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

1 Pagkakakilala​

Ang mga rehiyong pantubig 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, mabawasan ang mga brownout dahil sa maintenance ng mga aparato, at iwasan ang mga aksidente dahil sa pagtatapos ng buhay ng mga aparato 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, pagtutugon sa kapaligiran, intelligence, at mas maunlad na reliabilidad ng suplay ng kuryente.

Kasalukuyan, higit sa 90% ng medium-voltage Ring Main Units (RMUs) ay gumagamit ng SF₆ gas bilang insulating medium. Ang SF₆ gas ay chemically napakastable, mayroong excellent insulation at arc-quenching properties, at malawakang ginagamit sa mga power equipment. Ang SF₆ gas-insulated switchgear ay compact. Gayunpaman, ang SF₆ gas ay nagliliquefy sa mababang temperatura, bumababa ang kanyang insulation at arc-extinguishing capabilities. Sa mataas na temperatura, ito ay nagdecompose sa highly toxic byproducts, nagpapahamak 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 kilala sa internasyonal bilang isa sa anim na pangunahing greenhouse gases; mula sa perspektibo ng kapaligiran, ang kanyang paggamit ay dapat bawasan o alisin. Ang disenyo ng Solid Insulated Ring Main Unit ay nagsisilbing pundamental na nag-eeliminate ng pangangailangan para sa SF₆ gas, nagbibigay ng pundamental na guarantee para sa emission reduction at environmental protection sa sektor ng distribution network, na sumasalamin sa mga pangangailangan ng kapaligiran.

Ang Intelligent Solid Insulated Ring Main Unit (SIRMU) para sa extension ng distribution network 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 sumasaklaw sa lahat ng mga 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 kumakatawan sa 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 mga live parts ng main circuit ng medium-voltage switchgear gamit ang solid materials, o paglipat ng mataas na electric field intensity sa interior ng solid insulating material. Ito ay nagbibigay ng kakayahan sa solid material na makatitiis ng mas mataas na potentials, kaya nababawasan ang 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 module 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 katangian ay kasama ang full insulation, full sealing, modularity, compact size, at intelligence. Ang SIRMUs ay nagpapakita ng significantly superior performance kumpara sa SF₆ RMUs sa pagresist sa harsh environments tulad ng extreme cold, mataas na altitude, humidity, at malakas na hangin/buhangin. May fully sealed, waterproof design na walang exposed high-voltage conductors, sila 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 din 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 maaaring conveniently mag-perform ng mga functions na tradisyonal na kinakailangan ng ilang devices.

Ang structural design ng SIRMU ay sumasalamin sa mga pangangailangan ng modern resilient smart grids. Ito ay gumagamit ng rapid algorithms upang bigyan ang circuit breakers ng fast tripping capabilities, nagbibigay ng quick isolation ng faulty lines at effectively preventing cascading tripping. Equipped ng single-phase ground fault protection system, ito ay nagbibigay ng online detection ng mga ganitong 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 totally 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 sa size, light sa 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 suporta sa multiple communication protocols, ay nagpapadali ng 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 ito para sa SF₆ gas-insulated RMUs. Ang insufficient production process control ay significantly nagdudulot ng mas mataas na 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 kanyang vacuum interrupter ay nakuha sa pamamagitan ng multiple media, kasama ang epoxy, silicone rubber, at hangin. 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 umaabot sa 5-6 times ng air. Upang makamit ang lakas na ito, kailangan ng strict control sa molding process—optimal temperature at pressure—kasama ang pag-ensure ng material degassing at venting sa panahon ng molding upang iwasan ang entrapped micro-bubbles. Kung hindi, ito ay hindi lamang nagbabawas ng insulation strength kundi nagdudulot din ng uneven electric field distribution, nagdudulot ng mas mataas na partial discharge (PD) activity at operational risks. Ang interfacial treatment ay nagbibigay ng sapat na interfacial insulation strength under stress, thermal cycling, etc., na nagpaprevent ng insulation failure. Ang reliable detection methods para sa interface quality ay necessary. Kasalukuyan, ang PD measurement, X-ray inspection, at lightning impulse tests ay maaaring accurately assess ang interfacial insulation strength.

Ang paggamit ng X-ray inspection bilang factory test ay nagpaprevent ng mga defect tulad ng bubbles, pores, o cracks sa solid insulation assemblies at nagbibigay ng tiyak 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 posisyon. Ang paggawa ng PD measurements ay nagpaprevent ng PD inception at extinction sa weaknesses o defects sa insulation ng SIRMU dahil sa mataas na 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 operasyon ng distribution grid at analysis ng advanced domestic at international equipment, in-consider ang 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 inilapat sa orihinal na site. Ang dual-power supply configuration ay ginamit, nagpapahalaga sa intelligent functions ng SIRMU para sa rapid 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 phones ng maintenance personnel. Ang paggamit ng master station monitoring platform ay nagbibigay ng data statistics at fault analysis.

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

• Batay sa orihinal na RMU scheme at in-consider ang user importance, ang power ay isinasupply via dual incoming lines. Sa normal na operasyon, 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, nagbibigay ng communication power. Ang PT ay maaaring switch in/out gamit ang DS sa PT bay, allowing PT o line maintenance nang walang kailangan ng complete SIRMU outage.
• Ang paggamit ng CB-type SIRMUs ay nagbibigay ng multiple interruptions ng short-circuit fault currents. Kumpara sa fuse protection, aside sa pag-eliminate ng inconvenience at waste ng fuse replacement, ito ay nagbibigay ng comprehensive short-circuit protection coverage sa pamamagitan ng 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. Ang real-time data upload via optical fiber sa Intelligent Distribution Switch Master Station ay nagbibigay ng remote operation.

​Short-Circuit Fault:​​
Ang rapid protection feature ng intelligent controller ay nag-detect ng fault current at power flow sa loob ng 15ms at cleared 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 nagbibigay ng control sa action characteristic ng permanent magnet actuator, shortening ang fault clearing time upang quickly isolate ang fault line. Simultaneously, ang controller ay nag-transmit ng 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 matukoy kung may fault sa load side ng SIRMU. Tanging para sa ground faults sa load side ang controller ay nag-issue ng protection trip o alarm command at nag-upload ng fault information via fiber. Ang faults sa source side ay hindi nag-trigger ng actions mula sa controller ng SIRMU na ito.

​3.2 Main Technical Challenges​

(1) Ang pag-apply ng 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) Ang paggamit ng integrated, flexible design concept na nag-combine ng high-voltage primary section ng circuit breaker at secondary intelligent control section. Ang built-in combined current/voltage sensors ay nagbibigay ng real-time acquisition ng primary voltage/current signals at switch status para sa flexible control ng breaker's actuator, optimizing ang vacuum interrupter operation.
(3) Ang 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 nag-perform ng 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 nagbibigay ng real-time collection ng lahat ng RMU operating parameters, simplifying ang remote power restoration at power fault analysis, at accumulating experience para sa smart grid terminal devices. Ang external stainless steel cabinet ay nagminimize ng 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.