Paghahambing ng SF6 Gas-Insulated Ring Main Units at Solid-Insulated Ring Main Units

Pagkakatawan​
Sa kasalukuyan, ang mga SF6 gas-insulated ring main units (sa ibaba ay ituturing bilang "SF6 RMUs") ang naghahari sa merkado. Gayunpaman, ang gas na SF6 ay itinuturing na isa sa pangunahing greenhouse gases sa pandaigdig. Upang makamit ang pagprotekta ng kapaligiran at pagbawas ng emisyon, kailangan itong bawasan at limitahan. Ang paglitaw ng solid-insulated ring main units (RMUs) ay nagbigay ng solusyon sa mga isyu na kaugnay ng SF6 RMUs at may maraming bagong tampok.

​1 Paggamit ng Ring Mains Power Supply at Ring Main Units (RMUs)​​
Ang proseso ng "urbanization" ay nagdudulot ng patuloy na pagtaas ng pangangailangan sa reliabilidad ng power distribution. Mas maraming gumagamit ang nangangailangan ng dual (o maramihang) pinagmulan ng kuryente. Ang paggamit ng "radial power supply" system ay maaaring magresulta sa hirap sa pagsasakatuparan ng kable, pagtuklas ng mga problema, at hindi maayos sa panahon ng pag-upgrade at pagpapalawak ng grid. Sa kabilang banda, ang "ring mains power supply" ay maaaring mapadaliang magbigay ng dual (o higit pa) pinagmulan ng kuryente para sa mga mahalagang load, simplipika ang mga linya ng distribution, madaling ruting ng kable, bawas ang pangangailangan ng switchgear, mababang rate ng pagkakamali, at mas madaling pag-identify ng fault point.

​1.1 Paggamit ng Ring Mains Power Supply​
Ang ring mains power supply ay tumutukoy sa isang sistema kung saan ang dalawa (o higit pa) outgoing lines mula sa iba't ibang substations o iba't ibang busbars sa iisang substation ay konektado upang bumuo ng isang loop para sa pagbibigay ng kuryente. Ang mga benepisyo nito ay kinabibilangan: bawat branch ng distribution ay maaaring humikayat ng kuryente mula sa main feeder sa kaliwa o main feeder sa kanan. Ito ay nangangahulugan na kung mayroong pagkakamali sa anumang main feeder, maaari itong magpatuloy na magbigay ng kuryente mula sa kabilang dako. Bagama't ito ay single-circuit power supply sa esensya, bawat branch ng distribution ay nakakakuha ng benepisyo na katulad ng dual-circuit supply, na siyentipikong nagpapataas ng reliabilidad. Ang regulasyon sa Tsina ay nagsasaad na ang pangunahing ring mains connection sa mga lungsod ay sumusunod sa "N-1 Security Criterion". Ito ay nangangahulugan na kung may N na load sa linya, kapag anumang load ay may pagkakamali, ang sistema ay maaaring tanggapin ang transferred load, tiyakin ang natitirang "N-1" na load na patuloy na makakatanggap ng ligtas na supply ng kuryente nang walang brownout o load shedding.

​1.2 Paraan ng Koneksyon ng Ring Mains​

• ​Standard Ring Connection:​​ Inililimita sa isang pinagmulan, bumubuo ng isang ring sa pamamagitan ng mga kable mismo, tiyakin ang matiwasay na supply ng kuryente sa lahat ng iba pang load kapag may bahagi ng kable na nabigo.
• ​Ring Connection from Different Busbars:​​ Ang koneksyon na ito ay may dalawang pinagmulan ng kuryente, karaniwang ino-operate sa open-loop, nagbibigay ng mas mataas na reliabilidad sa supply at mas malaking fleksibilidad sa operasyon.
• ​Single Ring Connection:​​ Ang pinagmulan ng kuryente ay kinukuha mula sa iba't ibang substations o dalawang seksyon ng busbar. Kapag anumang bahagi ng kable sa network ay nasa maintenance, hindi ito nagdudulot ng anumang outage ng load.
• ​Double Ring Connection:​​ Bawat load ay maaaring tumanggap ng kuryente mula sa independent na ring network, nagbibigay ng napakataas na reliabilidad.
• ​Dual Source Double "T" Connection:​​ Dalawang kable circuits ay konektado mula sa iba't ibang seksyon ng busbar. Bawat load ay maaaring humikayat ng kuryente mula sa parehong kable. Ang paraan na ito ay siyang nagpapatupad ng walang outage para sa mga user na may dual-source at partikular na angkop para sa ilang mga critical users.

