Защо е важен RMU за съвременните електрически мрежи

Основни принципи на RMU: основна функционалност и роля при средно напрежение

Какво представлява RMU? Дефиниция, ключови компоненти и обхват на експлоатация

Разпределителната главна единица, обикновено известна като RMU, служи като компактна система за превключващи устройства, затворена в метален корпус. Тези единици управляват, защитават и изолират мрежите за разпределение на средно напрежение, които обикновено работят в диапазона от 10 kV до 35 kV. Вътре в тези корпуси се намират няколко ключови компонента, които работят заедно: вакуумни прекъсвачи спират разпространението на повреди, изолатори позволяват на техниците да работят безопасно върху оборудването, предпазители с ограничена токова способност защитават срещу прекомерни токове, а всички свързани кабели остават надлежно изолирани в самата единица. Това, което прави тази конфигурация толкова ценна, е нейната минимална заемана площ при едновременното осигуряване на безопасността на работниците по време на експлоатация. Затова много градове я инсталират на тесни места като централни подстанции в градските райони, фабрики, които имат нужда от надеждно електрозахранване, или в точки за свързване на вятърни и слънчеви електроцентрали. Освен това, тъй като поддържат както радиални, така и кръгови мрежови конфигурации, операторите получават възможност бързо да локализират проблеми и да пренасочват електрическия поток при нужда, което е от особено значение за поддържането на непрекъснато доставяне на електроенергия.

Как РМУ осигуряват надеждно разпределение по кръгова мрежа при 11 кВ/33 кВ

Разпределителните уредби с кръгова конфигурация (Ring Main Units) действат като интелигентни възли в среднонапрежението кръгови мрежи, използвайки два отделни източника на електрозахранване, за да осигурят резервни възможности. При работа на обичайните нива за разпределение – около 11 kV или 33 kV – тези уредби откриват проблеми като прекъснати кабели или повредени трансформатори обикновено за 100–300 милисекунди. Това, което ги прави наистина ефективни, е способността им да изключват само повредения участък, без да нарушават работата на цялата система. Останалата част от мрежата поема товара, намирайки алтернативни маршрути за доставка на електроенергия, така че услугата остава активна дори при възникване на проблеми. Този вид резервност „N минус едно“ превръща обикновените електрически мрежи в нещо, приличащо на самовъзстановяващи се системи. За места, където непрекъснатата работа е от първостепенно значение – например болници, които използват оборудване за поддръжка на живота, центрове за обработка на данни, изпълняващи критични приложения, или фабрики, произвеждащи стоки, изискващи постоянно наблюдение, – прекъсването на електрозахранването не е просто неудобство. Според проучване на Института Понемон, публикувано през 2023 г. относно прекъсванията в центровете за обработка на данни, бизнесът може да загуби над 740 000 щатски долара всеки час, когато дейността му спре.

Надеждност, задвижвана от RMU: Локализация на неизправности, безопасност и устойчивост на системата

Бързо откриване на неизправности и автоматично секциониране

Съвременните разпределителни уредби (RMU), оборудвани с микропроцесорни релета за защита, могат да откриват къси съединения и земни повреди почти мигновено, обикновено за няколко милисекунди. Тези интелигентни системи след това изключват само проблемната част от мрежата, като оставят всичко останало в нормална експлоатация. Например повреден кабел се изолира за по-малко от половин секунда, а захранването се възстановява автоматично чрез друг път в пръстеновидната мрежа. Традиционните радиални конфигурации просто не могат да се мерят с такава производителност. Според някои нови проучвания на специалистите по надеждност на електрическите мрежи този подход намалява прекъсванията на захранването с около 80 %. Ключовата предимство на тези системи е способността им да различават временни смущения, които изчезват сами по себе си, от истински проблеми, изискващи вмешателство. Когато нещо се възстанови автоматично, системата ще опита повторно включване. Ако обаче проблемът продължава да съществува, тя блокира съответния участък и изпраща предупреждения дистанционно. Това означава по-бързо отстраняване на повредите, по-малко износване на оборудването и по-малко главоболия за персонала, работещ както в промишлени зони, така и в градските електрически мрежи, където непрекъснатото захранване има най-голямо значение.

Защита на трансформатори, кабели и персонал чрез интегрирани разпределителни устройства

Разпределителните модулни уреди (RMU) предлагат няколко нива защита както за инфраструктурата, така и за персонала, който работи около тях. Вакуумните прекъсвачи могат да спрат повредни токове само за три периода, което помага за защита на трансформаторите и подземните кабели от излишно термично повреждане. Вътре в тези уреди се намират газоизолирани секции, обикновено изпълнени с SF6 или технология на чист въздух. Тези компартименти ефективно задържат енергията от дъгата, намалявайки опасното ниво на излагане за техническия персонал с около 60 % в сравнение с по-старите въздушноизолирани системи, според стандарти на IEEE от 2023 г. При земни повреди системите за откриване се активират достатъчно рано, за да регистрират проблемите с изтичане към земята, преди те да започнат да разрушават изолационните материали. Освен това са налични механични и електрически блокировки, които предотвратяват случайния контакт с тоководещи компоненти. И нека не забравяме и дистанционното управление. Възможността за включване и изключване от разстояние означава по-малко посещения в опасни зони, което прави цялата операция по-безопасна като цяло, без значително забавяне на времето за реагиране.

