اخبار

صفحه اصلی >  اخبار

چگونه یک واحد کلیدزنی میان‌ولتاژ (RMU) قابلیت اطمینان شبکه را افزایش می‌دهد

Nov 07, 2025

معماری اصلی و عملکرد واحد حلقه‌ای ولتاژ متوسط در توزیع انرژی الکتریکی

واحد حلقه‌ای (RMU) در توزیع برق: معماری اصلی و یکپارچه‌سازی

واحدهای میان ولتاژ حلقه ای، که به اختصار RMU نامیده می‌شوند، به عنوان پست‌های فشرده در سیستم‌های شبکه حلقه‌ای عمل می‌کنند و به توزیع کارآمد برق در سرتاسر شهرها و مناطق صنعتی کمک می‌کنند. آنچه این واحدها را متمایز می‌سازد، قرار دادن تمام اجزای لازم در یک واحد است که شامل قطع‌کننده‌های خلاء، کلیدهای قطع بار و انواع تجهیزات نظارتی می‌شود. هدف اصلی این طراحی، اشغال فضای کمتر در محل نصب است، در حالی که به‌طور کامل با زیرساخت‌های قدیمی موجود سازگار عمل می‌کند. برای شرکت‌های توزیع برق که در تلاش برای به‌روزرسانی سیستم‌های شبکه دهه‌ها قبلی خود هستند، این نوع راه‌حل فشرده زمانی که فضا محدود و بودجه تنگ است، ضروری می‌شود.

سیستم‌های توزیع میان ولتاژ: چالش‌ها و نیاز به کلیدزنی قابل اعتماد

شبکه‌های ولتاژ که در محدوده ۶٫۶ کیلوولت تا ۳۳ کیلوولت کار می‌کنند، با انواع مشکلاتی از جمله نوسانات بار، قوس‌های الکتریکی خطرناک و خطاهای زنجیره‌ای مخربی که می‌توانند کل سیستم را متوقف کنند، مواجه هستند. شبکه‌های الکتریکی امروزی به تجهیزات قطع‌کننده بهتری نیاز دارند که بتوانند جریان‌های اتصال کوتاه بالا به میزان ۲۵ کیلوآمپر را قبل از ایجاد خسارت قطع کنند و ایده‌آل آن است که این قطع در عرض تنها ۵۰ میلی‌ثانیه انجام شود. یک مطالعه اخیر که در گزارش پایداری شبکه ۲۰۲۴ منتشر شده، یافته جالبی را آشکار کرده است: در واقع بیش از سه‌چهارم خرابی‌های شبکه در مناطق شهری شلوغ، ناشی از زمان پاسخ‌دهی کند در هنگام قطع خطاهاست. دقیقاً در اینجا واحدهای حلقه‌ای (RMU) تفاوت واقعی ایجاد می‌کنند، چرا که ویژگی قطع سریع آنها به پُر کردن این شکاف حیاتی در حفاظت کمک می‌کند.

اجزای کلیدی RMU میان‌ولتاژ

سه زیرسیستم عملکرد RMU را تعیین می‌کنند:

  • شکسته‌کننده‌های خلاء : خاموش‌کردن قوس در ₠۲۰ میلی‌ثانیه با استفاده از قطع‌کننده‌های خلاء کنترل‌شده توسط میدان مغناطیسی
  • کلیدهای قطع بار : امکان تعمیر و نگهداری ایمن بدون قطع برق کل فیدرها را فراهم می‌کند
  • رله‌های حفاظت : پارامترهایی مانند جریان (0.5 تا 1250 آمپر) و افت ولتاژ (₠85% نامی) را نظارت می‌کند

تحلیل‌های اخیر نشان می‌دهد دستگاه‌های RMU مجهز به رله‌های عددی نسبت به مدل‌های الکترومکانیکی، خطای قطع غیرضروری را تا 63٪ کاهش می‌دهند و در نتیجه قابلیت اطمینان عملیاتی را افزایش می‌دهند.