​1.3 Ring Main Units (RMUs) at Kanilang mga Tampok​
Ang RMUs ay tumutukoy sa mga switchgear cabinets na ginagamit para sa ring mains power supply. Ang mga tipo ng cabinet ay kinabibilangan ng load switches, circuit breakers, load switch + fuse combinations, combination apparatus, bus couplers, metering units, voltage transformers (VTs), atbp., o anumang kombinasyon o extension nito.

Ang RMUs ay may compact structure, maliit na footprint, mababang cost, madaling installation, at maikling commissioning times, na sumasaklaw sa pangangailangan para sa "equipment miniaturization". Malaganap ang paggamit nito sa mga residential complexes, public buildings, small & medium enterprise substations, secondary switching stations, compact substations, at cable junction boxes.

​1.4 Uri ng RMU​

• ​Air-Insulated RMUs:​​ Gumagamit ng hangin bilang insulating medium. May malaking footprint at volume, at madaling maapektuhan ng kapaligiran.
• ​SF6 RMUs:​​ Gumagamit ng SF6 gas bilang insulating medium. Ang pangunahing switch ay nakakalibutan ng sealed metal shell na puno ng SF6 gas, at ang operating mechanism ay nasa labas ng shell. Dahil sa sealed enclosure, hindi ito naapektuhan ng external environment. Ang volume nito ay mas maliit kumpara sa standard air-insulated RMUs, kaya ito ang pinaka-karaniwang ginagamit ngayon.
• ​Solid-Insulated RMUs:​​ Gumagamit ng solid insulation materials bilang pangunahing insulating medium. Ang switch at lahat ng live parts ay nakakalibutan o naka-pot ng insulating materials tulad ng epoxy resin. Dahil sa mas maliit na safe phase-to-phase at phase-to-ground insulation distances sa loob ng switch, ang sukat at volume nito ay katulad ng SF6 RMUs. Hindi ito naglalabas ng SF6 emissions at nagpapatupad ng tunay na maintenance-free operation.

​2 Limitasyon sa Paggamit ng SF6 RMUs​
Ang SF6 ay isang pangunahing kontributor sa atmospheric greenhouse effects. Gayunpaman, ang SF6 ay may ideal na electrical properties (excellent insulation, arc-quenching, at cooling performance), malakas na electronegativity, mabuti na thermal conductivity at stability, reusable, insensitive sa ambient conditions (humidity, pollution, high altitude), at nagbibigay ng compact cabinet designs. Bilang resulta, malaganap itong ginagamit bilang insulating at arc-quenching medium sa electrical equipment. Ang power industry ang may pinakamataas na consumption ng SF6; ang mga estadistika ay nagsasaad na 80% ng SF6 gas na ipinaglabas taun-taon ay ginagamit sa electrical equipment.

Ang United Nations Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) at ang US Environmental Protection Agency (EPA) ay parehong itinuturing ang SF6 bilang isang napakamasamang at impactful greenhouse gas. Ang EU F-Gas Regulation (2006) ay nagsasaad: maliban sa power switchgear kung saan walang viable alternative, ang paggamit ng SF6 ay ipinagbabawal sa maraming larangan.

Bukod dito, ang SF6 RMUs ay komplikado sa paggamit at nangangailangan ng malaking investment, kaya nangangailangan ng maraming auxiliary devices:

• ​Bumili ng SF6 Leakage Monitoring Equipment:​​ Ginagamit para sa detection ng leak ng SF6 gas, monitoring ng concentration ng SF6 at oxygen content, detection ng trace moisture, atbp.
• ​I-equip ang SF6 Recovery Units:​​ Ang by-products tulad ng SF4 ay lumilikha sa loob ng gas compartment sa panahon ng SF6 arc-quenching process. Kaya, sa end-of-life, hindi lamang ang natitirang SF6 gas ang kailangang irecover, kundi ang residual toxic by-products ay nangangailangan ng espesyal na treatment.
• ​Konfigurehin ang SF6 Gas Purification Equipment:​​ Upang purify at recycle ang SF6 gas.
• ​Mag-install ng Ventilation Equipment sa Substations.​​

