Как средното напрежение RMU подобрява надеждността на мрежата

Основна архитектура и функция на разпределителното устройство със средно напрежение в електроенергийното разпределение

Разпределително устройство пръстеновиден тип (RMU) в електроенергийното разпределение: Основна архитектура и интеграция

Устройствата за средно напрежение, известни още като RMUs, действат като компактни подстанции в пръстеновидни мрежови конфигурации и помагат за ефективното разпределение на електроенергия в градове и индустриални зони. Това, което ги отличава, е това, че те обединяват всичко в един модул – вакуумни прекъсвачи, превключватели под товар, както и различни видове контролно-измервателни уреди. Цялостната цел на тази конфигурация е да заема по-малко място на обекта, но при това да работи безпроблемно със съществуващата от десетилетия инфраструктура. За енергийни компании, които обновяват своите остарели мрежови системи, такова компактно решение става задължително, когато пространството е ограничено, а бюджетите – стеснени.

Системи за разпределение на средно напрежение: Предизвикателства и нуждата от надеждно комутиране

Мрежите с напрежение между 6,6 kV и 33 kV се сблъскват с най-различни проблеми, включително колебания на натоварването, опасни дъгови прескачания и онези неприятни каскадни повреди, които могат да изведат от строя цели системи. Днешните електрически мрежи се нуждаят от по-добро комутационно оборудване, способно да прекъсва тези масивни токове на повреда от 25 kA преди да причинят щети, като идеално би било да ги спира за по-малко от 50 милисекунди. Наскорошно проучване, публикувано в Доклада за стабилност на мрежата 2024, разкрива нещо доста шокиращо: повече от три четвърти от повредите в електрическите мрежи в гъсто населени градски райони се дължат на бавни времена за реакция при изолиране на повреди. Точно тук Разпределителните уреди с пръстенова схема (RMUs) оказват истинско влияние, тъй като техните бързи функции за прекъсване помагат да се преодолее този критичен недостатък в защитата.

Основни компоненти на среднонапрежителния RMU

Три подсистеми определят производителността на RMU:

• Вакуумни изключватели : Гаси дъги за ₠20 ms, използвайки вакуумни гасители с контролирано от магнитно поле действие
• Превключватели на товар : Осигурява безопасно поддържане без прекъсване на захранването на цялата фидерна линия
• Релета за защита : Мониторинг на параметри като ток (0,5–1250 A) и спадове на напрежението (₠85% от номиналното)

Скорошен анализ показва, че разпределителните уреди с цифрови релета намаляват грешното задействане с 63% в сравнение с електромеханичните модели, което повишава експлоатационната надеждност.

Стандартни конфигурации и принципи на работа

Повечето енергийни дружества използват разпределителни уреди с двойна шина и изолация със SF₆ или вакуум, съответстващи на стандарта IEC 62271-105. Тези системи наблягат на толерантност към повреди – при отказ на един фидер автоматизацията пренасочва захранването през алтернативни пътища в рамките на 300 ms. Типичните конфигурации осигуряват спад на напрежението <0,5% по време на превключване, отговаряйки на стандарта за качество на електроенергия EN 50160.

Локализация на повреди и бързо възстановяване на услугата с технологията на разпределителните уреди

Как разпределителните уреди за средно напрежение осигуряват прецизна локализация на повреди в пръстеновидни мрежи

Средното напрежение на RMU използва усъвършенствани сензори и прекъсвачи, за да открива повреди в рамките на 50 милисекунди – с 80% по-бързо от традиционните фидерни системи (Европейски институт за енергийни изследвания 2023). В пръстеновидни мрежи това позволява двупосочно изолиране на повредени кабелни сегменти, като същевременно се запазва стабилността на напрежението за незасегнатите зони.

Пренасочване на енергия и минимизиране на зоните с прекъсвания: Експлоатационни механизми в RMU

След откриване на повреда, превключвателите за товар пренасочват енергията чрез алтернативни пътища в рамките на 300 мс, ограничавайки ефекта от прекъсването до по-малко от 0,5% от свърzanите клиенти при типични повреди по линията. Автоматизираните контролери дават приоритет на критична инфраструктура, като болници, чрез динамично коригиране на пътищата на потока.

