Как да използвате разпределително устройство с пръстенова схема за ефективно захранване?

Разбиране на ролята на разпределителните шкафове в мрежите за електрозахранване

Функции и роля на разпределителните шкафове в разпределението на електроенергия

Главните пръстеновидни уредби, или накратко RMU, са по същество компактни разпределителни табла, които се срещат в среднонапрежениетни електрически мрежи, обикновено работещи в диапазона от 6 kV до 24 kV. Основната им функция е да управляват и защитават електрическите вериги, както и да формират пръстеновидни конфигурации, осигуряващи резервни пътища за захранване при нужда. Целта на тази архитектура е токът да може да се движи по различни пътища в системата. Така при възникване на повреда на определено място, захранването автоматично превключва към други достъпни пътища, като поддържа непрекъснато и стабилно функциониране. Според последните данни от Доклада за разпределение на енергия 2024 г., мрежите, оборудвани с RMU, отбелязват около 40 процента по-малко простои годишно в сравнение с традиционните радиални системи. Този вид надеждност прави тези компоненти задължителни в днешната все по-сложна електрическа инфраструктура.

Цел и функция на RMU за осигуряване на надеждно електрозахранване

RMU-тата съществуват предимно за да осигуряват надеждно електрозахранване, като комбинират защитни функции с интелигентни възможности за превключване. В тези уредби намираме елементи като превключватели на товара, прекъсвачи и предпазители-отделители, които се задействат при повреден участък от мрежата. Те изключват неизправните части доста бързо – обикновено между 100 и 300 милисекунди, което попречва на малки проблеми да се превърнат в по-големи в цялата система. Когато се комбинират с резервните пътища, заложени в пръстеновидната топология, тази конфигурация осигурява това, което инженерите наричат „N-1“ надеждност. По същество това означава, че услугата остава в експлоатация, дори когато един елемент се повреди. Функцията за автоматично превключване наистина се отличава в места, където прекъсванията на тока са недопустими. Помислете за болници, нуждаещи се от системи за животоподдържане, центрове за данни, пазещи ценна информация, или фабрики с производствени линии, които не могат да спират работа по време на рутинно поддръжка или при неочаквани аварийни ситуации.

Приложения на пръстеновите основни единици в градските, промишлените и възобновяемите енергийни системи

РМУ са станали доста често срещани в градските райони, индустриалните комплекси и установките за възобновяема енергия, главно защото заемат толкова малко място и могат лесно да бъдат адаптирани. Градовете разчитат на тях за управление на подземните електроенергийни мрежи и тези тесни места, където традиционните подстанции просто не се вписват, и всичко това, докато се съобразяват с нарастващата ни нужда от електричество и се уверяват, че нещата остават надеждни. За фабриките и производствените предприятия тези единици са от съществено значение, тъй като се справят много добре с грешки. Когато нещо се обърка, RMU могат да изолират проблемната област бързо, намалявайки скъпото време на прекъсване, което компаниите обикновено губят около 740 хил. долара всеки път, когато се случи, както показват цифри от Ponemon Institute. Интересно е също как RMU помагат за въвеждането на възобновяема енергия в сместа. Те управляват движението на енергия напред и назад от слънчеви панели и вятърни турбини, гарантирайки, че всичко остава стабилно дори когато условията се променят благодарение на тези изкуствени защитни функции, вградени точно в тях.

Структура на ядрото и принцип на работа на основното звено на пръстена

Ринг главните единици работят на базата на т.нар. система със затворена верига, което означава, че могат да продължат да доставят енергия дори когато има проблеми или поддръжка някъде другаде. Голямата разлика в сравнение с обикновените радиални системи е как електричеството се движи. В пръстеновата конфигурация токът може да се движи и в двете посоки около веригата. Когато част от системата се повреди, дефектната секция се прекъсва автоматично. В същото време, енергията продължава да тече през други части на пръстена благодарение на интелигентните превключватели, които се включват. Това намалява времето за прекъсване на работата на клиентите и прави цялата електрическа мрежа много по-надеждна в реални условия.

Обяснен принцип на работа на пръстена на главния блок

Как работи това зависи от това да откриваме проблемите автоматично и да ги отстраняваме, преди да се разпространят в цялата система. Защитните релеи работят заедно с прекъсвачите на веригата и тези специални прекъсвачи, наречени прекъсвачи на натоварване за тази цел. Ако нещо се обърка някъде в мрежата, релетата изпращат сигнали, за да активират прекъсвача на около два до три цикъла на преминаване на електричество. В същото време, тези секциониращи превключватели се включват, за да пренареждат как тече енергията, така че услугата да може да се връща от друга част на мрежата. Повечето съвременни електрически системи имат тази двупосочна способност за превключване, благодарение до голяма степен на SCADA системите, които контролират всичко зад кулисите. В резултат на това средните годишни прекъсвания са под 5 минути в много области.

