Hogyan javítja a középfeszültségű RMU a hálózat megbízhatóságát

A közepes feszültségű RMU alapvető architektúrája és működése az energiaelosztásban

Gyűrűs elosztókapcsoló (RMU) az energiaelosztásban: Alaparchitektúra és integráció

A középfeszültségű gyűrűs elosztók, rövidítve RMU-k, olyan kompakt alállomásokként működnek gyűrűs hálózatokban, amelyek hatékonyan segítik az elektromos energia elosztását városokban és ipari területeken. Ami különösen kiemeli őket, az az, hogy minden elemet egyetlen egységen belül helyeznek el: vákuum-megszakítókat, terheléskapcsolókat, valamint különféle figyelő- és ellenőrző berendezéseket. Ennek a rendszernek az a célja, hogy minél kevesebb helyet foglaljon az építési területen, ugyanakkor tökéletesen integrálódjon a már meglévő régi infrastruktúrába. Azon közművállalatok számára, amelyek évtizedek óta fennálló hálózatukat fejlesztik, ilyen kompakt megoldás válik elengedhetetlenné, amikor a helykorlátok szigorúak, és a költségvetés korlátozott.

Középfeszültségű elosztórendszerek: Kihívások és a megbízható kapcsolás szükségessége

A 6,6 kV és 33 kV között működő feszültséghálózatok különféle problémákkal küzdenek, beleértve a terhelésingadozásokat, veszélyes ívfényeket és az egész rendszert leterítő kellemetlen kaszkádhibákat. A mai villamos hálózatok olyan fejlettebb kapcsolóberendezéseket igényelnek, amelyek képesek leválasztani az ilyen hatalmas, 25 kA-es hibáramokat, mielőtt károkat okoznának, lehetőleg mindössze 50 milliszekundumon belül. Egy 2024-es Hálózati Stabilitási Jelentésben közzétett tanulmány meglepő eredményre jutott: a sűrűn lakott városi területeken bekövetkező hálózati meghibásodások több mint háromnegyede a hibák leválasztásakor fellépő lassú reakcióidőre vezethető vissza. Pontosan itt nyújtanak valódi megoldást a gyűrűs elosztók (RMU-k), mivel gyors leválasztási funkciójuk segít áthidalni ezt a kritikus védelmi rést.

Középfeszültségű RMU fő összetevői

Három alrendszer határozza meg az RMU teljesítményét:

• Vakuumos környezetű áramtömlők : Oltson íveket ₠20 ms alatt mágneses mezővel szabályozott vákuumoltóval
• Terheléskapcsolók : Lehetővé teszi a biztonságos karbantartást az egész kábelvezeték lekapcsolása nélkül
• Védőrelék : Paraméterek figyelése, például áram (0,5–1250 A) és feszültségesések (₠85% névleges)

A legújabb elemzések szerint a numerikus relékkel felszerelt RMU-k 63%-kal csökkentik a hamis kioldásokat az elektromechanikus modellekhez képest, ezzel növelve az üzemeltetési megbízhatóságot.

Szabványos konfigurációk és működési elvek

A legtöbb ellátó cég kettős sínrendszerű RMU-kat alkalmaz SF₆ vagy vákuum szigeteléssel, az IEC 62271-105 szabványnak megfelelően. Ezek a rendszerek a hibatűrést hangsúlyozzák – amikor egy tápvezeték meghibásodik, az automatizálás 300 ms-on belül átirányítja az áramot más útvonalon. A tipikus kialakítások átváltás során <0,5% feszültséscsökkenést tartanak fenn, megfelelve az EN 50160 teljesítményminőségi szabványnak.

Hibaelhárítás és gyors szolgáltatás-helyreállítás RMU technológiával

Hogyan teszik lehetővé a középfeszültségű RMU-k a pontos hibahatárolást gyűrűs hálózatokban

A közepes feszültségű RMU-k fejlett érzékelőket és megszakítókat használnak, amelyek 50 milliszekundumon belül észlelik a hibákat – 80%-kal gyorsabban, mint a hagyományos tápvonal-rendszerek (European Power Research Institute, 2023). Gyűrűs hálózatokban ez lehetővé teszi a sérült kábelszakaszok kétirányú leválasztását, miközben fenntartja a feszültségstabilitást az érintetlen területeken.

Teljesítmény átirányítása és minimalizált kiesési zónák: Működési mechanizmusok az RMU-kban

Hibaészleléskor a terheléskapcsolók 300 ms-on belül átirányítják az áramot alternatív útvonalakon, így tipikus vonalhibáknál a kiesés hatása az ellátott ügyfelek kevesebb, mint 0,5%-ára korlátozódik. Az automatizálási vezérlők dinamikusan módosítják az áramlás irányát, hogy elsőbbséget adjanak a kritikus infrastruktúráknak, például kórházaknak.

