Cum sporește un RMU de medie tensiune fiabilitatea rețelei

Arhitectura de bază și funcția RMU de medie tensiune în distribuția energiei electrice

Unitatea principală în inel (RMU) în distribuția energiei electrice: Arhitectură de bază și integrare

Unitățile compacte de medie tensiune, sau RMU (Ring Main Units), acționează ca substații compacte în configurații de rețea în inel, care ajută la distribuirea eficientă a energiei electrice în orașe și zone industriale. Ceea ce le face remarcabile este modul în care înglobează totul într-un singur ansamblu, inclusiv întrerupătoare în vid, comutatoare de sarcină, precum și diverse echipamente de monitorizare. Scopul acestui sistem este de a ocupa mai puțin spațiu pe amplasament, dar totodată de a funcționa perfect cu orice infrastructură veche deja existentă. Pentru companiile de utilități care doresc modernizarea rețelelor vechi de decenii, o astfel de soluție compactă devine absolut necesară atunci când spațiul este limitat și bugetele sunt strânse.

Sisteme de distribuție în medie tensiune: provocări și nevoia unui comutare fiabilă

Rețelele electrice care funcționează între 6,6 kV și 33 kV se confruntă cu tot felul de probleme, inclusiv fluctuații ale sarcinii, arcuri electrice periculoase și defecțiuni în cascadă care pot duce la oprirea întregilor sisteme. Rețelele electrice actuale au nevoie de echipamente de comutație mai bune, capabile să decupleze curenți de defect masivi de 25 kA înainte ca aceștia să provoace deteriorări, ideal în mai puțin de 50 de milisecunde. Un studiu recent publicat în Raportul privind Stabilitatea Rețelei din 2024 a scos la iveală ceva destul de șocant: peste trei sferturi dintre defecțiunile rețelei din zonele urbane aglomerate sunt cauzate de timpi de răspuns lenti la izolarea defecțiunilor. Aici intervin unitățile Ring Main (RMU), al căror sistem rapid de deconectare poate acoperi această lacună critică în protecție.

Componente cheie ale RMU pentru medie tensiune

Trei subsisteme definesc performanța RMU:

• Întrerupătoare în vid : Sting arcurile în ₠20 ms utilizând întrerupătoare în vid controlate de câmp magnetic
• Întrerupătoare de sarcină : Permite întreținerea sigură fără deconectarea completă a alimentatorilor
• Relee de protecție : Monitorizează parametri precum curentul (0,5–1250 A) și scăderile de tensiune (₠85% din valoarea nominală)

O analiză recentă arată că posturile RMU echipate cu relee numerice reduc declanșările false cu 63% în comparație cu modelele electromecanice, ceea ce sporește fiabilitatea operațională.

Configurații standard și principii operaționale

Majoritatea operatorilor utilizează posturi RMU cu bare duble și izolație în SF‚ sau vid, conforme cu IEC 62271-105. Aceste sisteme accentuează toleranța la defecțiuni – atunci când un alimentator eșuează, automatizarea reorientează alimentarea prin trasee alternative în maxim 300 ms. Configurațiile tipice mențin o scădere a tensiunii <0,5% în timpul transferurilor, respectând standardele de calitate a energiei EN 50160.

Izolare rapidă a defectelor și restabilire rapidă a serviciului cu tehnologia RMU

Cum permit posturile medie tensiune RMU o izolare precisă a defectelor în rețelele în inel

RMU-urile de medie tensiune utilizează senzori avansați și întrerupătoare automate pentru a detecta defecțiunile în 50 de milisecunde — cu 80% mai rapid decât sistemele clasice de alimentare (Institutul European de Cercetare în Energie Electrică, 2023). În rețelele în inel, acest lucru permite izolarea bidirecțională a segmentelor defecte de cablu, menținând în același timp stabilitatea tensiunii în zonele neafectate.

Reîndrumarea energiei și reducerea zonelor afectate de întreruperi: Mecanisme operaționale în RMU-uri

La detectarea unei defecțiuni, comutatoarele de sarcină reîndrumă energia electrică prin trasee alternative în 300 ms, limitând impactul întreruperii la mai puțin de 0,5% din clienții conectați în cazul defectelor tipice ale liniilor. Controlerele automate prioritizează infrastructura critică, cum ar fi spitalele, prin ajustarea dinamică a traseelor de flux.

