Pamamaraan ng mga Intelligent Solid Insulated Ring Main Units (SIRMUs) sa Qinzhou Distribution Network

1 Pagkakakilanlan​

Ang mga rehiyon sa baybayin ay nakaharap sa mga pagsubok sa kapaligiran kabilang ang malakas na pag-ulan, kidlat, mataas na temperatura, mataas na humidity, at mataas na corrosion ng asin. Upang matiyak ang kaligtasan ng urban distribution grids sa mga ganitong kapaligiran, bawasan ang power outages dahil sa maintenance ng equipment, at iwasan ang mga aksidente dahil sa pagtatapos ng buhay ng equipment at iba pang mga factor na nakakaapekto sa seguridad ng grid, nag-conduct kami ng pagsasaliksik tungkol sa paggamit ng bagong uri ng Solid Insulated Ring Main Unit (SIRMU). Ang SIRMU na ito ay nagbibigay ng mahabang buhay, walang maintenance, pagsunod sa kapaligiran, intelligence, at pagpapabuti ng reliabilidad ng power supply.

Kasalukuyan, higit sa 90% ng medium-voltage Ring Main Units (RMUs) ay umaasa sa SF₆ gas bilang insulating medium. Ang SF₆ gas ay napakatagal sa kemikal, mayroong magagandang insulation at arc-quenching properties, at malaganap na ginagamit sa mga power equipment. Ang SF₆ gas-insulated switchgear ay kompakto. Gayunpaman, ang SF₆ gas ay nalinis sa mababang temperatura, binabawasan ang kanyang insulation at arc-extinguishing capabilities. Sa mataas na temperatura, ito ay nabubuo ng highly toxic byproducts, nagpapataas ng malaking panganib sa tao. Bukod dito, ang leakage at emissions ay hindi maiiwasan sa panahon ng gas filling, operasyon, at recovery, kaya ang SF₆ ay isang pangunahing environmental pollutant. Ang SF₆ ay tinuturing na isa sa anim na pangunahing greenhouse gases sa pandaigdig; mula sa perspektibo ng kapaligiran, ang kanyang paggamit ay dapat bawasan o alisin. Ang disenyo ng Solid Insulated Ring Main Unit ay pundamental na nag-aalis ng pangangailangan para sa SF₆ gas, nagbibigay ng pundamental na guarantee para sa emission reduction at environmental protection sa sektor ng distribution network, na lubos na sumasang-ayon sa mga requirement ng kapaligiran.

Ang Intelligent Solid Insulated Ring Main Unit (SIRMU) para sa distribution network extensions ay nagbibigay hindi lamang ng eco-friendliness at outstanding resistance sa harsh environments, kundi pati na rin ng mataas na degree ng intelligence. Ang kanyang functionality ay naglalaman ng lahat ng features na tradisyonal na ibinibigay ng primary at secondary power system equipment sa isang unit. Ang produkto ay gumagamit ng integrated at modular design approach para sa high-voltage at low-voltage components, nagbibigay ng excellent versatility at expandability, na nagrerepresenta ng isang tunay na smart electrical device.

​2 Teknikal na Application ng Intelligent Solid Insulated Ring Main Units (SIRMUs)​​

​2.1 Application ng Solid Insulation Technology​

Ang solid insulation technology ay pangunahing umuukol sa encapsulation at sealing ng live parts ng main circuit ng medium-voltage switchgear gamit ang solid materials, o ang transfer ng mataas na electric field intensity sa interior ng solid insulating material. Ito ay nagbibigay ng kakayahan sa solid material na tanggihan ang mas mataas na potentials, kaya nagbabawas ng field strength sa hangin. Ang pinakakaraniwang solid insulating materials ay ang epoxy resin at silicone rubber.

Ang Solid Insulated Ring Main Unit (SIRMU) ay gumagamit ng solid insulating material bilang primary insulation medium. Ang mga key conductive circuit components tulad ng vacuum interrupters at kanilang mga koneksyon, disconnecting switches, grounding switches, main busbars, at branch busbars ay individual o collectively encapsulated sa solid insulation, bumubuo ng isang o ilang modules. Ang mga modules na ito ay fully insulated, fully sealed, functionally specific, at designed para sa recombination at expansion. Ang mga surface na accessible sa tao ay coated ng conductive o semi-conductive shielding layers at directly at reliably grounded. Ang mga pangunahing characteristics ay kinabibilangan ng full insulation, full sealing, modularity, compact size, at intelligence. Ang SIRMUs ay nagpapakita ng significantly superior performance kumpara sa SF₆ RMUs sa resistensya sa harsh environments tulad ng extreme cold, mataas na altitude, humidity, at strong wind/sand. Ang fully sealed, waterproof design na walang exposed high-voltage conductors ay partikular na suitable para sa damp at flood-prone areas, capable ng reliable power supply sa damp o submerged conditions.

