Қалалық электр тарату жүйесі үшін сақиналық басқару құрылғысын (RMU) қалай таңдау керек

Қалалық желінің қажеттіліктері мен сақиналық негізгі құрылғылардың талаптарын түсіну

Жоғары тығыздықты жүктеме профилдері және динамикалық желі топологиясы шектеулері

Қуатты тарату қалаларда адамдар мен кәсіпорындар бір-біріне өте тығыз орналасқан кезде шынымен күрделі болады. Электр энергиясына деген сұраныс барлық уақытта көтеріліп-түседі, ол көпшілік кезінде (офистер ашық кезде) ең жоғары деңгейге жетеді және түнде едәуір төмендейді. Сақиналы негізгі құрылғылар немесе қысқаша айтқанда RMU-лар барлық осы тербелістерді қуаттың берілуін тоқтатпай-ақ ұстап тұруы керек. Ірі қалалық аймақта апат орын алған кезде кәсіпорындар тез арада ақша жоғалтады – соңғы жылы Ponemon Institute зерттеуіне сәйкес орташа есеппен жеті жүз қырық мың доллар. Сондықтан осы RMU-ларды дұрыс орнату өте маңызды. Инженерлердің алдында бірнеше қиын мәселелер тұр. Олар автоматтандырылған жүйелерді басқаруға тиіс, олар тораптың әртүрлі бөліктері арасында қуатты ауыстырады, бірақ бұл кезде қолайсыз кернеу төмендеуіне әкелмеуі керек. Содан кейін, бастапқыда жобаланбаған күн сәулесінің панельдерінен торапқа қуат қайтарылуын реттеу керек. Соңында, олар желінің құрылымын нақты уақытта қашықтан басқару арқылы өзгертуге мүмкіндік беретін ажыратқыштарға ие болуы керек, яғни физикалық түрде шығып, құрылғыларды қолмен реттеуге күтудің қажеті жоқ.

Қатал экологиялық факторлар: ластану, ылғалдылық, температура және кеңістіктің шектеулері

Қалаларға орнатылған қосқыш құрылғылары стандартты жабдықтарды уақыт өте келе бұзатын ауыр экологиялық қиындықтарға ұшырайды. Зауыттардан шығатын ластану изоляторларда өткізгіш қабаттарды қалдырады, бұл қауіпті шамалы токтың өтуіне әкелетін мүмкіндікті арттырады. Бұл факторлар ауадағы тұрақты ылғалмен және жер асты туннельдері мен төбelerдегі экстремалық температура өзгерістерімен араласқан кезде изоляциялық материалдарда коррозия мен тозу процестерін жеделдетеді. Сақиналы негізгі құрылғылар (RMU) барлық осы зақымданудың әсеріне қарсы күреседі: олар коррозияға төзімді герметикалау қораптарымен (кемінде IP67 дәрежесінде), суға төзімді изоляциялық жүйелермен және трансформаторлық қораптарға немесе жер асты бөлмелеріне оңай сыйғызылатын кіші габариттерімен ерекшеленеді. IEEE журналында 2022 жылы жарияланған зерттеу көрсеткендей, газды изоляциялы RMU-ларға көшу теңіз жағалауларында ластануға байланысты ақаулардың жиілігін төрттен үшіншісіне дейін қысқартты. Орын үнемдеу де соншалықты маңызды, өйткені жаңа моделдер ескі қосқыш құрылғыларының алып жүретін орнынан кемінде екі есе аз орын алады, бірақ ақау кезіндегі электрлік жүктемелерді ұқсас деңгейде ұстай алады.