Статистически данни: Намалена честота на прекъсвания с внедряването на RMU в умни градове

Умните градове, използващи среднонапрежени РРУ, отчитат с 62% по-малко продължителни прекъсвания (>5 минути) в сравнение с радиални мрежи, според проучване от 2023 г. на 47 оператора на градски мрежи. Технологията подпомага мрежи с възстановяване и намалява експлоатационните разходи с 740 000 долара годишно на всеки 100 000 клиента (Ponemon 2023).

Конфигурация на пръстенова мрежа и динамично преустройство на мрежата

Ролята на разпределителните разединители в повишаване на надеждността чрез топология на пръстенова мрежа

Среднонапрежениите РРУ формират основата на устойчиво разпределение, като осигуряват пръстенови топологии на мрежите. Тези проекти предоставят резервни пътища за захранване, което позволява изолиране на повреди без прекъсване на услугата. За разлика от радиалните системи, мрежите въз основа на пръстен намаляват отделните точки на отказ – мрежите, използващи пръстени с подкрепата на РРУ, отчитат с 42% по-малко непланирани прекъсвания според проучване на IEC от 2022 г.

Превключващи и преустройствени възможности на РРУ по време на повреди в мрежата

При повреди РРУ автоматично преорганизират мрежата, като отварят или затварят прекъсвачи и превключватели на товара. Този двупосочен контрол пренасочва енергията за милисекунди, минимизирайки простоите. Например при повреда на трансформатор РРУ прехвърлят товара към съседни секции, докато изолират повреденото устройство.

Кейс Стъди: Устойчивост чрез РРУ в гъсто населени азиатски мегаполиси

Районът Шибуя в Токио инсталира 48 среднонапрежени РРУ преди сезона на тайфуни през 2023 г., намалявайки продължителността на прекъсванията с 79%, въпреки увеличение на повредните събития с 35%. Подобна стратегия в Сеул намали простоите по време на бури с 62%, както е документирано в анализ на устойчивостта на градските електроенергийни системи .

Експлоатационни предимства на двупосочното управление на мощностния поток чрез РРУ

Съвременните РРУ поддържат обратен поток на мощност, което е от съществено значение за интегриране на слънчеви ферми и центрове за зареждане на ЕП. Тази възможност позволява балансиране на натоварването и осигурява място за децентрализирана генерация, подпомагайки оптимизацията на разпределителните мрежи в плановете за енергиен преход.

Интегрирани функции за защита срещу електрически повреди

Защита срещу къси съединения и претоварвания: Основни функции на разпределителни уреди за средно напрежение (RMU)

Разпределителните уреди за средно напрежение (RMU) осигуряват защита на мрежите чрез многослойна защита. Модулите за откриване на дъгови повреди идентифицират опасни дъги в рамките на 3 милисекунди ( Fuji Electric 2023 ), докато термомагнитните предпазители обработват токове на повреда до 25 kA. Този двоен подход гарантира <3% спад на напрежението при преходни претоварвания, осигурявайки непрекъснатост за апаратура по-надолу по веригата.

Подобрено откриване на повреди с интегрирани релета за защита в RMU

Релета с микропроцесор анализират токови диференциали и хармонични модели, постигайки точност от 99,2% при разграничаването на истински повреди от преходни върхове (IEC 62271-2023). В сравнение с електромеханичните релета, те намаляват ложните задействания с 47%. Функцията за самостоятелно тестване проверява цялостта на релето на всеки 15 минути, осигурявайки постоянна готовност.

Балансиране на висока надеждност и сложност при координирането на защитата в RMU

Напредналият RMU използва зоново селективно свързване за координиране на защитата в различните сегменти, като намалява общото време за отстраняване на повреда с 58%, запазвайки при това селективното изключване – критично за мрежи с повече от осем захранващи точки. Логически блокове, съвместими с IEC 61850, управляват настройките в над 15 различни сценария без ръчно вмешателство, опростявайки експлоатацията.