پیکربندی‌های استاندارد و اصول عملیاتی

اکثر شرکت‌های توزیع برق از دستگاه‌های RMU با سیستم دو شینه و عایق‌بندی SF₆ یا خلاء استفاده می‌کنند که مطابق با استاندارد IEC 62271-105 هستند. این سیستم‌ها بر تحمل خطا تأکید دارند — هنگامی که یک فیدر دچار خرابی می‌شود، سیستم اتوماسیون ظرف مدت 300 میلی‌ثانیه برق را از مسیرهای جایگزین هدایت می‌کند. رایج‌ترین پیکربندی‌ها در حین انتقال، افت ولتاژ کمتر از 0.5٪ را حفظ می‌کنند و این امر مطابق با استاندارد کیفیت توان EN 50160 است.

GPR1-24气体绝缘环网柜-详情图8.jpg

جداکردن خطا و بازیابی سریع خدمات با فناوری RMU

چگونه دستگاه‌های RMV متوسط ولتاژ ایزوله‌سازی دقیق خطا را در شبکه‌های حلقوی ممکن می‌سازند

رگولاتورهای ولتاژ متوسط (RMU) از سنسورهای پیشرفته و کلیدهای قطع‌کننده برای تشخیص خطا در عرض ۵۰ میلی‌ثانیه استفاده می‌کنند که ۸۰٪ سریع‌تر از سیستم‌های فیدر سنتی است (موسسه تحقیقات برق اروپا، ۲۰۲۳). در شبکه‌های حلقه‌ای، این امکان را فراهم می‌کند که بخش‌های آسیب‌دیده کابل به صورت دوطرفه جدا شوند و در عین حال پایداری ولتاژ در مناطق بدون آسیب حفظ شود.

هدایت مجدد توان و کاهش مناطق قطعی: مکانیسم‌های عملیاتی در RMUها

پس از تشخیص خطا، کلیدهای قطع‌کننده بار، توان را در عرض ۳۰۰ میلی‌ثانیه از طریق مسیرهای جایگزین هدایت می‌کنند و تأثیر قطعی را در هنگام خرابی‌های معمولی خط، به کمتر از ۰٫۵٪ از مشترکان متصل محدود می‌سازند. کنترل‌کننده‌های اتوماسیون با تنظیم پویای مسیرهای جریان، زیرساخت‌های حیاتی مانند بیمارستان‌ها را اولویت‌بندی می‌کنند.

شواهد آماری: کاهش فراوانی قطعی با به‌کارگیری RMU در شهرهای هوشمند

شهرهای هوشمندی که از RMUهای ولتاژ متوسط استفاده می‌کنند، در مقایسه با شبکه‌های شعاعی، ۶۲ درصد تعداد وقفه‌های طولانی‌مدت (بیش از ۵ دقیقه) کمتری گزارش داده‌اند، بر اساس نظرسنجی سال ۲۰۲۳ از ۴۷ اپراتور شبکه شهری. این فناوری از شبکه‌های خودتعمیرکننده پشتیبانی می‌کند و هزینه‌های عملیاتی را به میزان ۷۴۰ هزار دلار در سال برای هر ۱۰۰٫۰۰۰ مشترک کاهش می‌دهد (Ponemon 2023).

پیکربندی شبکه حلقه‌ای و بازپیکربندی پویای شبکه برق

نقش واحد‌های حلقه‌ای در افزایش قابلیت اطمینان از طریق توپولوژی شبکه حلقه‌ای

واحد‌های ولتاژ متوسط (RMU) با امکان‌پذیر کردن توپولوژی‌های شبکه حلقه‌ای، ستون فقرات توزیع مقاوم را تشکیل می‌دهند. این طراحی‌ها مسیرهای انتقال انرژیِ ذخیره‌ای فراهم می‌کنند و اجازه می‌دهند قطعی ناشی از خطا بدون وقفه در تامین خدمات انجام شود. برخلاف سیستم‌های شعاعی، شبکه‌های مبتنی بر حلقه نقاط تکی خرابی را کاهش می‌دهند — شبکه‌هایی که از حلقه‌های پشتیبانی‌شده توسط RMU استفاده می‌کنند در مطالعه IEC سال ۲۰۲۲، ۴۲ درصد وقفه‌های برنامه‌ریزی‌نشده کمتری داشتند.