Ключови компоненти на основното звено на пръстена и техните функции

Основните компоненти включват:

• Прекъсвачи на вериги които прекъсват потокът от грешки бързо и безопасно
• С изключение на тези от No 8303 за изолиране на активни вериги при нормални натоварвания
• Шинни ленти които разпределят мощността между множество захранващи устройства
• Защитни релета които наблюдават напрежението, тока и честотата, за да започнат прекъсване, когато възникнат аномалии
• Ограждение с IP67 рейтинг, осигуряваща силна защита срещу прах, влага и стрес от околната среда

Тези елементи работят заедно, за да създадат архитектура на мрежата, която се самозаздравява, като намалява продължителността на прекъсването с до 80% в сравнение с традиционните радиални системи (IEEE 2022). Модулният дизайн също така поддържа мащабируемо разширяване от 2-посочни към 5-посочни конфигурации с нарастващото търсене.

Видове и конфигурации на пръстеновите основни единици: изолация и функционален дизайн

Видове РМУ по изолационни среди: газоизолирани, въздухоизолирани, твърдоизолирани, хибридни

Класификацията на РМУ зависи до голяма степен от тяхната изолационна среда, което засяга всичко, от съображения за безопасност до физическите размери и вида работа, която могат да изпълняват. Газоизолираните РМУ, често наричани ГИС системи, обикновено използват серен хексафлуорид или други заместващи газове. Тези устройства работят много добре за спиране на електрическите дъги и заемат по-малко място като цяло, което ги прави чудесен избор за градове, където пространството е на премиум. От друга страна, въздухоизолираните устройства (AIS) зависят от обичайния атмосферен въздух. Въпреки че тези устройства са по-евтини в началото и по-лесни за поддръжка с течение на времето, те се нуждаят от значително повече място по време на монтажа. Оптимизираните за твърда изолация материали като епоксидни смоли или различни полимери като диелектрици. Този подход напълно премахва опасенията за изтичане на газ и като цяло прави нещата по-безопасни и от екологична гледна точка. Някои производители са започнали да създават хибридни версии, които смесват характеристики от множество изолационни подходи. Тези комбинации помагат за балансиране на фактори като изисквания за производителност, бюджетни ограничения и дългосрочни цели за устойчивост, в зависимост от това как точно ще се използва оборудването на практика.

Функционални конфигурации: 2-Way, 3-Way, 4-Way и 5-Way RMU

Начинът, по който са конфигурирани тези устройства, наистина влияе на това колко гъвкави могат да бъдат при превключване и с каква сложност на мрежата се занимаваме. Двупосочните RMU по принцип се справят с пряко въвеждане на изход, което работи добре за тези прости радиални ситуации, с които се сблъскват повечето хора. Преместването до три и четири пътища устройства отваря нещата доста малко, тъй като те могат да се свържат с няколко трансформатори или различни точки на натоварване наведнъж. Това поддържа пръстенови топологии и всъщност прави системата по-излишна от стандартните настройки. И после има петте начина на RMUs, които водят нещата на съвсем друго ниво. Тези лоши момчета са оборудвани с множество секции за автобусни ленти, което ги прави идеални за места като болници или центрове за данни, където времето за работа е абсолютно критично. Когато надеждността е най-важна, това допълнително гъвкавост за преконфигуриране на място става нещо, на което си струва да обърнем внимание.

Сравнение между ГИС и AIS Ring Main Units: Изпълнение срещу разходи

При избора между ГИС и АИС РМУ инженерите трябва да претеглят кое работи най-добре за тяхната конкретна ситуация срещу това, което се вписва в финансовите граници. GIS опцията се отличава с впечатляващите си възможности, като заема около две трети по-малко място в сравнение с традиционните модели, плюс това се справя по-добре с късо съединение и издържа по-дълго дори и когато е изложен на мръсотия или влага. Разбира се, има уловка, въпреки че тези системи обикновено струват около двойно повече от това, което AIS ще струва предварително. От друга страна, AIS оборудването е по-евтино за инсталиране и по-лесно за поддръжка, но заема значително повече място и не се държи толкова добре при тежки условия на околната среда. Повечето хора използват ГИС в пренаселени градски места, където всеки квадратен метър е важен, докато много фабрики и ферми все още използват АИС, защото не са изправени пред същите ограничения на пространството.

Предимства на пръстеновите основни единици за надеждно и ефективно захранване с енергия

Намаляване на прекъсванията и подобряване на качеството на електроенергията с помощта на РМУ

РМУ намаляват прекъсванията на тока, защото могат да изолират проблемите бързо, преди нещата да се влошат. Когато тези проблеми бъдат ограничени рано, това помага да поддържа цялата система да работи по-добре, тъй като има по-малко спадове на напрежението и електрически пикове, които объркват нещата. Според скорошни изследвания от миналогодишните доклади за надеждност на мрежата, мрежите с RMU са имали около 40% по-малко неочаквани прекъсвания в сравнение със старите радиални настройки. Освен това, модулната им природа означава, че техниците могат да поправят специфични части, без да изключват цели секции от мрежата. Това е много важно за болници, центрове за данни и други места, където непрекъснатото захранване с електричество просто не може да бъде прекъснато изобщо.

