. ​Gaz Tankı:​​ Bu, RMU'nun en kritik parçasıdır. Gaz tankı, yük anahtarı, anahtar çubukları, anahtar şaftı ve SF₆ gazını içerir.
• Yük anahtarı, yalıtım bıçağı anahtarı ve ark söndürücü içeren üç pozisyonda bir anahtardır.
• Bıçağın hareketli temasında, Nikrom alaşımından yapılan iki özel rivet bulunmaktadır ve iki amaç hizmet eder:
• Anahtarın açılması/kapanması sırasında kurutucu yağlamayı sağlar, böylece uzun süre kullanımı sonrası hareketli ve sabit temas arasındaki direnç artmaz.
• Nikrom alaşımının yüksek erime noktası nedeniyle, kısa devre akımlarından kaynaklanan ısı nedeniyle hareketli temas erimez.
• Ark söndürücü, yük anahtarı yük akımı keserken oluşan arkı uzatır, ark enerjisini azaltır ve metalleşmiş buhar ve SF₆ ayrışma ürünleri miktarını minimize eder.
• Bıçağa temas eden anahtar çubuğu bölümü, sabit temas noktasıdır. Nominal akım kapasitesi, dinamik/termal istikrar gereksinimlerinin yanı sıra, elektromanyetik alan etkileri de düşünüldüğünde, anahtar çubuğu tasarım ve üretiminde manyetik alan etkilerini minimize etmek için dikkate alınmıştır.
• Anahtar şaftı, gaz tankını delerek işletim mekanizma odasına bağlanır, operatörün dışarıdan anahtarı kapatma, açma ve yerleştirme durumlarını kontrol etmesine olanak tanır. Delme noktasında (tank ile dış dünya arasındaki tek hareketli bağlantı) çift sızdırmazlık yapısı kullanılır, bu sayede tankın boşaltma ve gaz doldurma sırasında hava sıkıntısını kesinlikle sağlar.
• SF₆ gazının yıllık sızıntı oranı sadece 0,0035%'dir. Bu düşük sızıntı oranı, RMU'nun uzun vadeli güvenli çalışması için kritiktir.
• Gaz tankı, yalıtım ve ark söndürme için kullanılan SF₆ gazının yanı sıra, Alüminyum Oksit (Al₂O₃) içerir. Al₂O₃, SF₆ gazının yenilenmesini hızlandırır ve mükemmel bir kurutucu görevi görerek, SF₆ gaz kalitesini korur ve ark arızalarını minimuma indirir. Arızanın gerçekleştiği durumlarda, tankın altındaki patlama önleyici diyafram, sıcak gazları operatörlerin olduğu yönden uzakta, birim altındaki veya arkasındaki kablo hendeklerine doğru atarak personeli korur.
• Gaz tankı, 3mm kalınlığında paslanmaz çelik levha kullanılarak çift taraflı kaynaklanmıştır.
2. ​İşletim Mekanizma Odası:​​ İçindeki işletim mekanizması, anahtar şaftı aracılığıyla yük anahtarı ve yerleştirme anahtarı ile bağlantılıdır. İşlem deliğine takılan bir işlem çubuğu ile operatörler, çok az çaba (sadece 60 N·m) ile kolayca kapatma, açma ve yerleştirme işlemlerini gerçekleştirebilir.
• Anahtar temaslarının görünmediği için, işletim mekanizmasında anahtar şaftına doğrudan bağlı bir konum göstergesi bulunur, bu, yük anahtarı ve yerleştirme anahtarı'nın mevcut durumunu açıkça gösterir.
• Yük anahtarı, yerleştirme anahtarı ve ön kapak plakası arasında mekanik kilitleme mekanizmaları vardır, beş güvenlik kilitleme gereksinimini (yanlış kullanım önleyici fonksiyonları) sağlar.