Сақиналық негізгі құрылғының жұмыс сапасын бағалау бойынша негізгі техникалық сипаттамалар

Орта кернеулі қалалық желілерде кернеу класы, токтың номиналды мәні және жылулық тұрақтылық

Қаланың электр желілері үшін көбінесе 11–33 кВ шамасындағы дұрыс кернеңің деңгейін таңдау, барлығының қазіргі жағдаймен сәйкес келіп, қатарынан жұмыс істеуін қамтамасыз етеді. Токтың номиналдық көрсеткіштері болжанатын жүктеменің өсуінен жоғары болуы керек. Көптеген адамдар осы мәселені дұрыс шеше алмайды, сондықтан жабдықтар өте ерте істен шығады. Жылуға төзімділік те соншалықты маңызды. Компоненттер үздіксіз жүктемені төтеп беруі керек, бірақ артық қызу изоляцияны кез келген адамның қалайтынынан да тезірек бұзады. Әртүрлі сенімділік есептеріне сәйкес, орташа кернеу желілеріндегі проблемалардың шамамен 10-нан 4-і нақтылығы жылу мәселелерінен туындайды. Жабдық нұсқаларын қарастыратын инженерлер үшін автобустардағы температураны бақылауға арналған жүйелер мен жақсы жылу шашу қасиеттері бар жабдықтарға назар аудару өте маңызды, әсіресе ауа айналымы табиғи түрде нашар болатын жер астындағы трансформаторлық подстанциялармен жұмыс істеген кезде.

Қысқа тұйықталуға төзімділік қабілеті және ақау деңгейіне сәйкестік

Қалалық электр желілеріндегі ақаулық токтары әдетте қалыпты мәндерден көп болады, ал кейде желінің тығыз байланысқан құрылымы салдарынан 25 кА-ден асады. Сақиналық негізгі құрылғылар (СНҚ) жағдайында олардың қысқа тұйықталуға төзімділігі жергілікті талаптарға сәйкес келуі немесе олардан асып түсуі қажет. Егер олай болмаса, ақаулар пайда болған кезде нақты қауіптілік туындайды. Сонымен қатар бірнеше маңызды тексерулер жүргізілуі керек. Біріншіден, құрылғының асимметриялық токтарды өткізбейтіндігін, мысалы, ірі қалалар аймағында шамамен 63 кА шамасындағы токтарды өткізбейтіндігін тексеріңіз. Екіншіден, оның белгілі электромагниттік күштер әсерінен тұрақты қалуын тексеріңіз. Үшіншіден, ақаулық өткізу көрсеткіштерінің шынымен де жеткілікті тез жұмыс істейтіндігін растаңыз — идеалды жағдайда бұл уақыт шамамен 20 миллисекундтан аспауы керек. Осы көрсеткіштердің кез келгенінде жетіспеушілік болса, тығыз желілер жүйесінде тізбекті ақаулар пайда болу ықтималдығы үш есе артуы мүмкін. Жаңа жабдық сатып алуға дейін әрқашан алдын ала оның нақты орнатылатын орны үшін дайындалған ақаулық зерттеу есептеріне назар аударыңыз.

Қалалық сақиналық негізгі құрылғыларды орнату үшін ең тиімді изоляциялық технологияны таңдау

SF₆ газымен изоляцияланған, қатты изоляцияланған және ауамен изоляцияланған сақиналық негізгі құрылғылар: орын ауқымы, қауіпсіздік және жөндеу бойынша компромисстар