قابلیت‌های سوئیچینگ و بازپیکربندی واحد‌های حلقه‌ای در طول خطاهای شبکه

در هنگام خرابی، RMU ها به طور خودکار شبکه را با باز کردن یا بستن قطع کننده های مدار و سوئیچ های بار دوباره تنظیم می کنند. اين کنترل دو طرفه قدرت را در عرض ميلي ثانيه تغییر ميدهد و زمان توقف را به حداقل مي رسونه به عنوان مثال، در طول خرابی ترانسفورماتور، RMU بار را به بخش های مجاور منتقل می کند در حالی که واحد معیوب را جدا می کند.

مطالعه موردی: انعطاف پذیری فعال شده توسط RMU در بزرگشهر های آسیایی با تراکم بالای جمعیت

منطقه شیبویای توکیو پیش از فصل طوفان 2023 48 دستگاه ولتاژ متوسط را مستقر کرد و مدت قطع برق را با وجود افزایش 35 درصدی وقایع نقص، 79 درصد کاهش داد. یک استراتژی مشابه در سئول زمان توقف مربوط به طوفان را 62 درصد کاهش داد، همانطور که در یک گزارش مستند شده است. تجزیه و تحلیل انعطاف پذیری شبکه سیستم های برق شهری .

مزایای عملیاتی مدیریت جریان برق دو طرفه از طریق RMU

RMU های مدرن از جریان برق معکوس پشتیبانی می کنند که برای ادغام مزارع خورشیدی و مراکز شارژ EV ضروری است. این قابلیت امکان تعادل بار را فراهم می کند و تولید غیرمتمرکز را در اختیار دارد و از بهینه سازی شبکه توزیع در برنامه های انتقال انرژی پشتیبانی می کند.

توابع حفاظتی یکپارچه در برابر اشکالات الکتریکی

حفاظت در برابر اتصال کوتاه و اضافه‌بار: عملکردهای اصلی واحد‌های کلیدزنی ولتاژ متوسط (RMU)

واحد‌های کلیدزنی ولتاژ متوسط (RMU) شبکه‌ها را از طریق حفاظت چندلایه محافظت می‌کنند. ماژول‌های تشخیص خطا در قوس الکتریکی، قوس‌های خطرناک را در عرض ۳ میلی‌ثانیه شناسایی می‌کنند ( Fuji Electric 2023 )، در حالی که مکانیسم‌های قطع حرارتی-مغناطیسی جریان‌های خطا تا ۲۵ کیلوآمپر را مدیریت می‌کنند. این رویکرد دوگانه باعث می‌شود نوسان ولتاژ در اضافه‌بارهای گذرا کمتر از ۳٪ باشد و پیوستگی تغذیه تجهیزات پایین‌دست حفظ شود.

تشخیص بهبودیافته خطا با رله‌های حفاظتی یکپارچه در واحد‌های RMU

رله‌های مبتنی بر میکروپروسسور، دیفرانسیل جریان و الگوهای هارمونیکی را تحلیل می‌کنند و دقت ۹۹٫۲٪ در تشخیص خطاها از نوسانات گذرا را فراهم می‌آورند (IEC 62271-2023). در مقایسه با رله‌های الکترومکانیکی، این رله‌ها خطاهای قطع ناخواسته را ۴۷٪ کاهش می‌دهند. قابلیت خودآزمایی هر ۱۵ دقیقه یکبار صحت رله را تأیید می‌کند و آمادگی مداوم آن را تضمین می‌کند.

تعادل بین قابلیت اطمینان بالا و پیچیدگی در هماهنگی حفاظتی واحد‌های RMU

RMUهای پیشرفته از قفل‌بندی انتخابی منطقه‌ای برای هماهنگی حفاظت در سراسر بخش‌ها استفاده می‌کنند و زمان کلی تخلیه را تا 58٪ کاهش می‌دهند، در عین حال عملکرد انتخابی قطع را حفظ می‌کنند—ویژگی‌ای حیاتی در شبکه‌هایی با بیش از هشت نقطه تغذیه. موتورهای منطقی سازگار با IEC 61850 بدون دخالت دستی تنظیمات را در بیش از 15 سناریو مدیریت می‌کنند و عملیات را ساده‌سازی می‌نمایند.