Kodėl RMU yra svarbus šiuolaikinėms elektros tinklo sistemoms

RMU pagrindai: pagrindinė veikla ir vidutinės įtampos vaidmuo

Kas yra RMU? Apibrėžtis, pagrindiniai komponentai ir veiklos sritis

Žiedinės linijos valdymo įrenginys (dažnai vadinamas RMU) yra kompaktiška metalinėje dėžėje įmontuota jungiklių sistema. Šie įrenginiai valdo, saugo ir atskiria vidutinės įtampos skirstomąsias tinklų sistemas, kurios dažniausiai veikia 10 kV–35 kV įtampų lygiuose. Šiose dėžėse randami keletas pagrindinių komponentų, kurie veikia kartu: vakuumo grandinės pertraukikliai neleidžia gedimams plisti, atjungikliai leidžia technikams saugiai dirbti su įranga, srovės ribojantys saugikliai apsaugo nuo per didelės srovės, o visi prijungti laidai lieka tinkamai izoliuoti patyriame įrenginyje. Šios konfigūracijos vertė yra ta, kad ji užima minimalų vietos kiekį, tačiau tuo pačiu užtikrina darbuotojų saugą vykdant operacijas. Todėl daugelyje miestų šie įrenginiai montuojami siaurose vietose – pavyzdžiui, miesto centre esančiuose transformatoriniuose pastatuose, gamyklose, kur reikalinga patikima elektros energijos tiekimo sistema, arba vėjo elektrinėms ir saulės elektrinėms prijungti skirtuose mazguose. Be to, kadangi šie įrenginiai palaiko tiek spindulinę, tiek žiedinę tinklo struktūrą, operatoriai turi galimybę greitai izoliuoti problemas ir, kai reikia, nukreipti elektros srovės srautą kita kryptimi – tai ypač svarbu užtikrinant nuolatinę paslaugų teikimo kokybę.

Kaip RMU įrenginiai užtikrina patikimą žiedinės schemos elektros energijos skirstymą 11 kV / 33 kV

Žiedinės pagrindinės jungiamosios įrangos (RMU) veikia kaip protingi prijungimo taškai vidutinės įtampos žiedinėse tinklo sistemose, naudodamos dvi atskiras maitinimo šaltinius, kad užtikrintų rezervinį veikimą. Veikdamos įprastais skirstomųjų lygių – apie 11 kV arba 33 kV – šios įrangos paprastai aptinka problemas, tokias kaip nutrūkę laidai ar netinkamai veikiantys transformatoriai, per 100–300 milisekundžių. Jų tikroji efektyvumas slypi galimybėje atjungti tik gedusią dalį, nepažeisdant visos sistemos. Likusioji tinklo dalis perima funkcijas, surandama alternatyvūs elektros energijos tiekimo maršrutai, todėl paslauga išlieka veikiančia net ir kilus problemoms. Toks „N minus vienas“ atsarginis rezervas paverčia įprastus elektros tinklus panašiais į savireguliuojančias sistemas. Vietose, kur nuolatinis veikimas yra svarbiausias – pavyzdžiui, ligoninėse, kur reikalinga gyvybę palaikanti įranga, duomenų centrų kritinėms programinėms sistemoms ar gamyklose, gaminančiose prekes, kurioms būtina nuolatinė kontrolė, – maitinimo praradimas yra ne tik nepatogus. Pagal 2023 metais Ponemono instituto paskelbtą tyrimą apie duomenų centrų nutraukimus, kai veikla sustoja, verslo įmonės kiekvieną valandą gali prarasti daugiau nei septynis šimtus keturiasdešimt tūkstančių JAV dolerių.