Statisztikai adatok: Csökkent kiesési gyakoriság az RMU-k okos városokban történő alkalmazásával

A közepes feszültségű kapcsolókamrákat (RMU) használó okos városok 62%-kal kevesebb tartós megszakítást (>5 perc) jelentettek a sugárhálózatokhoz képest, egy 2023-as, 47 városi hálózatüzemeltetőt felölelő felmérés szerint. A technológia támogatja az önrebeáló hálózatokat, és évente 740 ezer USD-mal csökkenti az üzemeltetési költségeket 100 000 fogyasztónként (Ponemon, 2023).

Gyűrűs hálózati konfiguráció és dinamikus hálózatátalakítás

A kapcsolókamrák szerepe a megbízhatóság növelésében gyűrűs hálózati topológia révén

A közepes feszültségű RMU-k a rugalmas elosztóhálózat alapját képezik, lehetővé téve a gyűrűs hálózati topológiát. Ezek a tervezések redundáns áramútveszt biztosítanak, amelyek hibaelhárítást tesznek lehetővé szolgáltatás megszakítása nélkül. A sugárhálózatokkal ellentétben a gyűrűs rendszerek csökkentik az egyedi hibapontokat – a RMU-támogatott gyűrűs hálózatokat használó hálózatok 42%-kal kevesebb tervezetlen megszakítást tapasztaltak egy 2022-es IEC tanulmány szerint.

Az RMU-k kapcsolási és újrakonfigurálási képességei hálózati hibák esetén

Hibák esetén az RMU-k automatikusan újrakonfigurálják a hálózatot megszakítók és terheléskapcsolók nyitásával vagy zárásával. Ez a kétirányú vezérlés ezredmásodpercek alatt átirányítja az áramot, minimalizálva így a leállások időtartamát. Például transzformátor-hiba esetén az RMU-k az áramterhelést szomszédos szakaszokra irányítják, miközben leválasztják a hibás egységet.

Esettanulmány: RMU-alapú rugalmasság magas sűrűségű ázsiai metropoliszokban

Tokió Sibuya kerületében 48 középfeszültségű RMU-t telepítettek a 2023-as ciklonidény előtt, amely 79%-kal csökkentette a kiesések időtartamát annak ellenére, hogy a hibajelenségek száma 35%-kal nőtt. Hasonló stratégia Szöulban 62%-kal csökkentette a viharokból eredő leállások idejét, ahogyan azt egy városi villamosenergia-rendszerek hálózati rugalmasságának elemzése .

Kétirányú teljesítményáramlás-kezelés működési előnyei RMU-kon keresztül

A modern RMU-k támogatják a visszafelé irányuló teljesítményáramlást, ami elengedhetetlen a naperőművek és az elektromos járművek töltőállomásainak integrálásához. Ez a képesség terheléskiegyenlítést tesz lehetővé, és támogatja a decentralizált termelést, hozzájárulva az elosztóhálózatok optimalizálásához az energiaátmenet terveiben.

Integrált védelmi funkciók elektromos hibák ellen

Rövidzárlat és túlterhelés elleni védelem: középfeszültségű RMU-k alapvető funkciói

A középfeszültségű RMU-k többrétegű védelem révén védik a hálózatokat. Az ívhiba-érzékelő modulok 3 ezredmásodperc alatt azonosítják a veszélyes ívkisülést ( Fuji Electric 2023 ), míg a termo-mágneses kioldó mechanizmusok akár 25 kA-es hibajáratok kezelésére is képesek. Ez a kettős megközelítés biztosítja, hogy a tranziens túlterhelések során a feszültségesés <3% maradjon, fenntartva ezzel a lefelé irányuló berendezések folyamatos üzemét.

Kiterjesztett hibafelismerés integrált védelmi relékkel az RMU-kban

Mikroprocesszoros relék elemzik az áramkülönbségeket és a harmonikus mintákat, 99,2%-os pontossággal különböztetve meg a valós hibákat a tranziens feszültségcsúcsoktól (IEC 62271-2023). Az elektromechanikus relékhez képest 47%-kal csökkentik a téves kioldások számát. Az önellenőrző funkció 15 percenként ellenőrzi a relé integritását, így biztosítva az állandó készenlétet.

Magas megbízhatóság és összetettség egyensúlyozása az RMU-védelem koordinálásában

A fejlett RMU-k zóna-szelektív összekapcsolást használnak a védelem szegmensek közötti koordinálására, csökkentve az összes megszakítási időt 58%-kal, miközben megőrzik a szelektív kiváltást – ami kritikus fontosságú nyolc vagy annál több tápforrással rendelkező hálózatokban. Az IEC 61850 szabványnak megfelelő logikai egységek képesek 15+ üzemmódban automatikusan kezelni a beállításokat manuális beavatkozás nélkül, ezzel egyszerűsítve az üzemeltetést.