Implementatieschema voor het installeren van bliksemafleiders of spanningstransformatoren in gasgeïsoleerde ringhoofdunits

Volgens het isolatietype kunnen ringkasten (RMUs) worden ingedeeld in gasgeïsoleerd of luchtgeïsoleerd. De eerste categorie heeft primaire schakelcomposant in een verzegelde metalen behuizing gevuld met laagdruk gas (voornamelijk SF₆ of menggassen) als isolatiemiddel, en gebruikt kabelterminals voor in- en uitgaande lijnen. Vanwege de superieure isolatie, compacte grootte en modulaire ontwerp, worden ze wijdverspreid gebruikt in 10kV buitenverdelingsstations en prefab transformatorstations. Echter, hun volledig geïsoleerde en compacte aard beperkt de toepasbaarheid in bepaalde typische stationsindelingen.

​1 Problemen met gasgeïsoleerde RMUs​

Figuur 1 illustreert een typisch distributiestationontwerp, waarbij de belastschakelaar-fuse combinatiekast een bliksemafleider vereist, en de spanningstransformator (VT) kast twee 10/0.1/0.22kV gegoten hars VTs nodig heeft. Als projecten gasgeïsoleerde RMUs zoals Schneider's RM6 of ABB's Safenng kiezen, kunnen de ontwerpeisen niet volledig worden voldaan.

​1.1 Moeilijkheden bij het installeren van afleiders in belastschakelaar-fuse kasten​

Voor belastschakelaar inkomende/uitgaande kasten bieden beide merken voldoende ruimte in de kabelcompartimenten met Type-C bushings (IEC 60137-compliant), waardoor plug-in T-type kabelaccessoires en plug-in afleiders kunnen worden geïnstalleerd. In belastschakelaar-fuse kasten:

• ​Safenng: Horizontaal gemonteerde fuses (Figuur 2) behouden de kabelruimte, waardoor het installeren van plug-in afleiders mogelijk is.
• ​RM6: Verticaal gemonteerde fuses (Figuur 3) nemen kabelruimte in beslag, met Type-A bushings die de accessoires beperken tot elleboog/rechte types. Er is geen ruimte voor plug-in afleiders, en er zijn geen marktgerijpte afleiders beschikbaar die compatibel zijn met elleboog/rechte accessoires.

​1.2 Moeilijkheden bij het installeren van VTs in VT kasten​

Standaard VT kasten vereisen drie HV fusie-eenheden en twee single-phase VTs in een V-verbinding (dubbele winding, 10/0.1kV voor meetdoeleinden, 10/0.22kV voor energievoorziening; ≥1000VA secundaire uitvoer). Luchtgeïsoleerde RMUs (bijv. Schneider SM6) bieden voldoende ruimte (500×840×950mm). Daarentegen hebben gasgeïsoleerde RMUs compacte kabelcompartimenten (~400×350×700mm), onvoldoende voor kabelaccessoires, verbindingssnoeren, blootgestelde fuses, VTs of 125mm fase-tot-fase/aarde-clearance.

Fabrikanten voegen vaak een lege kast naast de belastschakelaarkast toe om VTs en fuses te huisvesten, verbonden via kabels. Dit compromitteert echter:

• Veiligheid tijdens VT onderhoud door gebrek aan mechanische interlocks.
• Compactheid en esthetiek van buitenshuis stations.

​2 Oplossingen voor het installeren van bliksemafleiders​

​2.1 Weglaten van afleiders​

DL/T 620-1997 Bescherming tegen overspanning en isolatiecoördinatie voor wisselstroominstallaties stelt afleiders voor kabels >50m verbonden met bovenleidingen. Voor ≤50m kabels kunnen afleiders aan één uiteinde worden geïnstalleerd. Echter, de norm eist niet expliciet afleiders op plug-in kabelkoppen van 10kV gasgeïsoleerde RMUs.

Moderne stedelijke gebouwen hebben uitgebreide bliksemschermen, wat de risico's van blikseminslagen vermindert. Verbindingen met bovenleidingen zijn zeldzaam in steden, waardoor directe bliksemslagen op kabelkernen onwaarschijnlijk zijn. Internationale praktijken (bijv. T-type afleideraccessoires) worden vaak weggelaten in stedelijke gebieden. Gasgeïsoleerde RMUs in Zhejiang Provincie werken jarenlang betrouwbaar zonder afleiders. Daarom kunnen afleiders worden weggelaten voor stedelijke gasgeïsoleerde RMU stations.

​2.2 Selectiecriteria voor afleiders​

Voor stedelijke/rurale netwerken met bovenleiding-verbonden kabels >50m moeten afleiders worden geïnstalleerd. Voor pure belastschakelaareenheden volstaan de meeste producten. Voor ​belastschakelaar-fuse eenheden, specificeer horizontaal gerangschikte fuses om ruimte voor afleiders te reserveren, om problemen met retrofits te vermijden.

​3 Oplossingen voor het installeren van spanningstransformatoren​

Miniaturisering van VT kasten vereist de oplossing van elektrische isolatie en ruimtebeperkingen.

​3.1 Elektrische isolatie oplossen​

Het gebruik van standaard fuses/VTs van luchtgeïsoleerde RMUs in gasgeïsoleerde compartimenten schendt de clearancenormen. De oplossing is het gebruik van isolatie-compatibele componenten, zoals de JSZV16-10R VT. Kenmerken zijn:

• Geïntegreerde Amerikaanse-stijl kabelaccessoires voor volledige isolatie.
• Ingebouwde vervangbare fuses aan de HV terminals.
• Genoteerde spanning: 10/0.1/0.22kV.

​Bedradingsschema:

• Belastschakelaarkant: Europese-stijl aanraakbare T-type accessoires.
• VT-kant: Amerikaanse-stijl 20kV aanraakbare elleboogaccessoires (compatibel met VT fuses).
• Figuur 4 toont de VT en Amerikaanse-stijl accessoires.

Alle componenten zijn volledig geïsoleerd en aanraakbaar. De beperking is de grootte van de JSZV16-10R VT (ontworpen voor compacte buiten-RMUs), wat de 220V uitvoer beperkt tot ≤2×400VA—voldoende voor DC batterijladen en verlichting.

​3.2 Ruimtebeperkingen oplossen​

Geverifieerde indelingen bevestigen onvoldoende ruimte voor VTs met kabelaccessoires. Twee oplossingen werden getest:

1. ​Topgeplaatste VT-doos: Externe kabels en onveilige VT-onderhoud (schending van interlocks).
2. ​Ondergeplaatste VT-basis (geïmplementeerd)​:
• Verlengt het kabelcompartiment naar beneden.
• Hoogte: 400mm, compatibel met 700mm-hoge kabelcompartimenten.
• Maakt mechanische interlocking voor onderhoud mogelijk.

​Resultaat: Dit ontwerp garandeert veilige installatie en onderhoud terwijl de compactheid van gasgeïsoleerde RMUs wordt behouden.