Kapag ginagamit ang SF6 RMUs, kailangan:

• ​Minimize ang SF6 Leakage:​​ Ang SF6 RMUs ay gumagamit ng pressurized sealed cavities, ngunit ang gas leakage ay hindi maiiwasan. Ang paggawa ng switching operations kapag ang pressure ng SF6 ay mababa ay nagreresulta sa mababang reliabilidad, direktang nanganganib ang kaligtasan ng operator at binabawasan ang lifespan ng equipment.
• ​Bago ang mga manggagawa pumasok sa substation, kailangan munang gawin ang forced ventilation, at sila ay dapat magbihis ng espesyal na protective gear.​​
• ​Ang mga operasyon at proseso ay komplikado, kaya nangangailangan ng paulit-ulit na training para sa mga concerned personnel.​​

​3 Karunungan at Paggamit ng Solid-Insulated RMUs​
Ang potensyal na environmental threat ng SF6 RMUs ay limitado sa kanilang mas malayo pa na pag-unlad. Ang paghahanap ng alternatibo sa SF6 ay isang paksa ng pagsasaliksik sa buong mundo. Ang solid-insulated RMUs ay unang inilabas at ipinakilala ng Eaton Corporation (USA) noong huling bahagi ng 1990s. Sa panahon ng operasyon, hindi ito naglalabas ng anumang toxic o harmful gases, walang impact sa kapaligiran, may mas mataas na reliabilidad, at nagpapatupad ng tunay na maintenance-free operation.

Ang solid-insulated RMUs ay tumutukoy sa mga sistema kung saan ang primary conductive circuits—tulad ng vacuum interrupter, disconnector, earthing switch, main busbar, branch busbar—ay individual o sa kombinasyon na nakakalibutan ng solid insulation materials tulad ng epoxy resin. Sila ay nakakalibutan sa fully insulated, sealed functional modules na maaaring pa-combine o expand. Ang exterior surfaces ng mga module na accessible sa personnel ay nakakalagyan ng conductive o semi-conductive shielding layer at maaaring diretang at maayos na grounded.

​3.1 Karunungan ng Solid-Insulated RMUs​

• ​Eco-Design:​​ Hindi gumagamit ng SF6 bilang insulating o switching medium. Sa halip, ang vacuum ang ginagamit bilang arc-quenching medium para sa mga switch, at ang environmentally friendly materials na walang impact sa kapaligiran (at recyclable) ang ginagamit bilang pangunahing insulating medium. Bukod dito, ang bilang ng mga component ay mininimize upang tiyakin ang mababang energy consumption sa panahon ng operasyon at mas maliit na potential failure points.
• ​Tunay na Maintenance-Free:​​ Ang solid-insulated RMUs ay nagtatanggal ng SF6 pressure vessel. Ang internal insulation at arc-quenching ng switch body ay gumagamit ng vacuum medium; ang external insulation ay gumagamit ng solid dielectric materials tulad ng insulating cylinders. Ang insulating cylinder ay gumagamit ng solid-casting technology, na nag-iintegrate ng vacuum interrupter, main conductive circuit, at insulating supports sa isang unit, na nakakalibutan ng metal enclosure, hindi naapektuhan ng external environment. Dahil sa fully insulated at sealed overall structure, at walang issues tulad ng SF6 leak detection, refilling, at waste disposal, nai-achieve ang tunay na maintenance-free operation.
• ​High Cost-Effectiveness:​​ Bagama't ang initial investment para sa solid-insulated RMUs ay kaunti na lang mas mataas kaysa sa SF6 RMUs, ang total life-cycle cost nito ay mas mababa, tulad ng ipinapakita sa Table 1. Ang mga user ay naging mas comprehensive sa kanilang pag-consider, na kasama na hindi lamang ang initial purchase price kundi pati na rin ang overall life-cycle costs, kabilang ang safety risks, grid quality, cost control, at sustainability. Ang mga cost na nangangailangan para sa maintenance, refilling ng gas, handling ng leaks, at final recovery ng SF6 RMUs sa kanilang lifespan ay halos katumbas ng purchase cost. Sa kabilang banda, ang solid-insulated RMUs ay nangangailangan ng isang initial investment at wala ng susunod na cost. Kaya, sa long-term perspective, ang economic efficiency ng solid-insulated RMUs ay mas superior kaysa sa SF6 RMUs.