Енергийна ефективност и възможности за управление на натоварването на РМУ

Днешните дистанционни мониторингови единици (РМУ) повишават енергийната ефективност чрез интелигентно управление на натоварванията. Тези системи позволяват на операторите да пренасочват енергията динамично, което означава, че могат да разпределят работната натоварване между различни захранващи и да предотвратят претоварването на трансформаторите, което причинява много технически загуби в мрежата. Когато натоварванията се разпределят правилно с помощта на RMU, електрическите загуби намаляват с около 15% в сравнение с по-старите фиксирани настройки. Друго предимство е, че изолираните от газ конструкции намаляват тези досадни паразитни загуби, защото изолацията работи много по-добре електрически. Всички тези характеристики заедно означават по-ниски сметки за комуналните компании и фабриките, като същевременно правят цялата им операция по-гладка и по-чиста като цяло.

Умни и IoT-активирани пръстенови основни единици за модерна интеграция на мрежата

Умни и IoT-способни RMU за дистанционно наблюдение и управление

Умните RMU са оборудвани с вградени сензори и функции за свързаност, които наблюдават неща като ток на натоварване, нива на напрежение, промени в температурата и колко добре изолацията се държи с течение на времето. Интернет на нещата означава, че тези системи могат да открият проблеми, преди да са се превърнали в сериозни проблеми. Като разглеждат моделите в данните, те улавят ранни предупредителни знаци, че нещо може да се е объркало по линия, независимо дали са малки електрически разряди или компоненти, които се прегряват. Това, което прави тези устройства наистина ценни е възможността им за дистанционно управление. Вместо да изпращат техници всеки път, когато има проблем, операторите могат да коригират мрежата отдалеч или да изключат захранването на дефектни секции веднага. Това спестява време и пари, като същевременно поддържа цялата система в нормален ход, дори когато възникнат неочаквани проблеми.

Автоматизирани кръгови основни единици и интеграция в цифрови и интелигентни мрежи

Автоматизираните RMU служат като интелигентни компоненти в съвременните цифрови мрежи, които се свързват с DMS и SCADA системи без никакви проблеми. Тези устройства комуникират напред и назад чрез специфични протоколи, което позволява на операторите да управляват как електричеството преминава през мрежата, да работят с различни източници на енергия, разпръснати в цялата мрежа, и дори да извършват автоматични ремонти, когато възникнат проблеми. Автоматизацията отива по-далеч в т.нар. FDIR процеси за откриване на грешки, бързо ги изолиране и възстановяване на обслужването. Когато нещо се обърка в част от мрежата, тези системи могат да пренасочат захранването само за няколко секунди, така че повечето клиенти изобщо да не изпитват прекъсвания по време на тези инциденти.

Случайно проучване: Внедряване на интелигентни РМУ в градска микромрежа

Скорошна инициатива за урбани микромрежи замени старото комутационно оборудване с модерни RMU, които идват с температурни сензори, възможности за наблюдение на частични разряди и вградени клетъчни връзки. След въвеждането на тези нови системи в експлоатация резултатите бяха доста впечатляващи: прекъсванията продължаваха приблизително с 45% по-малко време в сравнение с преди, докато разходите за поддръжка намаляха около 30%, предимно благодарение на функциите за предиктивна диагностика. Потокът от данни в реално време направи възможно динамичното балансиране на натоварванията при върхови пики на търсенето, като по този начин запази енергийната ефективност и осигури стабилно напрежение в цялата мрежа, което естествено гарантира съответствие с нормативните изисквания.

ЧЗВ

Какво представлява един Ring Main Unit (RMU)?

Комплектно разпределително устройство в пръстенова конфигурация (RMU) е компактно комутационно устройство, което има решаваща роля за управление и защита на електрически вериги в мрежи за разпределение на средно напрежение. То осигурява алтернативни пътища за захранване чрез пръстенова конфигурация, което повишава надеждността на системата и намалява простоюването.

Какви са основните компоненти на RMU?

Основните компоненти на RMU включват прекъсвачи, превключватели за товарно разтоварване, шини, защитни релета и здрави кутии. Тези елементи работят заедно, за да осигурят бързо изолиране на повреди и ефективно разпределение на енергия.

Как RMU подобрява надеждността на електрозахранването?

RMU комбинира защитни функции с интелигентни превключвателни възможности, подпомагайки автоматично изолиране на повреди и осигуряваща N-1 надеждност. Тази конфигурация гарантира непрекъснато електрозахранване, дори ако един от компонентите на системата срещне проблем.

Какви са разликите между GIS и AIS RMU?

Газовоизолираните RMU (GIS) използват газ, като шестфлуорид на сярата, за изолация, предлагайки компактност и по-добра обработка на повреди, но с по-висока цена. Въздушноизолираните RMU (AIS) използват атмосферен въздух, което ги прави по-евтини, но заемат повече пространство.

Как интелигентните RMU се интегрират в модерните мрежи?

Интелигентните разпределителни уреди са оборудвани със сензори и възможност за свързване, което позволява дистанционно наблюдение и управление. Те се интегрират безпроблемно с цифровите мрежови системи, осигурявайки ефективно откриване на повреди, изолация и автоматично възстановяване на услугата.