Intelligent Solid Insulated Ring Main Units (SIRMUs) aplikazioa Qinzhouko banaketa sarean

1 Sarrera​

Kostaldeko eremuetan, urrearen urrats handia, tximistoa, tenperatura altua, igortasuna altua eta itsaso-itsasaldi korrosiboak dituzte. Hurbilune horietako herriko banaketari buruzko segurtasuna bermatzeko, gailuen mantentzeko ekintzetatik eratoriko iturritsak gutxitzea, eta gailuak zaharratu direnean edo beste faktore batzuei esker gertatzen diren akidentuen saihestea, Solid Insulated Ring Main Unit (SIRMU) mota berri baten erabilera ikerketa egin dugu. SIRMU hau iraunkorrago da, mantentza gabeko funtzionamendua du, ingurumenarekin bateragarria da, inteligentea da eta energia emagaitasuna hobetzen du.

Une honetan, 90% baino gehiago dituzten tensio erdian dauden Ring Main Units (RMUs) SF₆ gasa erabiltzen dute isolamendu medio gisa. SF₆ gasa kimikoki oso estabilizatua dago, isolamendu eta arkua ezabatzeko ezaugarri onenak ditu, eta energia gailuetan oso erabili egiten da. SF₆ gasarekin isolatutako konmutagailuak kaxka txikiak dira. Baina, tenperatura baxuan, SF₆ gasa likidatzeko joango da, isolamendu eta arkua ezabatzeko ahalmenak gutxituz. Tenperatura altuan, osagai toxiko osoak bihurtuko dira, giza bizitzari arrisku handiak sortuz. Gainera, gasa bete, erabili eta berritu beharrean ineludibeki ihardun eta emisioak gertatzen dira, SF₆-a ingurumen-polluentu nagusia izateaz gain. SF₆-a mundu-osoko sei gas hondar-zelularrezkoen artean agertzen da; ingurumenarekin, bere erabilera gutxitu edo kendu behar da. Solid Insulated Ring Main Unit-en diseinu-printzipioak SF₆ gasaren beharrik ezabatzen du, banaketari dagokionez emisiorik gutxi gorabehera eskaintzen dio, eta ingurumen eskerrak betetzen ditu.

Banaketarako Intelligent Solid Insulated Ring Main Unit (SIRMU) ekologiko eta arduradun inguruengandik babesteko ahalmen handia du, baita inteligentzia maila altua ere. Bere funtzionalitatea sistema elektriko primario eta sekundarioen gailu guztien ezaugarriak batera datoz. Produktuak Diseinu integrazitua eta modularra hartzen du, tensio handia eta txikia duten osagai guztientzat, erabilgarritasun handia eta hedapen ahalmena eskaintzen ditu, benetan smart elektrikoa den gailu bat da.

​2 Intelligent Solid Insulated Ring Main Units (SIRMUs) teknologia aplikazioa​​

​2.1 Isolamendu solido teknologiaren aplikazioa​

Isolamendu solido teknologia, tensio erdiko konmutagailu nagusiaren zirkuito nagusiko zati aktiboak material solidoen bitartez kapsulatzea edo hauts elektrikoa altua material isolante solidoaren barrura pasatzea da. Horrela, material solidoak potentzial altuagoak suporta dezake, aireko hautsa gutxituz. Material isolante solido ohikoenak epoxi resina eta silikona goma dira.