RMU-тата в еволюцията на интелигентните мрежи: интеграция на Интернета на нещата и дистанционно управление

Мониторинг в реално време, телеметрия и съвместимост с SCADA

Съвременните RMU вече се доставят с IoT сензори и стандартни комуникационни протоколи като IEC 61850 и DNP3, които осигуряват телеметрия в реално време. Тези системи предават важни данни, като показания за товарния ток, измервания на температурата, признаци на частичен разряд и общото състояние на оборудването директно към SCADA системи и други софтуерни решения за управление на електрическата мрежа. Вземете за пример термичния мониторинг. Според „Grid Operations Journal“ от миналата година той открива необичайни проблеми с прегряването на проводниците приблизително с 68 % по-бързо в сравнение с традиционните ръчни термографски проучвания. Това ранно откриване позволява проактивно балансиране на товарите и предотвратяване на претоварвания, преди те да се случат. Когато SCADA системите са правилно интегрирани, операторите могат да извършват сигурни дистанционни превключвания. Това означава, че никой не е принуден да посещава физически обекта за редовни настройки на системата или при аварийни ситуации, изискващи изолация на оборудването. В резултат средното време за отстраняване на прекъсванията на електрозахранването в градовете се съкращава с около 40 % в сравнение с периода преди внедряването на тези технологии.

Възможност за предиктивно поддръжка и готовност за дигитален двойник

Разпределителните модулни уреди (RMU), оборудвани с технология за Интернет на нещата (IoT), събират подробна експлоатационна информация, която прави възможно предиктивното поддръжане. Когато анализираме параметри като вибрации, промени в температурата и частични разряди, тези измервания всъщност могат да открият възникващи проблеми в компоненти като прекъсвачи, изолатори и фарфорови стълбове още дълго преди пълното им повреждане. Някои електроснабдителни компании съобщиха през 2023 г., че техните графици за поддръжка, базирани на алгоритми, помогнали средно да се удължи експлоатационният живот на RMU-тата с около седем години. Особено интересно е как тези данни подпомагат и технологията за цифрови двойници. Тези виртуални модели позволяват на инженерите да визуализират как електроенергийната мрежа би реагирала при различни сценарии. Например, когато производството на слънчева енергия внезапно нарасне или натоварването се промени неочаквано, операторите могат първо да протестират своите планове за реагиране във виртуалната среда. Този подход им помага да оптимизират защитните системи и да управляват около 35 % повече възобновяеми енергийни източници, без да застрашават стабилността на мрежата.

Стратегическо разполагане на RMU в урбани, индустриални и възобновяеми инфраструктурни обекти

Разпределителните главни уредби (RMU) се монтират там, където са най-необходими, за да се справят с различни проблеми, свързани с надеждността, ограниченията в пространството и ежедневната експлоатация на съвременните електрически мрежи. Градовете извличат значителна полза от тях, тъй като малките им размери и модулната конструкция позволяват по-бързо модернизиране на трансформаторните подстанции в натоварените центрове на градовете. Времето за инсталиране намалява приблизително с 30 % в сравнение с традиционните методи, което означава по-малко прекъсвания на електроснабдяването за хората, живеещи в гъсто населени райони. Промишлените обекти също разчитат на RMU при превключване между обикновената мрежова електроенергия и резервни източници, като дизелови генератори или системи за акумулиране на енергия в батерии. Това помага производството да протича непрекъснато и без неочаквани спирания, които водят до финансови загуби. При проекти за възобновяема енергия – например слънчеви ферми, свързани с основната мрежа, или вятърни микромрежи – RMU играят ключова роля при управлението на двупосочния поток на енергия, поддържането на стабилно напрежение дори при промени в метеорологичните условия и осигуряването на възможност за автономна работа на отделни части от мрежата, ако това се наложи. Обобщено казано, тези уредби правят цялата електроенергийна система по-устойчива, намаляват дългосрочните разходи за поддръжка приблизително с 15 % и допринасят за адаптирането на съществуващата инфраструктура към изискванията на новите „умни“ електрически мрежи. Затова много експерти считат RMU за основни градивни елементи при създаването на гъвкави и екологично устойчиви мрежи за разпределение на електроенергия.