Toepassing van intelligente vaste geïsoleerde ringhoofdverdeelkasten (SIRMUs) in die Qinzhou-verdeelnetskema

1 Inleiding​

Kusstreke staar voor omgewingsuitdagings in die gesig soos swaar reënval, donder, hoë temperature, hoë vochtigheid en hoë soutspreeuverroesting. Om stedelike verspreidingsnette se veiligheid in sulke omgewings te verseker, onderhoudsgerelateerde kragonderbreekings te verminder en ongelukke as gevolg van toerusting wat aan die einde van sy lewen is en ander faktore wat netveiligheid beïnvloed, het ons die gebruik van 'n nuut tipe Solid Insulated Ring Main Unit (SIRMU) ondersoek. Hierdie SIRMU bied 'n lang lewensduur, onderhoudsvrye bedryf, omgewingsooreenstemming, intelligensie en verbeterde betroubare kragvoorsiening.

Tans verloor meer as 90% van middelspanne Ring Main Units (RMUs) op SF₆ gas as die isolerende medium. SF₆ gas is chemies baie stabil, het uitstekende isolasie- en boogblus-eienskappe en word wyd in kragtoerusting gebruik. SF₆ gasgeïsoleerde skakelstoel is kompak. Tog vloeit SF₆ gas by lae temperature, wat sy isolasie- en boogblusvermoë verlaag. By hoë temperature verdeel dit in hoogs giftige byprodukte, wat 'n groot risiko vir mense verteenwoordig. Verder is lekkage en emissies onvermydelik tydens gasvulling, bedryf en herwinning, wat SF₆ 'n groot omgewingsvervuiler maak. SF₆ word internasionaal erken as een van die ses groot broeikasgasse; vanuit 'n omgewingsperspektief moet sy gebruik geminimaliseer of vermy word. Die ontwerp beginsel van die Solid Insulated Ring Main Unit elimineer fundamenteel die behoefte aan SF₆ gas, wat 'n grondleggende waarborg bied vir emissievermindering en omgewingsbeskerming in die verspreidingsnetsektor, wat sterk met omgewingsvereistes ooreenstem.

Die Intelligent Solid Insulated Ring Main Unit (SIRMU) vir verspreidingsnet-uitbreidings bied nie net omgewingsvriendelikheid en uitstekende weerstand teen streng omgewings, maar ook 'n hoë mate van intelligensie. Sy funksionaliteit sluit alle kenmerke in wat tradisioneel deur beide primêre en sekondêre kragstelseltoerusting verskaf word in 'n enkele eenheid. Die produk neem 'n geïntegreerde en modulêre ontwerpbenadering vir beide hoë- en laespankomponente aan, wat uitmuntende veelsoortigheid en uitbreidbaarheid bied, wat dit 'n werklike slim elektriese toestel verteenwoordig.

​2 Tegniese Toepassing van Intelligent Solid Insulated Ring Main Units (SIRMUs)​​

​2.1 Toepassing van Vaste Isolasie Tegnologie​

Vaste isolasie tegnologie behels hoofsaaklik die insluiting en sigting van die lewendige dele van die middelspan-skakelstoel se hoofkruin met vaste materiale, of die oordrag van die hoë elektriese veldintensiteit na die binnekant van die vaste isolerende materiaal. Dit laat die vaste materiaal toe om hoër potensiale te hanteer, wat dus die veldsterkte in die lug verlaag. Die mees algemene vaste isolerende materiale is epoxyhars en silikon rubber.

Die Solid Insulated Ring Main Unit (SIRMU) gebruik vaste isolerende materiaal as die primêre isolasie medium. Sleutel geleidende kruin komponente soos die vakuumonderbreekers en hul verbindinge, afsluiters, grondskakelaars, hoofbusleiers en takbusleiers word individueel of kollektief in vaste isolasie ingesluit, wat een of meer module vorm. Hierdie module is volledig geïsoleerd, volledig gesig, funksioneel spesifiek en ontwerp vir herbeginsel en uitbreiding. Menslike toeganklike oppervlakke is met geleidende of semi-geleidende schildlae bedek en direk en betroubaar aangesig. Sleuteleienskappe sluit volledige isolasie, volledige sigting, modulariteit, kompaktheid en intelligensie in. SIRMUs wys beduidend beter prestasie as SF₆ RMUs in die weerstand teen streng omgewings soos ekstreme kou, hoë hoogtes, vochtigheid en sterk wind/sand. Met 'n volledig gesigte, waterdig ontwerp sonder blootgestelde hoëspanleiwers, is hulle veral geskik vir nat en oorvloedige areas, in staat om betroubare kragvoorsiening in nat of oorvloedige omstandighede te verskaf.

