Как да изберете единична разпределителна уредба за градското разпределение на електроенергия

Разбиране на изискванията на градската електрическа мрежа и на главния разпределителен апарат

Профили на високоплътни натоварвания и ограничения, свързани с динамичната топология на мрежата

Разпределението на електроенергия става изключително сложно в градовете, където хората и бизнесите са концентрирани толкова плътно. Търсенето на електричество се повишава и намалява през целия ден, достигайки своя връх, когато офисите са отворени, и едва спада през нощта. Устройствата за кръгово захранване, или RMU (Ring Main Units), трябва да издържат всички тези колебания, без да прекъсват захранването на никого. Когато възникне авария в голям градски район, компаниите бързо губят пари – средно около 740 000 щатски долара, според проучване на Института Понемон от миналата година. Затова правилната инсталация на тези RMU е от изключително значение. Инженерите сблъскват няколко сложни проблема. Те трябва да управляват автоматизирани системи, които пренасочват електроенергия между различни части на мрежата, без да предизвикват дразнещи спадове на напрежението. Освен това трябва да се справят със слънчеви панели, които подават енергия обратно в мрежата – нещо, което изобщо не е било предвидено в първоначалния проект. И накрая, те имат нужда от прекъсвачи, които могат да променят конфигурацията на мрежата в реално време чрез дистанционно управление, вместо да чакат някой физически да отиде на място и да направи необходимите настройки.

Тежки екологични фактори: замърсяване, влажност, температура и ограничения по отношение на пространството

Комутационното оборудване, инсталирано в градовете, сблъсква сериозни екологични предизвикателства, които с времето разрушават стандартното оборудване. Замърсяването от фабрики оставя проводящи покрития върху изолаторите, което увеличава вероятността от опасни пробои. Когато се комбинира с постоянната влага във въздуха и екстремните температурни промени между подземните тунели и покривите, тези фактори ускоряват корозията и износването на изолационните материали. Разпределителните кръгови уреди (RMU) противодействат на всички тези повреди чрез запечатани корпуси, устойчиви на ръжда (с класификация поне IP67), изолационни системи, които не са засегнати от вода, и по-малки размери, подходящи за монтаж в трансформаторни кутии или в подземни камери. Проучване, публикувано през 2022 г. от IEEE, показа, че замяната на RMU с газоизолирани модели намалява честотата на повреди, причинени от замърсяване, почти с четири пети в крайбрежните райони. Спестяването на място също има голямо значение, тъй като по-новите модели заемат по-малко от половината пространство на по-старото комутационно оборудване, но все пак издръжват сходни електрически натоварвания при аварийни ситуации.

Оценка на ключовите технически спецификации за производителността на пръстеновидни разпределителни уреди

Клас напрежение, номинален ток и термична стабилност в мрежи за средно напрежение в градски условия

Изборът на правилното ниво на напрежение, обикновено около 11–33 kV за градските електрически мрежи, гарантира безпроблемна интеграция с вече съществуващата инфраструктура. Когато става дума за номинални токове, те трябва да са по-високи от очакваното бъдещо увеличение на натоварването. Често този аспект се пренебрегва, което води до преждевременно повреждане на оборудването. Също толкова важна е термостойността: компонентите трябва да издържат непрекъснато натоварване, без да се нагряват излишно, тъй като прекомерното топлинно напрежение разрушава изолацията по-бързо, отколкото е желателно. Според различни доклади за надеждност почти четири от десет проблема в мрежите за средно напрежение всъщност се дължат на топлинни причини. За инженерите, които оценяват възможните варианти на оборудване, особено важно става да се насочат към системи с вградено температурно наблюдение на шините и добри характеристики за отвеждане на топлина, предимно при подземни трансформаторни подстанции, където естествената циркулация на въздух е ограничена.

Способност за устойчивост при късо съединение и съвместимост с нивото на аварийния ток

Токовете на повреда в градските електрически мрежи обикновено са значително по-високи от нормалните, понякога надхвърлят 25 kA поради високата степен на взаимно свързаност на мрежата. Когато става дума за разпределителни уредби с кръгова конфигурация (RMU), тяхната способност да издръжат къси съединения трябва да отговаря или да надвишава местните изисквания. Ако това не е изпълнено, при възникване на повреди съществува реална опасност от сериозни инциденти. Трябва да се извършат няколко важни проверки. Първо, уверете се, че уредбата може да прекъсне асиметрични токове, например около 63 kA в големите градски райони. След това проверете дали тя остава стабилна под действието на известните ни електромагнитни сили. И накрая потвърдете, че индикаторите за преминаване на повреден ток наистина работят достатъчно бързо — идеално в рамките на около 20 милисекунди. Оборудването, което не изпълнява нито едно от тези изисквания, може да доведе до три пъти по-висок риск от каскадни откази в плътно разположените електрически мрежи. Преди закупуването на ново оборудване винаги първо анализирайте специфичните доклади за проучване на повреди за точното място на инсталация.