• Hem yük anahtarı hem de yerleştirme anahtarı hızlı-kapat/hızlı-aç mekanizmalara sahiptir, bu da açma/kapatma hızlarının operatörün hızından bağımsız olmasını sağlar.
• Sigorta koruması olan anahtarlar (TS Tipi anahtar ekipmanı), mekanik veya elektrik versiyonlarında otomatik tripli cihazlara sahiptir. Mekanik tripli prensibi: Birim devresinde kısa devre arızası olduğunda, sigorta ilk yarı periyotta (~10ms) arızanın akımını eritir. Sigortanın vuruş çubuğu, tripli mekanizmayı tetikler, bu da yük anahtarını açar. Toplam arıza kesme süresi sadece 35ms'dir, bu, birimi etkili bir şekilde korur ve arızanın yan komşu birimlere yayılmasını önler. Ayrıca, excellent mechanical performance sayesinde, Sigorta Tipi anahtar ekipmanının transfer akımı 2300A'ya ulaşabilir.
• İşletim mekanizma odasının ön panelindeki işleme levvelere kilit ekleyebilir, böylece yetkisiz işlemi önler.
• Güvenli işlem için, gaz tankına doğrudan bağlı ve nem sızıntısına karşı kapatılmış (ölçüm tablosunda sislenmeyi önler) bir gaz basıncı göstergesi, odada monte edilmiştir, bu, bakım personelinin RMU'nun durumunu her zaman doğru bir şekilde izlemesini sağlar.
• İşletim mekanizma odasında ayrıca bir gerilim göstergesi de monte edilmiştir, bu, operatörün devre enerjisinin (neon ampul göstergesi) ve faz doğruluğunun (test soketleri kullanarak) izlenmesini sağlar.
3. ​Kablo Bağlantı Odası:​​ RMU'nun ön tarafında, 1220mm yüksekliğinde, kablo sonlandırma için yeterli alan sağlar.
• RMU'nun flanşlarına kablo bağlantıları, Asbestsiz Dokunma Ekranlı (AFTS) veya Asbestsiz Takım İle (AWK) silikon lastik kablo aksesuarları kullanılarak yapılır.
• Bakır veya alüminyum kablo kesitleri, 25-240 mm² (Sigorta Tipi anahtar ekipmanı) veya 35-400 mm² (Kablo Tipi anahtar ekipmanı) arasındadır.
4. ​Anahtar Odası Bağlantı Odası (Modüler Birimler):​​ Gaz tankının altında yer alır. Üç flanş "basamaklı" konfigürasyonla sıralanır, bu, alan gereksinimlerini etkili bir şekilde minimize eder ve anahtar bağlantılarını kolaylaştırır.
• Flanşlar, boş geçirgen tipdir, bu sayede bakır tüp anahtar çubukları doğrudan gaz tankındaki anahtar çubuklarına vidalanabilir.
• Silikon lastik yalıtımlı bakır tüp anahtar çubukları kullanılır, bu, akım taşıma kapasitesini etkili bir şekilde artırır ve faz aralığını (sadece 110mm) azaltır.
• Anahtar çubukları ve flanşlar arasındaki bağlantılar, silikon lastik konektörler (E-tipi uç konektörleri ve T-tipi uzatma konektörleri) ve vidalanan kaplar kullanılarak, flanşlarda doğrudan elektriksel olarak sorunsuz bağlantılar sağlanır. Bu anahtar çubuklar, neme, iletken toz ve tuz birikimine karşı dayanıklıdır.
• Ayrıca, anahtar odası odasının ön tarafı, ayrı bir zeminle yerkabzı plaka ile korunur, bu, onu kablo bağlantı odasından ayırır.