​2.2 Toepassing van Intelligente Beskerming Tegnologie​

Die integrasie van mikroprosessor- en rekenaartegnologie in elektriese toerusting verleen dit met intelligente funksies terwyl dit tweerigting kommunikasie met beheer sentrums in moontlik maak. Dit vorm 'n intelligente monitering, beskerming en netwerk bestuur stelsel. Deur eenvoudige parameter konfigurasie kan 'n enkele intelligente toestel gemaklik die funksies uitspan wat tradisioneel deur verskeie toestelle vereis word.

Die strukturele ontwerp van die SIRMU voldoen aan die vereistes van moderne veerkragtige slim netwerke. Dit maak gebruik van vinnige algoritmes om skakelers vinnige onderbreekvermoë te gee, wat vinnige isolasie van foutieve lyne moontlik maak en effektief kaskade onderbreekings verhoed. Uitrust met 'n enkel-fase grondfout beskerming stelsel, laat dit toe om sodanige foute in onaangesigte (of hoë impedansie aangesigte/PET/PEN) stelsels aanlyn te bespeur sonder addisionele konfigurasie, en gee waarskuwings of onderbreekbevels volgens ingestelde waardes. Die hoofkruin maak gebruik van 'n enkel-fase modulêre ontwerp, wat fases tot fases kortsluiting tydens bedryf volledig vermy en onderhoudseffektiwiteit aansienlik verhoog terwyl koste verlaag word. 'n Geïntegreerde ingeboude bedryfsstelsel het 'n kern CPU-argitektuur, insluitend 'n ARM-prosessor (ARMP) vir algemene verwerking en stelselbeheer, saam met 'n kragtige DSP vir doeltreffende multi-take, wat hoëspoed data verwerking, beheer en kommunikasie moontlik maak. Die eenhede is struktureel kompak, klein in grootte, lig in gewig en maklik om te installeer. Isolasiegape word sienbaar gevalideer vir veilige bedryf. Outomatiese voorsieningsmodus herkenning laat flexibele outomatiese omskakeling vir dubbel kragvoorsiening toe, wat kragvoorsieningsbetroubaarheid verbeter. Flexibele kommunikasie ondersteuning (GSM SMS, GPRS, CDMA universele draadlose dienste, glasvezel, gedraaide paar, draadloos, draers), en ondersteuning van verskeie kommunikasie protokolle, maak die maklike implementering van verspreidingsautomatisering moontlik.

​2.3 Onderhoudsvry en Omgewingsvriendelik​

Die hoofskakelaar maak gebruik van 'n onderhoudsvrye vakuum-onderbreekers bekend vir stabiliteit en betroubaarheid, wat geen periodiese onderhoud nodig het nie. Die geïntegreerde ontwerp van die afsluiters en grondskakelaars met die skakelaar bied 'n kompak struktuur met betroubare meganiese en elektriese interlocks, wat effektief misbedryf verhoed.

​2.4 Sleutel Vervaardigingsprosesse en Kwaliteitsversekering vir SIRMUs​

Om produksiestabiliteit, konsekwentie en produk kwaliteit te verseker - en daardeur die langtermyn isolasiehouvolspannings van SIRMU-produkte te verseker - maak vaste geïsoleerde polare gebruik van die Automatiese Druk Gelisering (APG) proses wanneer dit van epoxyhars gemaak word. Die vervaardigingsprosesvereistes vir SIRMUs oorskry die vereistes vir SF₆ gasgeïsoleerde RMUs. Onvoldoende produksieprosesbeheer verhoog beduidend die waarskynlikheid en erns van verborge isolasiefoute en foute in vergelyking met SF₆ eenhede. Strenge kwaliteitsbeheer van grondstowwe en gevorderde prosesvermoëns is noodsaaklik.