Избор на оптимална изолационна технология за инсталации на градски пръстенови разпределителни уреди

Газоизолирани с SF₆, твърдоизолирани и въздушноизолирани пръстенови разпределителни уреди: компромиси относно заеманата площ, безопасността и поддръжката

Когато става дума за разпределителни уредби с пръстенова конфигурация (RMU) в градски условия, изборът на подходяща изолация е изключително важен. Има три основни варианта: изолирани с газ SF6, твърдо изолирани и въздушно изолирани системи, като всяка от тях има своите предимства и недостатъци. RMU-тата, изолирани с газ, заемат по-малко място, което е от голямо значение в тесните подстанции. Освен това те осигуряват по-добра защита срещу електрически дъги благодарение на силните изолационни свойства на SF6. Но има и уловка: тези уредби изискват специално обращение с газа, а регулаторите все повече затегат изискванията към SF6 поради неговото сериозно въздействие върху околната среда (около 24 300 пъти по-вредно от CO2). Твърдо изолираните модели напълно решават проблема с парниковите газове, като използват материали като епоксид или термопластици като бариери. Те са приблизително с 40 % по-малки от въздушно изолираните версии, но все пак отговарят на стандартите IP67 за устойчивост към атмосферни влияния. Фактът, че не изискват редовно обслужване, прави тези уредби идеални за интелигентните градски електрически мрежи, макар да се справят по-слабо при продължителни натоварвания над 630 A. Въздушно изолираните уредби може би са по-евтини при първоначалната покупка и по-издръжливи физически, но при монтажа заемат с 60–80 % повече място. Освен това по-бързо се замърсяват в райони като крайбрежните градове, където високата влажност води до солен пръск и други замърсители. Що се отнася до поддръжката, уредбите с изолация от SF6 обикновено изискват проверка за течове на всеки две години. Твърдо изолираните уредби се нуждаят само от периодичен визуален контрол, докато въздушно изолираните модели се замърсяват толкова бързо, че в замърсените райони трябва да се почистват на всеки три месеца. От гледна точка на топлоустойчивост твърдо изолираните уредби продължават да функционират коректно дори при температури до 65 °C, което им осигурява предимство от около 15 °C спрямо въздушно изолираните аналоги според последните термични изпитания, проведени от ZWU през 2024 г.

Подобряване на надеждността и интеграцията в умната електрическа мрежа при разгъването на пръстеновидни разпределителни уреди

Интегрирани защитни функции: индикация на аварийния ток, моторизирано превключване и готовност за SCADA/IEC 61850

Днешните кръгови разпределителни устройства се доставят със задължителни защитни технологии, които правят градските електрически мрежи значително по-устойчиви към нарушения. Вземете за пример индикацията на пътя на повредата (FPI). Тази система бързо локализира местоположението на повредите, което намалява продължителността на прекъсванията, тъй като ремонтните бригади могат да насочат усилията си точно там, където е необходимо. След това идва моторизираното превключване, което позволява на операторите да управляват тези устройства дистанционно от безопасни места, вместо да изпращат работници в опасни ситуации по време на бури или други извънредни положения. Системите SCADA, комбинирани със стандарта IEC 61850, осигуряват обмен на различни видове информация в реално време между отделните части на мрежата чрез общи протоколи за комуникация. Какво означава това? Е, кръговите разпределителни устройства вече не са просто пасивни компоненти, а умни възли в рамките на цялостната инфраструктура на електрическата мрежа. Благодарение на всички тези интеграции енергийните компании получават ранни предупреждения за потенциални проблеми, свързани с поддръжката, по-добър надзор върху няколко разпределителни точки едновременно и дори автоматични корекции за преразпределяне на товарите при възникване на аварии някъде в системата.

Тези възможности поддържат самовъзстановяващи се градски мрежи, минимизират простоите и подобряват съвместимостта в рамките на енергийните екосистеми — което позволява на операторите да прилагат стратегии за предиктивно поддръжка, намаляващи експлоатационните разходи и удължаващи срока на експлоатация на системата.