​Table 1: Life-Cycle Cost Comparison between SF6 RMUs and Solid-Insulated RMUs​

• ​Compact Structure:​​ Designed to be as compact as possible while ensuring cabinet safety and ease of operation. Their footprint and volume are even smaller than SF6 RMUs, helping users save space and providing direct economic benefits.
• ​Internal Arc-Resistant Design, Mas Ligtas at Mas Matatag:​​ Para sa primary at secondary switchgear, ang significant damage due to internal arcing ay nangyayari ng hindi bababa sa isang beses taun-taon. Ang karamihan sa solid-insulated RMUs ay may internal arc-resistant design. Kapag may internal arc, ang impact nito sa RMU ay mininimize sa maaari, tiyakin ang mas ligtas at mas matatag na operasyon ng equipment.
• ​Visualized Isolation Gap:​​ May visual observation window para sa madaling pag-check ng contact status ng internal triple-position disconnector, nagbibigay ng visible isolation on-site at nagpapataas ng kaligtasan ng operator.
• ​Smart Capabilities:​​ Mas madali itong implementin ang distribution automation kumpara sa SF6 RMUs. Pagkatapos ng pag-install ng Distribution Terminal Unit (DTU) at communication devices, ang mga function tulad ng status data acquisition at monitoring, "Four-Remote" functions (remote signaling, remote measurement, remote control, remote regulation), communication, self-diagnosis, at logging/reporting ay maaaring readily achieved.

​3.2 Application Status​
Sa kasalukuyan, ang widespread adoption ng solid-insulated RMUs ay limitado dahil sa kanilang mas mataas na presyo at complex manufacturing processes. Ang kanilang process requirements ay mas mataas kaysa sa SF6 gas-insulated RMUs. Kung ang process techniques ay hindi sapat, ang insulation risks, failure probabilities, at hazards ay maaaring mas mataas kaysa sa SF6 RMUs, kaya nangangailangan ng strict na quality control ng raw materials at craftsmanship. Bukod dito, ang wiring flexibility ng solid-insulated RMUs ay maaaring limitado, lalo na para sa mga functional units tulad ng PT (VT) cabinets at metering cabinets, na nagbibigay ng mas kaunti na connection options at limita ang user choice, na din ang pag-limita sa application at development ng solid-insulated RMUs.

Sa patuloy na optimization ng production structures at pag-increase ng standardization sa product manufacturing, ang product quality ng solid-insulated RMUs ay naging mas stable, at ang presyo ay unti-unting bumababa. Ang ilang bansa ay nagbibigay ng incentives na 5%~10% para sa mga produkto na hindi gumagamit ng SF6, upang mabawasan ang paggamit at emission nito. Ito ay nangangahulugan na ang mga user hindi lang iniisip ang purchase costs sa decision-making. Maaari rin tayong matutunan mula sa international practices: prioritize ang paggamit ng solid-insulated RMUs sa mga environmentally sensitive projects at bagong projects (halimbawa, residential communities, public buildings, municipal construction), habang unti-unting ina-phase out ang SF6 RMUs. Phase out at replace ang aging o operational SF6 RMUs ayon sa kanilang manufacturer-promised lifespan at magbigay ng subsidies sa mga user na gumagamit ng eco-friendly solid-insulated RMUs upang suportahan ang mga produktong ito. Habang tumaas ang environmental awareness ng mga user at tumaas ang consideration sa life-cycle cost, ang prospects ng solid-insulated RMUs ay maluwag.

​4 Conclusion​
Ang solid-insulated RMUs ay teknikal na katumbas ng SF6 RMUs at mayroon ding mga tampok na wala sa SF6 RMUs, tulad ng walang harmful gas emissions, tunay na maintenance-free operation, at mas mababang total life-cycle cost. Ang mga ito ay patuloy na nakuha ang atensyon at preference ng mga user.