Die buite-isolasie van die vakuum-onderbreekers word deur meervoudige media bewerkstellig, insluitend epoxy, silikon rubber en lug. Daarom is die isolasiesterkte van individuele materialen en die grensbehandeling tussen verskillende isolerende media krities. Baie epoxy en silikon rubber bied uitstekende dielektriese sterkte, wat 5-6 keer die van lug bereik. Om hierdie sterkte te bereik, is streng beheer oor die gietsproses - optimale temperatuur en druk - saam met die versekering van materiaal degassing en venting tydens giets om ingetrapte mikro-bubbel te vermy, nodig. As dit nie gedoen word nie, verlaag dit nie net isolasiesterkte, maar veroorsaak dit ook ongelyke elektriese veldverspreiding, wat deurslag (PD) aktiwiteit verhoog en operasionele risiko's veroorsaak. Grensbehandeling verseker voldoende grensisolasiesterkte onder spanning, termiese siklies, ens., om isolasiefaal te verhoed. Betroubare opsporingmetodes vir grenskwaliteit is nodig. Tans kan PD-meting, röntgen-inspeksie en blikseminpulse toetse akkuraat die grensisolasiesterkte beoordeel.

Röntgen-inspeksie as fabriekstoets verhoed foutiewe soos belletjies, poriën, of barste in vaste isolasie assambly's en verseker dat vakuum-onderbreekers, hul verbindinge/terminale, en vaste geïsoleerde busleiers geen visueel abnormal deformasies in röntgenbeelde ten opsigte van hul posisies het nie. PD-meting verhoed PD-inset en uitset in swakheid of fout in die SIRMU se isolasie veroorsaak deur hoë elektriese velde, wat kumulatiewe degradasie wat oor tyd tot isolasieinstorting lei, vermy.

​3 Tegniese Ontwerp Skema vir die Intelligent SIRMU​

Gebaseer op uitgebreide verspreidingsnet bedryfserfaring en analise van gevorderde inheemse en internasionale toerusting, met in agneming van praktiese netbedryfstoestande en omgewingsvereistes, het ons deur 'n omvattende vergelyking vasgestel om die "Toepassingsnavorsing van 10kV Intelligent Solid Insulated Ring Main Unit" projek te ontwikkel en te pas.

​3.1 Hoof Tegniese Inhoud​

Nuwe AVR-12 tipe Solid Insulated Ring Main Units (SIRMUs) word op die oorspronklike plek geïnstalleer. 'n Dubbel kragvoorsiening konfigurasie word gebruik, wat van die SIRMU se intelligente funksies gebruik maak vir vinnige isolasie van foutieve lyne, vinnige bespeur van enkel-fase grondfoute, en transmissie van alle skakelaar inligting via glasvezel na die Verspreidingsoutomatisering Meesterstasie (DMS) of via SMS na onderhoudspersoneel se telefoons. Deur die meesterstasie moniteringplatform te gebruik, word data statistiek en foutanalise moontlik.

Hierdie projek word in die volgende aspekte geïmplementeer:

• Gebaseer op die oorspronklike RMU skema en met in agneming van gebruikersbelangrikheid, word krag deur dubbele ingaande lyne verskaf. Tydens normale bedryf verskaf Ingaander #1 krag terwyl Ingaander #2 warm stand-by is.
• Die hooftoerusting is die AVR-12 tipe Ring Main Unit, wat uit 7 baie bestaan: 6 skakelaar (CB) baie en 1 Spanningsvervanger (PT) baie.
• Die 6 CB baie maak gebruik van 'n CB + Afsluiters (DS) + Grondskakelaars (ES) struktuur, uitgerus met geïntegreerde beskermingstoestelle.
• Die PT baie maak gebruik van 'n DS + enkel-fase PT struktuur, wat kommunikasie krag verskaf. Die PT kan deur die DS in die PT baie in/uit geskakel word, wat PT of lyn onderhoud sonder 'n volledige SIRMU afbreek toelaat.
• Deur CB-tipe SIRMUs te gebruik, word meervoudige onderbreking van kortsluiting foutstroome toegelaat. In vergelyking met fuse beskerming, word dit naast die ongemak en verspilling van fuse vervanging, deur insetstellings omvattende kortsluiting beskerming verskaf.