Solid Insulated Ring Main Unit (SIRMU) isolamendu solido materiala erabiltzen du isolamendu nagusia bezala. Zirkuito konduktiboen elementu garrantzitsuak, hala nola, vakuumeko itxi-konmutagailuak eta haien elkarketak, itxi-konmutagailuak, lurreko konmutagailuak, bus principalak eta bus sekundarioak, individualki edo kolektiboki kapsulatuta daude material isolante solidoan, modulu bat edo asko osatzen dituzte. Modulu hauek isolamendu osoa, isurtasuna osoa, funtzionalitate zehatz eta rekonbinazio eta hedapen diseinua dute. Pertsonen eskura dauden azalerak konduktibotasuna edo semikonduktibotasuna dituzten barneko geruza-geruzak dituzte, eta zuzenean eta fiableki lurrira konektatuta daude. Ezaugarri garrantzitsuak isolamendu osoa, isurtasuna osoa, modularra, tamaina txikia eta inteligentzia dira. SIRMUek kalte askoz hobeto suportatzen dituzte inguru-tresnak, hala nola, tenperatura oso baxua, altuera handia, igortasuna eta amaiera zaharra. Isolamendu osoa eta isurtasuna osoa dituztenez, zati konduktor handirik ez duten disena, humedaderako edo itsasoko lekuetan oso egokiak dira, eta humedadean edo itsasotan sartuta energia emagaitasuna fiablea eskaintzen dute.

​2.2 Protekzio inteligente teknologiaren aplikazioa​

Microprozesadore eta ordenagailu teknologia elektriko gailuetan integratzeak funtzio inteligenteak eskaintzen dizkie, kontrol-zentroekin bidirekzional komunikazioa ahalbidetuz. Horrela, monitorizazio, protekzio eta sare-kudeamendu sistema inteligente bat sortzen da. Parametro konfigurazio sinple baten bidez, gailu inteligente bakar bat erabiliz gailu askoren funtzioak ordezkatu ahal dira.

SIRMUren egitura diseinua moderno eta erresistentzi handiko sare inteligenteen eskerrak betetzen ditu. Algoritmo azkarren bidez, itxi-konmutagailuei tripak azkar egin ahal dira, lineako akatsak azkar banatuz eta tripatu enpaitza saihestuz. Sistemaren gainean, sistemarengandik independenteki (edo impedantzia altua/PET/PEN) sistemetan, erdigunean neurriz, alarma edo tripatu komando bat eman dezake. Zirkuito nagusia modulu batetan diseinatuta dago, operazioan fase arteko kortoak saihestuz eta mantentza efizientzia handia eskaintzen du, kostuak gutxituz. Sistema embedded integrazitua CPU nukleoa du, ARM prozesadorea (ARMP) lan orokorrerako eta sistema kontrolerako, DSP indartsu bat barne du multitaskearen bidez, datu-prozesamendu, kontrol eta komunikazio azkarra ahalbidetuz. Unitateak tamaina txikiak, pisua txikia eta instalazio erraza dituzte. Banatze espazioak ikusteko balio du segurtasun operatiboarentzat. Aukeratik automatikoki aldatzea dual power supplyren bidez, energia emagaitasuna hobetzen du. Komunikazio flexiblea (GSM SMS, GPRS, CDMA universal wireless zerbitzuak, fibra, hilbidea, hertz, carrier) sustatzen du, eta protokolo komunikazio anitz sostengatzen ditu, banaketaren automatizazioa erraztasun handiz garatzen ahal izateko.

​2.3 Mantentza-gabeko eta Ingurumen-lastera​

Itxi-konmutagailu nagusia mantentza-gabeko vakuumeko itxi-konmutagailua da, estabilitatea eta fiabletasuna ditu, periodiko mantentza beharrik gabe. Itxi-konmutagailu eta lurreko konmutagailuak itxi-konmutagailuarekin integrazita daude, egitura kompakta eta mekaniko eta elektriko interlok bidez fiablea da, erroreak saihestuz.