RMU-valdoma patikimumo sistema: gedimų izoliavimas, saugumas ir sistemos atsparumas

Greitas gedimų aptikimas ir automatinis sekcijavimas

Šiuolaikiniai RMU įrenginiai, įrakinti mikroprocesoriniais apsaugos relėmis, gali aptikti trumpuosius jungimus ir žemės gedimus beveik akimirksniu – paprastai per kelias milisekundes. Šios protingos sistemos tada atjungia tik problemišką tinklo dalį, tuo tarpu viskas kita veikia normaliai. Pavyzdžiui, pažeista kabelio linija izoliuojama per mažiau nei pusę sekundės, o maitinimas automatiškai atstatomas kitu keliu žiediniame tinkle. Tradicinės spindulinės schemos tiesiog negali pasiekti tokio našumo. Pagal kai kuriuos naujausius „Grid Reliability“ specialistų tyrimus, šis požiūris sumažina maitinimo nutraukimus maždaug 80 %. Šių sistemų efektyvumą lemia jų gebėjimas atskirti laikinus sutrikimus, kurie išsisklaido patys, nuo tikrų problemų, reikalaujančių žmogiškos įsikišimo. Jei sutrikimas išsisklaido savaime, sistema automatiškai bando vėl prisijungti. Tačiau jei problema išlieka, ji užbloškia tą tinklo dalį ir nuotoliniu būdu siunčia įspėjimus. Tai reiškia greitesnius gedimų šalinimo procesus, mažesnį įrangos nusidėvėjimą ir mažiau problemų tiek pramonės zonose, tiek miestų elektros tinkluose, kur nepertraukiamas tiekimo veikimas yra labiausiai svarbus.

Transformatorių, kabelių ir personalo apsauga per integruotą jungiklių įrangą

RMU įrenginiai užtikrina kelis apsaugos lygius tiek infrastruktūrai, tiek personalui, dirbančiam su jais. Vakuumo jungikliai gali nutraukti gedimo sroves per tik tris ciklus, todėl apsaugo transformatorius ir požemines kabelines linijas nuo per didelio šiluminio pažeidimo. Šiuose įrenginiuose yra dujų izoliuotos dalys, kurios dažniausiai pripildomos SF6 arba švaraus oro technologija. Šios skyriai efektyviai suima lankinės srovės energiją, sumažindami pavojingų veiksnių poveikį techninės priežiūros darbuotojams maždaug 60 procentų lyginant su senesniais oru izoliuotais sistemomis, kaip nustatyta 2023 m. IEEE standartuose. Kalbant apie žemės gedimus, aptikimo sistemos įsijungia pakankamai anksti, kad būtų galima aptikti žemės nuotėkio problemas dar prieš pradedant išnaudoti izoliacines medžiagas. Be to, čia taip pat yra mechaniniai ir elektriniai užraktai, kurie neleidžia atsitiktinai liesti įtampą turinčių komponentų. Ir, žinoma, negalime pamiršti nuotolinio valdymo. Galimybė įjungti ir išjungti įrenginius iš tolo reiškia mažiau kelionių į pavojingas zonas, todėl viskas tampa saugesnė, beveik neįtakodama reakcijos laiko.

RMU įrenginiai išmaniosios elektros tinklo plėtojime: IoT integracija ir nuotolinis valdymas

Realaus laiko stebėjimas, telemetrijos ir SCADA sąveikos galimybės

Šiuolaikiniai RMU įrenginiai dabar yra aprūpinti IoT jutikliais ir standartinėmis ryšio protokolais, tokiais kaip IEC 61850 ir DNP3, kurie leidžia realaus laiko telemetriją. Šios sistemos tiesiogiai perduoda svarbius duomenis, pvz., apkrovos srovės rodmenis, temperatūros matavimus, dalinio išlydžio požymius ir bendrą įrangos būklę SCADA sistemoms bei kitoms elektros tinklo valdymo programinėms įrangoms. Paimkime, pavyzdžiui, šiluminį stebėjimą. Pagal praeitais metais išleistą „Grid Operations Journal“, jis aptinka netipiškus laidų kaitos problemas apie 68 procentus greičiau nei senosios, rankomis atliekamos termografinės apklausos. Toks ankstyvas aptikimas leidžia proaktyviai balansuoti apkrovas ir užkirsti kelią perkrovoms dar prieš jų pasireiškimą. Kai SCADA sistemos tinkamai integruotos, operatoriai gali atlikti saugias nuotolinius jungiklių valdymo operacijas. Tai reiškia, kad kasdieninėms sistemos reguliacijoms arba avarinėms situacijoms, kai reikia izoliuoti įrangą, niekam nebūtina fiziškai vykti į objektą. Dėl to miestuose vidutiniškai nutrūkstant energijos tiekimui trukmė sutrumpėja apie 40 procentų lyginant su laikais prieš šių technologijų įdiegimą.

