SF₆ Ring Main Units (RMUs) en stedelijke netwerkrenovatie

Overzicht​
Oudere distributienetwerken hebben voornamelijk een radiale structuur, met de meeste inkomende en uitgaande lijnen als luchtlijnen. Het schakelapparatuur bestaat doorgaans uit luchtgeïsoleerde vacuümschakelaars of minimaal olie-gebaseerde schakelaars. Deze netwerken hebben vaak veel storingen, hoge exploitatiekosten en langdurige, wijdverspreide stroomuitval bij een storing, wat de economische ontwikkeling aanzienlijk belemmert.

Met snelle economische groei en de implementatie van stedelijke netwerkrenovaties is de vraag naar betrouwbaardere stroomvoorziening toegenomen. Volledig geïsoleerde, volledig gesloten, onderhoudsvrije en compacte SF₆ Ring Main Units (RMUs) zijn opnieuw een garantie geworden voor betrouwbare stroomvoorziening.

​1 Types en structurele kenmerken van SF₆ RMUs​

​1.1 Types van SF₆ RMUs​
SF₆ RMUs kunnen worden ingedeeld in twee hoofdtypes op basis van hun structuur: Gemeenschappelijk Tank Type en Modulaire Eenheid Type. De vroegere Gemeenschappelijk Tank Type RMUs hadden meestal één inkomend, één ring en één uitgaand punt, geschikt voor kleinere belastingen. Met toenemende belastingsvragen kwam het uitbreidbare Modulaire Eenheid Type, dat een maximale distributiecapaciteit van tot 10 MVA biedt.

SF₆ RMUs kunnen worden ingedeeld op basis van functie in Kabel Type, Veiligheidskraan Type en SF₆ Schakelaar Type:

• ​Kabel Type:​​ Gebruikt voor kabelin- en -uitgangen. De genoemde stroom is 630A.
• ​Veiligheidskraan Type:​​ Kan direct verbonden worden met transformatoren. De genoemde stroom is 200A. Echter, rekening houdend met de temperatuurstijgingseffecten van veiligheidskranen, is elke RMU in de praktijk beperkt tot het leveren van transformatoren tot 1600 kVA in echte toepassingen.
• ​SF₆ Schakelaar Type:​​ Gebruikt om transformatoren te beschermen die 1600 kVA overschrijden. Het kan ook dienen als een inkomend of bussectie-eenheid met overstroom- en onmiddellijke uitschakelbescherming. De genoemde stroom is 630A, met een totale foutonderbrekingstijd van 95ms.
  De basisconfiguraties van SF₆ RMUs staan in de onderstaande figuur weergegeven.

​1.2 Structurele kenmerken van SF₆ RMUs​
Het Gemeenschappelijk Tank Type SF₆ RMU bestaat doorgaans uit een gastype, een bedieningsmechanisme compartiment en een kabelverbinding compartiment. Het Modulaire Eenheid Type vereist bovendien een busbarverbinding compartiment.

SF₆ RMUs hebben de volgende vier belangrijke kenmerken:

1. ​Gastype:​​ Dit is het meest cruciale deel van de RMU. De gastype bevat de belastingschakelaar, busbars, schakelbalk en SF₆ gas.
• De belastingschakelaar is een 3-positie schakelaar, inclusief een isolerende meschakelaar en een bogenblusser.
• Het bewegende contact van de meschakelaar heeft twee speciale bouten gemaakt van Nichrome-legering, die twee doelen dienen:
• Biedt droge smering tijdens het openen/sluiten van de schakelaar, waardoor de contactweerstand tussen bewegende en vaste contacten niet toeneemt na langdurig gebruik.
• Vanwege het hoge smeltpunt van Nichrome-legering, zal het bewegende contact niet smelten door de warmte die wordt opgewekt door kortsluitstroom tijdens sluiten of standhoudingsperiodes.
• De bogenblusser bevat deioniserende platen die de boog verlengen, de boogenergie verminderen en de hoeveelheid metaalvapour en SF₆ afbraakproducten minimaliseren wanneer de belastingschakelaar de belastingsstroom onderbreekt.
• Het deel van de busbar dat contact maakt met de meschakelaar is het vaste contact. Naast het voldoen aan de genoemde stroomcapaciteit en dynamische/thermische stabiliteitsvereisten, wordt bij de busbardesign en -fabricage ook rekening gehouden met elektromagnetische veld-effecten om het magnetisch veld effect te minimaliseren.
• De schakelbalk gaat door de gastype en verbindt zich met het bedieningsmechanisme compartiment, waardoor operateurs buiten het compartiment de sluit-, open- en aardingstoestanden van de schakelaar kunnen controleren. Een dubbele zegelstructuur wordt gebruikt bij het doordringingspunt (de enige bewegende verbinding tussen de tank en de buitenkant), waarbij strikt wordt verzekerd dat de tank luchtdicht blijft tijdens vacuüm evacuaties en gasvullingen.
• Het jaarlijkse lekkagepercentage van SF₆ gas is slechts 0,0035%. Dit lage lekkagepercentage is cruciaal voor de lange-termijn veilige werking van de RMU.
• Naast SF₆ gas voor isolatie en bogenblussen, bevat de gastype ook aluminiumoxide (Al₂O₃), die de regeneratie van SF₆ gas versnelt en als uitstekende desiccant fungeert, waardoor de kwaliteit van SF₆ gas behouden blijft en bogenfouten worden geminimaliseerd. Bij dergelijke fouten beschermt een explosiebestendige diafragma onder de tank het personeel door hete gassen rechtstreeks in de kabeltrench onder of achter de eenheid te laten ontsnappen, weg van de operateurs aan de voorkant.
• De gastype is gemaakt van 3mm dik roestvrij staal, aan beide kanten gelast.
2. ​Bedieningsmechanisme Compartiment:​​ Het bedieningsmechanisme binnen verbindt zich met de belastingschakelaar en aardingsschakelaar via de schakelbalk. Met behulp van een bedieningsstok die in het bedieningsgat wordt gestoken, kunnen operateurs eenvoudig sluit-, open- en aardingoperaties uitvoeren met minimale inspanning (slechts 60 N·m nodig).
• Aangezien de schakelcontacten niet zichtbaar zijn, heeft het bedieningsmechanisme een positie-indicator die rechtstreeks verbonden is met de schakelbalk, die de huidige staat van de belastingschakelaar en aardingsschakelaar duidelijk aangeeft.
• Mechanische interlocks tussen de belastingschakelaar, aardingsschakelaar en frontplaat zijn geïnstalleerd, die voldoen aan de vijf veiligheidsinterlock vereisten (anti-foutfuncties).
• Zowel de belastingschakelaar als de aardingsschakelaar zijn uitgerust met snelle sluit- en openschakelmechanismen, waardoor de sluit- en opensnelheden onafhankelijk zijn van de snelheid van de operator.
• Schakelaars met veiligheidskraanbescherming (TS Type schakelapparatuur) hebben ook een automatische uitschakeling, beschikbaar in mechanische of elektrische versies. Het mechanische uitschakelprincipe: Tijdens een kortsluitfout in het circuit van de eenheid, smelt de veiligheidskraan binnen de eerste halve cyclus (~10ms) van de foutstroom. De spil van de veiligheidskraan raakt het uitschakelmechanisme, waardoor de belastingschakelaar opent. De totale foutonderbrekingstijd is slechts 35ms, wat de eenheid effectief beschermt en voorkomt dat de fout zich verspreidt naar aangrenzende eenheden. Bovendien, vanwege uitstekende mechanische prestaties, kan de overdrachtstroom van Veiligheidskraan Type schakelapparatuur 2300A bereiken.
• Hangsloten kunnen worden toegevoegd aan de bedieningshefbomen op het frontpaneel van het bedieningsmechanisme compartiment om ongeautoriseerde bediening te voorkomen.
• Voor veilige bediening is een gasdrukmanometer, rechtstreeks verbonden met de gastype en afgesloten tegen vocht (waardoor er geen condens op het wijzerblad komt), geïnstalleerd in het compartiment, waardoor onderhoudspersoneel de status van de RMU op elk moment nauwkeurig kan monitoren.
• Een spanningindicator is ook geïnstalleerd in het bedieningsmechanisme compartiment, waarmee operateurs de circuitenergie (neonlamp indicator) en fasering (met behulp van testsockets) kunnen monitoren.
3. ​Kabelverbinding Compartiment:​​ Gelegen aan de voorkant van de RMU met een hoogte van 1220mm, biedt dit ruimte voor kabelterminaties.
• Kabelverbindingen met de bushings van de RMU gebruiken asbestvrije Touching Screened (AFTS) of Asbestos-free With Kit (AWK) siliconen rubber kabelaccessoires.
• Koper of aluminium kabeldoorsneden variëren van 25–240 mm² (voor Veiligheidskraan Type schakelapparatuur) of 35–400 mm² (voor Kabel Type schakelapparatuur).
4. ​Busbarverbinding Compartiment (Modulaire Eenheid):​​ Gelegen onder de gastype. Drie bushings zijn in een gestructureerde "oplopende" configuratie gerangschikt, waardoor de ruimtevereisten effectief worden geminimaliseerd en busbarverbindingen worden vergemakkelijkt.
• Bushings zijn holle geleider type, waardoor koper buisbusbars rechtstreeks kunnen worden vastgeschroefd aan de busbars binnen de gastype.
• Siliconen rubber geïsoleerde koper buisbusbars worden gebruikt, waardoor de stroomdraagcapaciteit effectief wordt verhoogd en de faseafstand wordt verminderd (slechts 110mm).
• Verbindingen tussen busbars en bushings gebruiken siliconen rubber connectors (E-type terminal connectors en T-type verleng connectors) en schroefkapjes voor elektrisch naadloze verbindingen rechtstreeks op de bushings. Deze busbars weerstaan strenge omstandigheden zoals vochtcondensatie, geleidende stof en zoutsedimenten zonder falen.
• Bovendien is de voorkant van het busbar compartiment afgeschermd door een apart aangesloten grondplaat, waardoor het wordt gescheiden van het kabelverbinding compartiment.

​2 Technische parameters en toepassingen van SF₆ RMUs​

​2.1 Technische Parameters​

​2.2 Toepassingen van SF₆ RMUs​
Vanwege hun compacte grootte, onderhoudsvrije aard en hoge betrouwbaarheid, zijn SF₆ RMUs bijzonder geschikt voor stroomverdeling in essentiële faciliteiten, wolkenkrabbers, wooncomplexen en stedelijke netwerken. Ze verlagen aanzienlijk de exploitatiekosten en de voetafdruk.

• ​3-Eenheid Gemeenschappelijk Tank Type:​​ Afmetingen slechts 980mm × 635mm × 1050mm, waardoor het ideaal is voor kiosktransformatoren en buitentoepassingen.
• ​Modulaire Kabel Type:​​ Kan schakel-doorsluissystemen integreren, met configuraties tot één inkomend en drie uitgaande voeders (d.w.z. inkomend via het busbar compartiment, met drie uitgaande voeders parallel verbonden via het kabelverbinding compartiment).
• ​Modulaire Veiligheidskraan Type:​​ Geschikt voor locaties ver van transformatorstations waar slechts één transformat