​2.4 SIRMUen fabrikazio-prozesu eta kalitate garantia garrantzitsuak​

Produktuaren estabilitatea, koherentzia eta kalitatea bermatzeko—hala nola, SIRMU produktuen isolamendu luze-terminoko voltagiaren eskerra bermatzeko—isolamendu solido palkak epoxy resinaren bidez fabrikatzerakoan Automatic Pressure Gelation (APG) prozesua erabiltzen da. SIRMUen fabrikazio-prozesu eskerrak SF₆ gas-insulated RMUen baino goitikoak dira. Fabrikazio-prozesu kontrola ez bada nahikoa, isolamendu defektu eta akats irudigarriak eta intentsitate handiagoak SF₆ unitateen baino gehiago gertatzen dira. Materiale ospetsu kalitate kontrol zorrotza eta fabrikazio-prozesu aurreratua beharrezkoa dira.

Vakuumeko itxi-konmutagailuaren kanpo isolamendua, epoxy, silikona goma eta aire mediorren bidez lortzen da. Beraz, material individualen isolamendu-indarra eta material isolante desberdinen arteko interfaseen tratamendua garrantzitsua dira. Epoxy eta silikona gomak dielektriko indarra onena dituzte, airearen 5-6 aldiz. Indarra hori lortzeko, moldatu-prozesuaren kontrol zorrotza—tenperatura eta presio optimoak—material desgasifikatzea eta moldatzean ventileatzea beharrezkoa dira, micro-burbulen sorginkeria saihestuz. Ez badena, isolamendu-indarra gutxitzen da eta hauts elektriko banaketa inhomogeneoa gertatzen da, partial discharge (PD) aktibitatea handituz eta arrisku operatiboak sortuz. Interfaseen tratamenduak sufiziente interfase isolamendu-indarra eskaintzen du stress, termikoki zikloa, etab. isolamendu hutsegitea saihestuz. Interfase kalitatearen detektore metodo fidagarriak beharrezkoak dira. Une honetan, PD neurketa, X-ray inspektion eta lightning impulse tests interfase isolamendu-indarra zehazki neurtzen dituzte.

X-ray inspektiona fabrikako proba gisa erabiltzeak, isolamendu solido asambledorean bubble, poro edo trinket defektuak saihestu eta vakuumeko itxi-konmutagailu, haien elkarketa/terminala eta isolamendu solido busbarren X-ray irudiak normalen posizioetan inolako deformazio aberrarik gabe izatea bermatzen du. PD neurketak, SIRMUren isolamenduan hauts elektriko handiek eragindako ahulkeri edo defektuetan PD hasiera eta fina saihestu, isolamendu hutsegitearen hazkuntza kumulatiboa saihestuz.

​3 Intelligent SIRMU teknikoko diseinu-planoa​

Banaketaren esperientzia osoaren eta gailu aurreratuen analisiaren oinarrian, praktikan sarearen kondizioetan eta ingurumen eskerrak kontuan hartuta, konparazio orokorrean "Application Research of 10kV Intelligent Solid Insulated Ring Main Unit" proiektua garatu eta aplikatu dela erabaki dugu.

​3.1 Teknikoko eduki nagusiak​

Lokalean AVR-12 tipo berriko Solid Insulated Ring Main Units (SIRMUs) instalatzen dira. Dual power supply konfigurazioa erabiltzen da, SIRMUren funtzio inteligenteen bidez lineako akatsak azkar banatuz, fase bakarreko lurreko akatsak azkar detektatuz, eta sakelako informazio guztiak optika fibra bidez Distribution Automation Master Station (DMS)-ra edo SMS bidez mantentza pertsonalen telefonoetara bidaltzen dira. Datu estatistikak eta akatsen analisia master station monitoring platform bidez egin ahal dira.

