مونتاژ RMU چگونه توزیع برق را بهبود می‌بخشد

درک مونتاژهای RMU در شبکه‌های توزیع متوسط فشار

اصول کار و اجزای RMU

واحد حلقه‌ای (RMU) چندین مؤلفه از جمله قطع‌کننده‌ها، مجزاکننده‌ها و رله‌های محافظتی را در یک پوسته فشرده که با گاز عایق پر شده است، ترکیب می‌کند. این واحدها بهترین عملکرد خود را در محدوده ولتاژ ۶ تا ۳۶ کیلوولت دارند و به تشخیص سریع مشکلات کمک می‌کنند تا ایرادات قبل از گسترش در سراسر سیستم، جدا شوند. این امر باعث می‌شود برق به‌صورت مداوم جریان داشته باشد، حتی زمانی که در بخش‌های دیگر شبکه مشکلی پیش آمده باشد؛ موضوعی که برای شهرها بسیار مهم است، جایی که قطعی برق می‌تواند هزاران نفر را همزمان تحت تأثیر قرار دهد. گاز SF6 موجود در این پوسته‌ها از ایجاد قوس‌های خطرناک در حین کار جلوگیری می‌کند و آن‌ها را مناسب فضاهای تنگی می‌سازد، مانند ایستگاه‌های برق زیرزمینی که ایمنی همواره در اولویت قرار دارد.

نقش RMUها در شبکه‌های توزیع میان‌ولتاژ ۶ تا ۳۶ کیلوولت

RMUها به عنوان نقاط کنترل ماژولار در سیستم‌های توزیع ولتاژ متوسط عمل می‌کنند و امکان هدایت انعطاف‌پذیر برق را در ساختمان‌های تجاری و تأسیسات صنعتی فراهم می‌کنند. این واحدها فضای بسیار کمتری نسبت به گزینه‌های سنتی تجهیزات قطع‌و‌وصل عایق‌شده با هوا اشغال می‌کنند و حدوداً نیمی از فضای مورد نیاز در کف را کاهش می‌دهند. این ویژگی آن‌ها را به‌ویژه برای فضاهای تنگ در شهرهای پرجمعیت که زمین و املاک قیمت بالایی دارند، مناسب می‌سازد. کلیدهای ارتینگ داخلی حفاظت بهتری برای کارگران در هنگام انجام تعمیر و نگهداری فراهم می‌کنند. همچنین زمان پاسخگویی سریع ویژگی‌های محافظتی در مناطقی که خطاها‌ی الکتریکی ناگهانی رایج هستند، اهمیت زیادی دارد و به حفظ روند عادی کار شبکه برق حتی در شرایط بحرانی کمک می‌کند.

طرح‌های توزیع اولیه برق: شعاعی، حلقه‌ای و متصل به هم

شبکه‌های ولتاژ متوسط معمولاً از سه پیکربندی تشکیل می‌شوند:

• سیستم‌های شعاعی (تأمین تک‌منبعی)
• پیکربندی‌های حلقه‌ای (حلقه بسته با قابلیت افزونگی)
• شبکه‌های متصل به هم (چندین منبع به هم پیوند خورده)

RMUها در توپولوژی‌های حلقه‌ای بسیار مؤثرتر هستند، جایی که سوئیچینگ دوطرفه امکان مسیریابی مجدد خودکار را در عرض 5 تا 10 سیکل پس از تشخیص خطا فراهم می‌کند. در مقابل، سیستم‌های شعاعی اغلب با قطعی گسترده مواجه می‌شوند وقتی خطا در بخش پایین‌دست رخ می‌دهد، زیرا مسیر جایگزینی وجود ندارد.