​2.2 Application ng Intelligent Protection Technology​

Ang integration ng microprocessor at computer technology sa electrical equipment ay nagbibigay nito ng intelligent functions habang nagbibigay ng bidirectional communication sa control centers. Ito ay bumubuo ng intelligent monitoring, protection, at network management system. Sa pamamagitan ng simple parameter configuration, ang isang single intelligent device ay maaring conveniently perform ang mga functions na tradisyonal na nangangailangan ng ilang devices.

Ang structural design ng SIRMU ay sumasang-ayon sa requirements ng modern resilient smart grids. Ito ay gumagamit ng rapid algorithms upang bigyan ang circuit breakers ng fast tripping capabilities, nagbibigay ng mabilis na isolation ng faulty lines at effective prevention ng cascading tripping. Equipped ng single-phase ground fault protection system, ito ay nagbibigay ng online detection ng mga faults sa ungrounded (o high-impedance grounded/PET/PEN) systems nang walang additional configuration, nagbibigay ng alarms o trip commands batay sa set values. Ang main circuit ay gumagamit ng single-phase modular design, na entirely avoids phase-to-phase short circuits sa operasyon at significantly enhances maintenance efficiency habang binabawasan ang costs. Ang integrated embedded operating system ay may core CPU architecture, kasama ang ARM processor (ARMP) para sa general processing at system control, at powerful DSP para sa efficient multi-tasking, enabling high-speed data processing, control, at communication. Ang units ay structurally compact, small in size, light in weight, at easy to install. Ang isolation gaps ay visibly verified para sa safe operation. Ang automatic supply mode recognition ay nagbibigay ng flexible automatic changeover para sa dual power supplies, improving power supply reliability. Ang flexible communication support (GSM SMS, GPRS, CDMA universal wireless services, fiber, twisted pair, wireless, carrier), at support para sa multiple communication protocols, facilitates easy implementation ng distribution automation.

​2.3 Maintenance-Free at Eco-Friendly​

Ang main switch ay gumagamit ng maintenance-free vacuum circuit breaker na kilala sa stability at reliability, na hindi nangangailangan ng regular na maintenance. Ang integrated design ng disconnecting switch at grounding switch kasama ang circuit breaker ay nagbibigay ng compact structure na may reliable mechanical at electrical interlocks, effectively preventing misoperation.

​2.4 Key Manufacturing Processes at Quality Assurance para sa SIRMUs​

Upang matiyak ang production stability, consistency, at product quality—na nagbibigay ng guarantee sa long-term insulation withstand voltage ng SIRMU products—ang solid insulated poles ay gumagamit ng Automatic Pressure Gelation (APG) process kapag gawa sa epoxy resin. Ang manufacturing process requirements para sa SIRMUs ay lumampas sa mga requirements para sa SF₆ gas-insulated RMUs. Ang insufficient production process control ay significantly increases ang likelihood at severity ng hidden insulation defects at faults kumpara sa SF₆ units. Ang stringent quality control ng raw materials at advanced process capabilities ay essential.

Ang external insulation ng vacuum interrupter ay achieved sa pamamagitan ng multiple media, kabilang ang epoxy, silicone rubber, at air. Kaya, ang insulation strength ng individual materials at ang interfacial treatment sa pagitan ng iba't ibang insulating media ay crucial. Ang parehong epoxy at silicone rubber ay nagbibigay ng excellent dielectric strength, na umabot sa 5-6 times ng air. Ang achievement ng strength na ito ay nangangailangan ng strict control sa molding process—optimal temperature at pressure—kasama ang assurance ng material degassing at venting sa panahon ng molding upang iwasan ang entrapped micro-bubbles. Kung hindi, ito ay not only reduces ang insulation strength kundi pati na rin nagbibigay ng uneven electric field distribution, increasing partial discharge (PD) activity, at posing operational risks. Ang interfacial treatment ensures sufficient interfacial insulation strength under stress, thermal cycling, etc., preventing insulation failure. Ang reliable detection methods para sa interface quality ay necessary. Kasalukuyan, ang PD measurement, X-ray inspection, at lightning impulse tests ay accurately assess ang interfacial insulation strength.

Ang employment ng X-ray inspection bilang factory test ay prevents ang defects tulad ng bubbles, pores, o cracks sa solid insulation assemblies at ensures na ang vacuum interrupters, kanilang mga connections/terminals, at solid insulated busbars ay walang visually apparent abnormal deformations sa X-ray images relative sa kanilang positions. Ang pag-conduct ng PD measurements ay prevents ang PD inception at extinction sa weaknesses o defects sa insulation ng SIRMU na dulot ng high electric fields, avoiding cumulative degradation leading sa insulation breakdown over time.

​3 Technical Design Scheme para sa Intelligent SIRMU​

Batay sa malawak na experience sa distribution grid operation at analysis ng advanced domestic at international equipment, considering practical grid operation conditions at environmental requirements, matiyak namin sa pamamagitan ng comprehensive comparison na develop at apply ang "Application Research of 10kV Intelligent Solid Insulated Ring Main Unit" project.