Numatytosios techninės priežiūros ir skaitmeninio dvynio paruoštimos užtikrinimas

RMU įrenginiai, aprūpinti IoT technologija, renka išsamią veiklos informaciją, kuri leidžia taikyti numatytąją priežiūrą. Stebint tokias charakteristikas kaip virpesiai, temperatūros pokyčiai ir dalinės išlydžios, šie matavimai gali tikrai aptikti problemas, besiformuojančias komponentuose, pvz., pertraukikliuose, izoliacinėse atramose ir izoliatoriuose, daug anksčiau, nei jie visiškai sugenda. Kai kurios energijos tiekimo įmonės 2023 metais pranešė, kad jų algoritmų pagrindu sudarytos priežiūros grafikai vidutiniškai padėjo pratęsti RMU tarnavimo laiką apie septynerius metus. Ypač įdomu tai, kaip šie duomenys taip pat palaiko skaitmeninio dvynio technologiją. Šie virtualūs modeliai leidžia inžinieriams vizualizuoti, kaip elektros tinklas galėtų reaguoti į įvairias situacijas. Pavyzdžiui, kai saulės energijos gamyba staiga padidėja arba apkrovos netikėtai pasikeičia, operatoriai gali pirma išbandyti savo reagavimo planus virtualioje aplinkoje. Toks požiūris padeda jiems tiksliai sureguliuoti apsaugos sistemas ir valdyti apie 35 % daugiau atsinaujinančių energijos šaltinių, nepavaldydami tinklo nestabilumo rizikos.

Strateginis RMU diegimas miškų, pramonės ir atsinaujinančiųjų energijos šaltinių infrastruktūroje

Žiedinės pagrindinės jungties įrenginys (RMU) įrengiamos ten, kur jos labiausiai reikalingos, kad būtų galima spręsti įvairius patikimumo problemas, ribotus vietos išteklius ir kasdienius veiklos uždavinius šiandieninėse elektros tinklo sistemose. Miestai nuo jų labai daug laimi, nes dėl mažo dydžio ir modulinės konfigūracijos poilsio stotys gali būti modernizuojamos žymiai greičiau perpildytose miesto centrų vietovėse. Įrengimo laikas sumažėja apie 30 % lyginant su tradicinėmis metodikomis, todėl tankiai apgyvendintose vietovėse gyvenančių žmonių elektros tiekimo nutraukimai tampa rečiau. Pramonės įmonės taip pat remiasi RMU, kai perjungiamasi tarp įprasto tinklo maitinimo ir rezervinių šaltinių, tokių kaip dyzelinės generatorinės arba akumuliatorių saugyklos sistemos. Tai padeda užtikrinti gamybos procesų sklandų vykdymą be netikėtų sustabdymų, kurie kainuoja pinigų. Atsižvelgiant į atsinaujinančios energijos projektus, pvz., saulės elektrinės, prijungiamos prie pagrindinio tinklo, ar vėjo jėgainių mikrotinklai, RMU atlieka esminį vaidmenį valdant abipusį galios srautą, palaikant įtampą stabilia net keičiantis orų sąlygoms ir leidžiant tinklo dalims veikti nepriklausomai, jei to reikia. Visoje sumoje šie įrenginiai padaro visą elektros tiekimo sistemą tvirtesnę, ilgalaikius techninės priežiūros išlaidas sumažina maždaug 15 % ir padeda pritaikyti esamą infrastruktūrą naujiems „protingojo tinklo“ reikalavimams. Būtent todėl daugelis ekspertų laiko RMU būtinomis sudedamosiomis dalimis kurdami lankstias ir aplinkai draugiškas elektros skirstymo sistemas.