نحوه فراهم‌کردن توزیع قدرت قابل اعتماد توسط RMUها در پیکربندی‌های حلقه‌ای

سیستم‌های شبکه حلقه‌ای به واحدهای RMU متکی هستند تا این مدارهای خودتعمیرشونده را تشکیل دهند که در آن بخش‌های معیوب به‌صورت خودکار قطع می‌شوند و نیازی به دخالت دستی برای تعمیر وجود ندارد. تحقیقات اخیر از گزارش مقاومت شبکه سال گذشته چیز جالبی نشان داده است. شبکه‌های مجهز به RMU در مقایسه با پیکربندی‌های قدیمی، حدود سه‌چهارم قطعی‌های برق را کاهش داده‌اند. برای مکان‌هایی که واقعاً نمی‌توانند توقفی را تحمل کنند، مانند بیمارستان‌هایی که تجهیزات پشتیبان حیات در حال کار دارند، مراکز داده که حجم عظیمی از اطلاعات را ذخیره می‌کنند، یا کارخانه‌هایی با خطوط تولید، این نوع قابلیت اطمینان تمام تفاوت را ایجاد می‌کند. برخی کشورهای اروپایی که در حال آزمایش فناوری شبکه هوشمند هستند، سطح تقریباً کاملی از تأمین برق داشته‌اند و بر اساس این شاخص‌ها به نزدیکی ۹۹٫۹۸٪ زمان عملکرد رسیده‌اند.

جداکردن خطا و افزایش قابلیت اطمینان شبکه با مجموعه‌های RMU

جداکردن خطا و قابلیت اطمینان در شبکه‌های الکتریکی

قابلیت اطمینان شبکه به عزل دقیق نقص‌ها بستگی دارد. نقص‌های کنترل‌نشده در سیستم‌های ولتاژ متوسط می‌توانند قطعی گسترده برق را به همراه داشته باشند که ده‌ها هزار مشترک را تحت تأثیر قرار می‌دهد و واحدهای صنعتی در صورت توقف ناگهانی، خسارات مالی بیش از ۱۰۰٫۰۰۰ دلار آمریکا در هر دقیقه را تجربه می‌کنند.

عملکردهای عزل نقص و حفاظت در مونتاژ RMU

RMUهای مدرن امروزی از قطع‌کننده‌های خلاء همراه با رله‌های ریزپردازنده‌ای پیشرفته برای لایه‌های حفاظتی بهتر در سراسر سیستم استفاده می‌کنند. هنگامی که اتفاقی رخ می‌دهد، این سیستم‌ها قادرند نقص‌ها را بسیار سریع رفع کنند — حدوداً در ۳ چرخه یا ۵۰ میلی‌ثانیه. متخصصان صنعت متوجه شده‌اند که قطع‌کننده‌های خلاء خواص دی‌الکتریک خود را در مقایسه با گزینه‌های قدیمی SF6 در هنگام کار با قوس الکتریکی تقریباً ۹۲٪ سریع‌تر بازیابی می‌کنند. ترانسفورماتورهای جریان داخل این سیستم‌ها به مهندسان اجازه می‌دهند تا شدت واقعی یک نقص را در زمان وقوع آن تحلیل کنند. این نظارت لحظه‌ای، فرآیند هماهنگی رله را نسبت به سیستم‌های الکترومکانیکی قدیمی قبلی حدود ۴۰٪ دقیق‌تر می‌کند.

قابلیت اطمینان شبکه بهبودیافته از طریق محل‌یابی دقیق نقص

با استفاده از قفل‌بندی انتخابی منطقه‌ای (ZSI)، واحد‌های کلیدزنی دوره‌ای (RMU) خطاها را به بخش‌هایی محدود می‌کنند که حدود 12٪ از کل دارایی‌های شبکه را تشکیل می‌دهند. این دقت، تأثیر بر مشتریان را در شبکه‌های حلقه‌ای به میزان 58٪ کاهش می‌دهد و پایداری ولتاژ را در حین وقوع خطا در محدوده ±5٪ ولتاژ نامی حفظ می‌کند.

کاهش زمان توقف و قابلیت بازیابی سریع‌تر توان الکتریکی توسط RMUها

RMUهای خودکار، برق را در میانگین زمانی معادل 87 ثانیه بازیابی می‌کنند که به‌مراتب سریع‌تر از 22 دقیقه‌ای سیستم‌های قدیمی است. با هماهنگی رله‌های تطبیقی، این واحدها 91٪ از خطوط غیردرگیر را در حین عملیات قطع‌کردن، تحت ولتاژ نگه می‌دارند که برای تأسیساتی که به بالاترین سطح دسترس‌پذیری (99.999٪) نیاز دارند، حیاتی است.

تحلیل اختلاف: وابستگی بیش از حد به مدیریت غیرفعال خطا در سیستم‌های سنتی

علیرغم پیشرفت‌ها، ۶۴ درصد از شرکت‌های برق آمریکای شمالی همچنان به روش‌های حفاظت اضافه جریان با زمان ثابت متکی هستند. این رویکرد واکنشی نتوانسته است از ۳۷ درصد از خطاهای ثانویه در زیرساخت‌های قدیمی جلوگیری کند که ضرورت انتقال به استراتژی‌های فعال و هوشمند حفاظتی را برجسته می‌کند.