​3.1 Main Technical Content​

Ang bagong AVR-12 type Solid Insulated Ring Main Units (SIRMUs) ay ininstall sa original site. Ginagamit ang dual-power supply configuration, leveraging ang SIRMU's intelligent functions para sa mabilis na isolation ng fault lines, quick detection ng single-phase ground faults, at transmission ng lahat ng switch information via optical fiber sa Distribution Automation Master Station (DMS) o via SMS sa maintenance personnel phones. Ang paggamit ng master station monitoring platform ay enables data statistics at fault analysis.

Ang proyekto na ito ay inimplement sa mga sumusunod na aspeto:

• Batas sa original RMU scheme at considering user importance, ang power ay supplied via dual incoming lines. Sa normal operation, ang Incomer #1 ang nag-supply ng power habang ang Incomer #2 ay nasa hot standby.
• Ang pangunahing equipment ay ang AVR-12 type Ring Main Unit, na binubuo ng 7 bays: 6 circuit breaker (CB) bays at 1 Potential Transformer (PT) bay.
• Ang 6 CB bays ay gumagamit ng CB + Disconnector (DS) + Grounding Switch (ES) structure, equipped ng integrated protection devices.
• Ang PT bay ay gumagamit ng DS + single-phase PT structure, providing communication power. Ang PT ay maaring switched in/out gamit ang DS sa PT bay, allowing PT o line maintenance nang hindi kailangan ng complete SIRMU outage.
• Ang paggamit ng CB-type SIRMUs ay allows multiple interruptions ng short-circuit fault currents. Kumpara sa fuse protection, aside from eliminating ang inconvenience at waste ng fuse replacement, ito ay nagbibigay ng comprehensive short-circuit protection coverage through setting adjustments.

​Normal Operation:​​
Ang intelligent controller ay nakuha ang parameters (breaker status, disconnector status, primary current/voltage, zero-sequence current/voltage, DMS master station status) para sa bawat incoming/outgoing bay. Real-time data upload via optical fiber sa Intelligent Distribution Switch Master Station ay nag-enable ng remote operation.

​Short-Circuit Fault:​​
Ang rapid protection feature ng intelligent controller ay detects ang fault current at power flow sa loob ng 15ms at clears ang fault sa loob ng 25ms, ensuring normal line supply, preventing cascading tripping, at minimizing outage scope. Ang instantaneous characteristics (voltage, current, switch status) ay nag-control sa action characteristic ng permanent magnet actuator, shortening ang fault clearing time upang mabilis na isolate ang fault line. Simultaneously, ang controller ay transmits SIRMU action information via fiber sa monitoring center, allowing timely assessment ng product status at facilitating fault location at power restoration.

​Single-Phase Ground Fault:​​
Ang controller ay gumagamit ng zero-sequence current magnitude/phase at zero-sequence voltage magnitude/phase upang determine kung may fault sa load side ng SIRMU. Only para sa ground faults sa load side, ang controller ay issues a protection trip o alarm command at uploads fault information via fiber. Ang faults sa source side ay hindi nag-trigger ng actions mula sa controller ng SIRMU.

​3.2 Main Technical Challenges​

(1) Applying solid insulation technology at APG manufacturing process upang matiyak ang SIRMU reliability, long lifespan, at maintenance-free operation sa high-temperature at high-salt-fog environments.
(2) Utilizing an integrated, flexible design concept na combines ang high-voltage primary section ng circuit breaker sa secondary intelligent control section. Ang built-in combined current/voltage sensors ay nag-enable ng real-time acquisition ng primary voltage/current signals at switch status para sa flexible control ng breaker's actuator, optimizing vacuum interrupter operation.
(3) Rapid detection ng fault current at execution ng protection actions.

​Project Implementation:​​
Ang proyektong ito ay gumagamit ng solid insulated RMUs na may integrated intelligent control devices. Ang main switch ay gumagamit ng combination device na binubuo ng Permanent Magnet Actuated Vacuum Circuit Breaker (VCB) na may integrated Disconnector (DS) at Grounding Switch (ES). Equipped ng intelligent control system, ito ay performs automatic control functions kahit wala ang DMS coordination. Ang permanent magnet actuator ay nagbibigay ng high reliability at maintenance-free operation. Ang optical fiber communication ay nag-enable ng real-time collection ng lahat ng RMU operating parameters, simplifying remote power restoration at power fault analysis, at accumulating experience para sa smart grid terminal devices. Ang external stainless steel cabinet ay minimizes future maintenance.

​4 Conclusion​

Ang Intelligent Solid Insulated Ring Main Unit (SIRMU) ay isang ligtas, eco-friendly, stable, reliable, at highly intelligent next-generation RMU. Ito ay partikular na suitable para sa deployment sa harsh locations na characterized ng high altitude, extreme temperature variations, contamination, at humidity.