​Normale Bedryf:​​
Die intelligente beheerder verkry parameters (skakelaarstatus, afsluitersstatus, primêre stroom/spanning, nulvolgorde stroom/spanning, DMS meesterstasie status) vir elke ingaande/uitgaande baie. Real-time data upload via glasvezel na die Intelligent Distribution Switch Meesterstasie maak afstandbediening moontlik.

​Kortsluiting Fout:​​
Die intelligente beheerder se vinnige beskerming kenmerk bespeur foutstroom en kragvloei binne 15ms en verwyder die fout binne 25ms, wat normale lynvoorsiening verseker, kaskade onderbreekings verhoed, en die afbreekomvang minimeer. Oombliklike eienskappe (spanning, stroom, skakelaarstatus) laat beheer oor die permanente magneet aktuator se werkingseienskap toe, wat die foutverwyderingtyd verkort om die foutlyn vinnig te isoleer. Tegelyk stuur die beheerder SIRMU werkinginligting via glasvezel na die monitering sentrum, wat tydige assessering van produkstatus en foutlokalisering en kragherstel moontlik maak.

​Enkel-Fase Grond Fout:​​
Die beheerder gebruik nulvolgorde stroomgrootheid/fase en nulvolgorde spanninggrootheid/fase om te bepaal of 'n fout op die SIRMU se las-kant plaasvind. Slegs vir grondfoute op die las-kant stuur die beheerder 'n beskerming onderbreek of waarskuwing bevel en lê foutinligting via glasvezel op. Foute op die bronge-kant aktiveer nie enige aksie van hierdie SIRMU se beheerder nie.

​3.2 Hoof Tegniese Uitdagings​

(1) Die toepassing van vaste isolasie tegnologie en APG vervaardigingsproses om SIRMU betroubaarheid, lang lewensduur en onderhoudsvrye bedryf onder hoë-temperatuur en hoë-soutmist omgewings te verseker.
(2) Die gebruik van 'n geïntegreerde, flexibele ontwerp konsep wat die skakelaar se hoëspan primêre afdeling met die sekondêre intelligente beheerafdeling kombinéer. Ingeboude gekombineerde stroom/spanning sensore maak real-time verkryging van primêre spanning/stroom signalen en skakelaarstatus moontlik vir flexibele beheer van die skakelaar se aktuator, wat vakuum-onderbreekers se bedryf optimaliseer.
(3) Vinnige bespeur van foutstroom en uitvoering van beskermingsaksies.

​Projek Implementering:​​
Hierdie projek maak gebruik van vaste geïsoleerde RMUs met geïntegreerde intelligente beheerstoestelle. Die hoofskakelaar maak gebruik van 'n kombinasietoestel bestaande uit 'n Permanent Magnet Aktiveerde Vakuum Skakelaar (VCB) met geïntegreerde Afsluiters (DS) en Grondskakelaars (ES). Uitgerus met 'n intelligente beheersisteem, voer dit outomatiese beheerfunksies uit selfs sonder DMS koördinasie. Die permanente magneet aktuator bied hoë betroubaarheid en onderhoudsvrye bedryf. Glasvezel kommunikasie maak real-time insameling van alle RMU bedryfparameters moontlik, wat afstandbediening en kragfoutanalise vereenvoudig, en ervaring vir slim net terminal toestelle opbou. 'n Buite roestvry stalen kabinet minimaliseer toekomstige onderhoud.

​4 Gevolgtrekking​

Die Intelligent Solid Insulated Ring Main Unit (SIRMU) is 'n veilige, omgewingsvriendelike, stabiele, betroubare en hoë intelligente volgende generasie RMU. Dit is veral geskik vir inrigging in streng lokasies gekenmerk deur hoë hoogtes, ekstreme temperatuurvariasies, besoiling en vochtigheid.