بهره‌وری عملیاتی و مزایای نگهداری نصب‌های RMU

مدرن مجموعه‌های RMU بهبود قابل اندازه‌گیری در بهره‌وری عملیاتی، برنامه‌ریزی نگهداری و مدیریت هزینه چرخه عمر ایجاد می‌کنند. نصب‌های بهینه‌شده نسبت به تجهیزات سوئیچینگ متعارف، خاموشی‌های برنامه‌ریزی‌نشده را ۳۵ درصد کاهش داده و هزینه‌های سالانه نگهداری را به‌طور میانگین ۱۸ درصد کاهش می‌دهند، بر اساس گزارش گزارش زیرساخت انرژی ۲۰۲۳ .

مزایای عملیاتی RMUها از جمله کارایی نگهداری و صرفه‌جویی در هزینه

طراحی ماژولار RMUها از تعمیر و نگهداری پیش‌بینانه از طریق نظارت داخلی بر وضعیت پشتیبانی می‌کند. این امر فراوانی بازرسی دستی را تا 60 درصد کاهش می‌دهد، در حالی که دسترسی‌پذیری 99.6 درصدی در شبکه‌های استاندارد 22 کیلوولتی حفظ می‌شود. مطالعات میدانی کاهش 40 درصدی هزینه‌های تعمیرات اصلاحی را در دوره‌های پنج‌ساله نشان می‌دهند.

طراحی فشرده و مزایای ایمنی راهکارهای مدرن RMU

RMUهای بهینه‌سازی‌شده از نظر فضا، 45 درصد فضای نصب کمتری نسبت به پست‌های سنتی نیاز دارند و محافظت کامل IP67 در برابر گرد و غبار و رطوبت فراهم می‌کنند. مدل‌های عایق‌بندی‌شده با گاز، 92 درصد از خطرات قوس الکتریکی را در مقایسه با تجهیزات سوئیچگیر عایق‌بندی‌شده با هوا حذف می‌کنند و ایمنی تکنسین‌ها را به‌طور قابل توجهی افزایش می‌دهند.

هزینه‌های چرخه عمر و نیازهای خدماتی کاهش‌یافته نصب‌های RMU

تحلیل‌های چرخه حیات نشان‌دهنده کاهش ۲۵ تا ۳۰ درصدی هزینه‌های کل مالکیت در طی ۱۵ سال به دلیل تعویض کمتر قطعات است. ادغام پیشرفته تشخیص‌دهنده‌ها بازه‌های سرویس‌دهی را به مدت ۲ تا ۳ سال افزایش می‌دهد، در حالی که قطعات دربسته و بدون نیاز به تعمیر در طراحی‌های جدید SF₆-فاسف عمدتاً نیاز به روغن‌کاری را حذف می‌کنند.

حفاظت از مدار و کنترل جریان برق در سیستم‌های مبتنی بر RMU

کنترل مدار، حفاظت و عملکرد جداسازی در مونتاژ RMU

RMUها کنترل مدار، حفاظت و جداسازی را ادغام می‌کنند تا شبکه‌های فشار متوسط را محافظت کنند. با استفاده از قطع‌کننده‌های پیشرفته، آن‌ها جریان اتصال کوتاه را در عرض ۳۰ تا ۵۰ میلی‌ثانیه قطع می‌کنند و از خرابی کل سیستم جلوگیری می‌کنند و در عین حال برق را به بخش‌های سالم شبکه حفظ می‌کنند. کلیدهای جداسازی امکان قطع ایمن برق را برای تعمیر و نگهداری فراهم می‌کنند بدون اینکه به تغذیه خطوط مجاور آسیب برسد.

ادغام مکانیزم‌های سوئیچینگ و رله‌های محافظ

قطع‌کننده‌های خلاء به همراه رله‌های دیجیتالی محافظ به صورت هماهنگ عمل می‌کنند تا حفاظت لایه‌ای فراهم شود. این سیستم‌ها جریان اضافی را تشخیص می‌دهند، شرایط کم‌ولتاژ و بیش‌ولتاژ را نظارت می‌کنند و خطرات قوس الکتریکی را کاهش می‌دهند. قطع انتخابی تنها بخش‌های معیوب را جدا می‌کند و پیوستگی تغذیه در سایر بخش‌های شبکه را حفظ می‌کند.