Proiektu hau hemen oinarrituta garatzen da:

• Jatorrizko RMU planoan oinarrituta, erabiltzailearen garrantzitsutasuna kontuan hartuta, bi lineetatik emaniko da energia. Lege normalan, Incomer #1 emaniko du energia, Incomer #2 hot standby da.
• Gailu nagusia AVR-12 tipo Ring Main Unit da, 7 bideetatik osatuta: 6 itxi-konmutagailu (CB) bide eta 1 Potential Transformer (PT) bide.
• 6 CB bideak CB + Disconnector (DS) + Grounding Switch (ES) egitura dutenak dira, protekzio gailu integrazita dituztenak.
• PT bidea DS + fase bakarreko PT egitura du, komunikazio energia emanda. PT bayko DS bidez PTa sartu/kanpo egin daiteke, PT edo linea mantentza egitea SIRMU osoa itxi gabe.
• CB-mota SIRMUk short-circuit fault currenten multiplean itxi ahal ditu. Fuse protectionen baino, fuse aldaketa beharrik gabe, short-circuit protection orokorra setting adjustment bidez eskaintzen du.

​Erabilerako egoera normala:​​
Kontrolagailu inteligenteak parametroak (breaker status, disconnector status, primary current/voltage, zero-sequence current/voltage, DMS master station status) jasotzen ditu harribide/garrai bakoitzetik. Optika fibra bidez Intelligent Distribution Switch Master Station-ra datuak igotzen dira, distantziatik kontrolatzeko aukera ematen du.

​Short-Circuit Fault:​​
Kontrolagailu inteligentearen protekzio azkar ezaugarria 15ms barruan fault current eta power flow detektatzen ditu, 25ms barruan akatsa garbitzen du, lineako emanaldia normalizatuz, cascading tripatuak saihestuz eta iturrits-egoera txikiagatik. Instantaneous characteristics (voltage, current, switch status) permanent magnet actuator action characteristic kontrolatzeko, fault clearing time laburtuz, akats-linea azkar banatuz. Gainera, kontrolagailuak SIRMU action informationa fiber bidez monitorizazio zentruari bidaltzen du, produktuaren egoera orokorra aztertzeko eta akatsen kokapena eta energia berreskuratzeko laguntzeko.

​Fase bakarreko lurreko akatsa:​​
Kontrolagailuak zero-sequence current magnitude/phase eta zero-sequence voltage magnitude/phase erabiliz, SIRMUren carga aldetik akats bat gertatzen den jakin dezake. Carga aldetik soilik, kontrolagailuak protekzio tripatu edo alarm command eman dezake eta fiber bidez akats informazioa bidaltzen du. Source aldetik gertatzen diren akatsak ez dituzte kontrolagailu hau bidezko ekintzarik eragiten.

​3.2 Teknikoko arazo nagusiak​

(1) Isolamendu solido teknologia eta APG fabrikazio-prozesua erabiliz, SIRMU fiable, iraunkorra eta mantentza-gabekoa izatea, tenperatura altua eta itsaso-itsasaldi korrosiboetan.
(2) Kombinazio integral eta flexibilitateko diseinu kontzeptua, itxi-konmutagailuaren tensio handiaren atala primarioa eta sekundarioa intelligent control atalarekin. Built-in combined current/voltage sensors primary voltage/current signals and switch status real-time acquisition, breaker's actuator flexible control, vacuum interrupter optimization.
(3) Akats corriente rapid detection and execution of protection actions.

​Project Implementation:​​
This project employs solid insulated RMUs with integrated intelligent control devices. The main switch uses a combination device comprising a Permanent Magnet Actuated Vacuum Circuit Breaker (VCB) with integrated Disconnector (DS) and Grounding Switch (ES). Equipped with an intelligent control system, it performs automatic control functions even without DMS coordination. The permanent magnet actuator offers high reliability and maintenance-free operation. Optical fiber communication enables real-time collection of all RMU operating parameters, simplifying remote power restoration and power fault analysis, and accumulating experience for smart grid terminal devices. An external stainless steel cabinet minimizes future maintenance.

​4 Conclusion​

The Intelligent Solid Insulated Ring Main Unit (SIRMU) is a safe, eco-friendly, stable, reliable, and highly intelligent next-generation RMU. It is particularly well-suited for deployment in harsh locations characterized by high altitude, extreme temperature variations, contamination, and humidity.