Dovezi statistice: Reducerea frecvenței întreruperilor prin implementarea RMU-urilor în orașele inteligente

Orașele inteligente care folosesc posturi de medie tensiune RMU înregistrează cu 62% mai puține întreruperi prelungite (>5 minute) decât rețelele radiale, conform unui sondaj din 2023 realizat pe 47 de operatori urbani de rețea. Tehnologia susține rețele auto-reparabile și reduce cheltuielile operaționale cu 740.000 USD anual pentru fiecare 100.000 de clienți (Ponemon 2023).

Configurația rețelei în inel și reconfigurarea dinamică a rețelei

Rolul posturilor RMU în creșterea fiabilității prin topologia rețelei în inel

Posturile de medie tensiune RMU formează baza unei distribuții reziliente, permițând topologii de rețea în inel. Aceste configurații oferă trasee alternative pentru alimentarea cu energie, permițând izolarea defecțiunilor fără întreruperea serviciului. Spre deosebire de sistemele radiale, rețelele bazate pe inel reduc punctele unice de defect — rețelele care utilizează inele susținute de RMU au înregistrat cu 42% mai puține întreruperi neplanificate într-un studiu IEC din 2022.

Capacitățile de comutare și reconfigurare ale posturilor RMU în timpul defecțiunilor în rețea

În cazul apariției unor defecțiuni, RMU-urile reconfigurează automat rețeaua prin deschiderea sau închiderea întrerupătoarelor și a comutatoarelor de sarcină. Acest control bidirecțional reorientează alimentarea cu energie electrică în câteva milisecunde, minimizând timpul de nefuncționare. De exemplu, în cazul defectării unui transformator, RMU-urile transferă sarcina către secțiuni adiacente, izolând în același timp unitatea defectă.

Studiu de caz: Rezistența asigurată de RMU-uri în marile orașe asiatice cu densitate ridicată

Districtul Shibuya din Tokyo a instalat 48 de RMU-uri de medie tensiune înaintea sezonului uraganelor din 2023, reducând durata întreruperilor cu 79%, în ciuda creșterii cu 35% a numărului de defecțiuni. O strategie similară aplicată în Seul a redus timpul de nefuncționare cauzat de furtuni cu 62%, conform unui analiză a rezistenței rețelei în sistemele urbane de alimentare cu energie .

Beneficiile operaționale ale gestionării fluxului de putere bidirecțional prin RMU-uri

RMU-urile moderne susțin fluxul invers de putere, esențial pentru integrarea fermelor solare și a centrelor de încărcare pentru vehicule electrice. Această capacitate permite echilibrarea sarcinii și acceptarea generării descentralizate, sprijinind optimizarea rețelelor de distribuție în cadrul planurilor de tranziție energetică.

Funcții integrate de protecție împotriva defecțiunilor electrice

Protecție împotriva scurt-circuitelor și suprasarcinilor: funcții de bază ale RMU-urilor de medie tensiune

RMU-urile de medie tensiune protejează rețelele prin protecție multi-strat. Modulele de detectare a defectelor prin arcuri electrice identifică arcul periculos în 3 milisecunde ( Fuji Electric 2023 ), în timp ce mecanismele de declanșare termo-magnetice gestionează curenții de defect până la 25 kA. Această abordare duală asigură o scădere a tensiunii <3% în cazul suprasarcinilor tranzitorii, menținând continuitatea pentru echipamentele situate aval.

Detectare îmbunătățită a defectelor cu relee de protecție integrate în RMU-uri

Releele bazate pe microprocesor analizează diferențialele de curent și modelele armonice, atingând o acuratețe de 99,2% în discriminarea defectelor reale față de vârfurile tranzitorii (IEC 62271-2023). Comparativ cu releele electromecanice, reduc declanșările nedorite cu 47%. Funcția de autotest verifică integritatea releului la fiecare 15 minute, asigurând disponibilitate constantă.

Echilibrarea înaltă fiabilitate și complexitate în coordonarea protecției RMU-urilor

RMU-urile avansate folosesc interblocarea selectivă pe zone pentru a coordona protecția între segmente, reducând timpul total de eliminare a defectelor cu 58%, păstrând în același timp declanșarea selectivă — esențială în rețelele cu mai mult de opt puncte de alimentare. Modulele logice conforme cu IEC 61850 gestionează setările pentru peste 15 scenarii fără intervenție manuală, simplificând operațiunile.