​2. SF₆ RMU Teknik Parametreleri ve Uygulamaları​

​2.1. Teknik Parametreler​

​2.2. SF₆ RMU Uygulamaları​
Kompakt boyutları, bakım gerektirmeyen yapısı ve yüksek güvenilirliği nedeniyle, SF₆ RMU'lar kritik tesisler, yüksek binalar, konut kompleksleri ve şehirsel ağlarda güç dağıtımında özellikle uygunlardır. İşletme maliyetlerini ve yeri önemli ölçüde azaltırlar.

• ​3 Birimli Ortak Tank Tipi:​​ Boyutları sadece 980mm x 635mm x 1050mm, bu nedenle kiosk dönüşçülerinde ve dış uygulamalarda idealdir.
• ​Modüler Kablo Tipi:​​ Anahtarlı taraflı kutuları entegre edebilir, bir girdi ve üç çıkış beslemesi (yani, anahtar odası bağlantısı odası üzerinden gelen, kablo bağlantı odası üzerinden paralel olarak bağlanan üç çıkış beslemesi) ile yapılandırılabilir.
• ​Modüler Sigorta Tipi:​​ Alt istasyonlardan uzak, sadece bir dönüşçü ile çalışan yerlerde uygun dur. Yerel dönüşçü kontrolü sağlamak için ve ek bir girişi gerek kalmadan, giren kabloyu TS Tipi anahtar ekipman biriminin anahtar odası bağlantısı odasına doğrudan bağlayabilir, aynı işlevi sağlar.
• ​Kesici Tipi Anahtar Ekipmanı:​​ Aşırı akım ve anlık tripli koruma ile donatılmıştır. Dönüşçü koruma birimi, girişi birimi veya anahtar bölmesi birimi olarak hizmet verebilir. Uzaktan tripli veya dönüşçü gaz koruma rölesi işlemi üzerine tripli (Sigorta Tipi anahtar ekipmanı için) sağlamak için, işletim mekanizmasına bir elektromanyetik tripli bobini ekleyip, devreye 220V AC veya 24V DC güç kaynağı sağlayabilirsiniz.
  ​Motorlu İşlem:​​
• Dağıtım otomasyonu için, işletim mekanizma odasına bir elektrik motoru ekleyebilir ve üstüne 350mm yüksekliğinde bir kontrol kutusu monte edebilirsiniz. Yerel düğme işlemleri (açma/kapatma) hala mümkündür.
• Otomatik Transfer Anahtarı (ATS) cihazı ekleyerek, tanımlı birincil/bebek yapılandırma olup olmaksızın iki giren beslemenin otomatik değiştirilmesini sağlayabilirsiniz.
• Elektrik motorları genellikle çeşitli voltaj seviyelerinde (220V AC, 220V DC, 110V DC, 48V DC, 24V DC) kullanıcı seçimi için mevcuttur.
• İşlem mekanizma odasının ön paneline kısa devre arızası göstergesi monte edilebilir, bu işaretler uzaktan kontrol odasına iletilir. Bu göstergeler, otomatik, manuel veya uzaktan sıfırlanabilir.
• Kablo bağlantı odasına düşük voltajlı çekirdek geçişli akım transformatörleri (CT) ekleyerek akım ölçümü yapılabilir.
• Kablo Tipi anahtar ekipman birimlerine, RMU koruması için greningler de monte edilebilir.
  Dağıtım otomasyonu fonksiyonları, Veri Toplama, İzleme & Kontrol, Arıza İzolasyonu & Servis Yeniden Kurulumu, Coğrafi Bilgi Sistemi (GIS) ve Veri İstatistikleri & Raporlama olmak üzere beş ana alana odaklanır.
• Dağıtım otomasyonunun uygulanması, birincil ekipmanın motorlu işletim mekanizmalarına ve Besleme Terminal Birimleri (FTU) veya Uzaktan Terminal Birimleri (RTU) sahip olması gerektiği anlamına gelir.
• İletişim protokolleri, IEC 870, DNP 3.0 veya TCP/IP gibi uluslararası standartlara ve kullanıcılar tarafından bilinen standartlar olmalıdır.
• Kontrol odası SCADA yazılım platformu, UNIX gibi çoklu görev ve çoklu kullanıcı yeteneğine sahip olmalıdır.
• Veritabanı, Oracle gibi istikrarlı ve yeterli işlem kapasitesine sahip olmalıdır.
  Bu çözüm, düşük voltajlı güç kaynaklarından uzakta veya dışarıda bulunan RMU'lar için özellikle uygun olup, aynı anda iki 150W motorun 50 kez çalışmasını garanti eder.

​3. Yaşam Döngüsü​
SF₆ RMU'ların ömrü genellikle 25-30 yıl arasıdır ve dağıtım otomasyon ekipmanlarıyla kolayca modernize edilebilir. Bu nedenle, SF₆ RMU'lar şehirsel grid yenileme projelerinde tercih edilmelidir.