قابلیت اطمینان و پیوستگی تأمین انرژی از طریق طرح‌های حفاظتی هماهنگ

با استفاده از منطق هوشمند حفاظتی، RMUها به تداوم تأمین انرژی ۹۹٫۹۸٪ دست می‌یابند که توسط اپراتورهای شبکه تأیید شده است. کنترلرهای خودکار دنباله‌های رفع خطا را مدیریت می‌کنند و بازیابی را در ساختارهای حلقه‌ای در کمتر از ۲۵ دقیقه امکان‌پذیر می‌سازند. ویژگی‌های رله خودتشخیصی نیز مشکلاتی مانند تخریب عایق یا سایش تماس‌ها را پیش‌بینی می‌کنند و بنابراین زمان توقف غیر برنامه‌ریزی شده را کاهش می‌دهند.

راهکارهای RMU هوشمند و اتوماسیون برای شبکه‌های برق مدرن

راهکارهای RMU هوشمند و فناوری‌های اتوماسیون

RMUهای مدرن امروزه مجهز به کلیدهای هوشمند، سنسورهای اینترنت اشیا (IoT) و سیستم‌های کنترل داخلی هستند که به مدیریت بهتر عملیات ولتاژ متوسط کمک می‌کنند. آنچه این واحدها را متمایز می‌کند، توانایی آن‌ها در نظارت بر بارها به صورت زمان واقعی، تنظیم مجدد تنظیمات حفاظتی در حین کار و حتی پاسخگویی خودکار در صورت نیاز است. این موضوع امروزه اهمیت زیادی دارد، چرا که طبق گزارش IEA از سال گذشته، منابع تجدیدپذیر حدود ۴۲ درصد از کل برق تولید شده در اروپا را تشکیل می‌دهند. RMUهای سنتی تنها نمی‌توانند با نیازهای امروزی کافی باشند. نسخه‌های هوشمند واقعاً با جریان برقی که از هر دو طرف از منابع انرژی کوچک‌مقیاس در سطح شهر جریان دارد کار می‌کنند و با استفاده از الگوریتم‌های پیش‌بینی پیشرفته، همه چیز را علی‌رغم نوسانات متعدد پایدار نگه می‌دارند.

پایش از راه دور و یکپارچه‌سازی شبکه هوشمند مونتاژ RMU

با تجهیز به پروتکل‌های ارتباطی IEC 61850، RMUهای پیشرفته به‌صورت یکپارچه به معماری شبکه‌های هوشمند متصل می‌شوند و امکان نظارت متمرکز فراهم می‌شود. این امر امکانات زیر را فراهم می‌کند:

• سوئیچینگ از راه دور با زمان پاسخگویی کمتر از ۱۰۰ میلی‌ثانیه
• پیگیری مداوم سلامت عایق‌بندی از طریق حسگرهای تخلیه جزئی
• تحلیل تشوه هارمونیک برای بهبود کیفیت توان

ادغام RMU با شبکه‌های هوشمند و اتوماسیون برای نگهداری پیش‌بینانه

شرکت‌های خدمات عمومی که از RMUهای خودکار استفاده می‌کنند، ۶۷ درصد سریع‌تر خطاها را حل می‌کنند بخاطر الگوریتم‌های یادگیری ماشینی که عملکرد تاریخی را تحلیل می‌کنند. سیستم‌های نگهداری مبتنی بر وضعیت، فراوانی بازرسی‌ها را ۴۰ درصد کاهش داده و عمر مفید تجهیزات را به‌طور متوسط ۱۸ ماه افزایش می‌دهند.

تحلیل روند: ظهور دوقلوهای دیجیتال و تشخیص مبتنی بر هوش مصنوعی در سیستم‌های RMU

تولیدکنندگان پیشرو اکنون فناوری دوقلوی دیجیتال مبتنی بر قوانین فیزیکی را در RMUها جاسازی می‌کنند و امکان شبیه‌سازی مجازی طرح‌های حفاظتی در شرایط شدید را فراهم می‌آورند. پیشگامان این زمینه با استفاده از تحلیل مبتنی بر هوش مصنوعی داده‌های حسگرهای حرارتی، الکتریکی و مکانیکی، دقت ۹۱ درصدی در پیش‌بینی خرابی‌های عایقی بیش از ۷۲ ساعت قبل از وقوع داشته‌اند.