Сақиналы негізгі құрылғылар (СНҚ) туралы қалалық жағдайларда айту керек болса, дұрыс изоляцияны таңдау өте маңызды. Негізгі үш нұсқа бар: SF6 газымен изоляцияланған, қатты изоляцияланған және ауамен изоляцияланған жүйелер; әрқайсысының өзіндік артықшылықтары мен кемшіліктері бар. Газбен изоляцияланған СНҚ-лар кеңістікті аз ғана алады, бұл шектеулі трансформаторлық подстанция аймақтарында өте маңызды. Олар SF6-тың күшті изоляциялау қасиеттері арқасында электр доғаларына қарсы жақсы қорғаныс қамтамасыз етеді. Бірақ мұнда бір қиындық бар. Бұл құрылғылар газды арнайы тасымалдауды талап етеді, сонымен қатар регуляторлар SF6-тың экологияға зиянына байланысты қатаңдауда (ол CO2-ге қарағанда шамамен 24 300 есе зиянды). Қатты изоляцияланған моделдер эпоксид немесе термопластик сияқты материалдарды барьер ретінде қолдану арқылы жылулық газдар мәселесін толығымен шешеді. Олар ауамен изоляцияланған нұсқаларға қарағанда шамамен 40% кішірек, бірақ әлі де желтоқсанға төзімділік үшін IP67 стандартын қанағаттандырады. Олардың ретті түрде қызмет көрсетуге қажеттілігі жоқ болуы оларды ақылды қалалардың электр энергиясы торабы үшін өте тиімді етеді, бірақ ток жүктемесі ұзақ уақыт бойы 630 А-ден асқан кезде олар қиындыққа ұшырайды. Ауамен изоляцияланған құрылғылар бастапқыда арзандау және физикалық тұрақты болуы мүмкін, бірақ орнату кезінде олар 60–80% көп кеңістік алады. Сонымен қатар, олар теңіз жағалауындағы қалалар сияқты ылғалдылық тұз шашыратып және басқа да ластанған заттарды әкелетін аймақтарда тез ластанады. Қызмет көрсету жағынан SF6 құрылғылары әдетте әрбір екі жылда іс-қимылсыз қалған газды тексеруге қажет болады. Қатты изоляцияланған құрылғыларға тек кейбір уақытта қарау ғана қажет, ал ауамен изоляцияланған модельдер ластанған аймақтарда әрбір үш айда тазартылуы керек дәрежеде тез ластанады. Жылуға төзімділікке келгенде, қатты изоляцияланған құрылғылар температура 65 °C-қа жеткен кезде де дұрыс жұмыс істей береді; бұл ZWU-ның 2024 жылғы жылулық сынақтарына сүйенсек, ауамен изоляцияланған құрылғыларға қарағанда олардың жылуға төзімділігі шамамен 15 °C артық.

Сақиналы негізгі құрылғыларды орнатуда сенімділікті және ақылды желіге интеграцияны арттыру

Интеграцияланған қорғаныс функциялары: ақау өткізу көрсеткіші, электр қозғалтқышы бар қосқыштар және SCADA/IEC 61850 дайындығы

Бүгінгі күнгі сақиналы негізгі құрылғылар қалалық электр желілерін ақауларға қарсы тұрақтылығын айтарлықтай арттыратын негізгі қорғаныс технологияларымен жабдықталған. Мысалы, ақау өткізу көрсеткіші (FPI) жүйесін қарастырайық. Бұл жүйе ақаулардың орнын қатты тез анықтайды, сондықтан авариялық үзілістердің ұзақтығы қысқарады, өйткені жөндеу бригадалары қажетті жерге дәл бағытталған жұмыс істей алады. Содан кейін, операторларға бұл құрылғыларды қауіпті жағдайларда (мысалы, дауыл кезінде немесе басқа авариялық жағдайларда) қауіпсіз орындардан басқаруға мүмкіндік беретін электрмен жеткізілетін қосу/өшіру құрылғылары бар. SCADA жүйелері мен IEC 61850 стандарттары желінің әртүрлі бөліктері арасында нақты уақытта ақпарат алмасуын қамтамасыз етеді, ол үшін ортақ тіл протоколдары қолданылады. Бұл нені білдіреді? Сақиналы негізгі құрылғылар енді пассивті компоненттер емес, біртұтас желі инфрақұрылымының ақылды түйіндері болып табылады. Барлық бұл интеграциялар іске қосылған кезде, электр энергиясын қамтамасыз ету ұйымдары потенциалды жөндеу мәселелері туралы ерте ескертуді, бірнеше тарату нүктелерін бір уақытта тиімдірек бақылауды, сонымен қатар желінің қайсыбір бөлігінде ақау пайда болған кезде жүктемені автоматты түрде қайта таратуды қамтамасыз етеді.

Бұл мүмкіндіктер өзін-өзі түзететін қалалық желілерді қолдайды, тоқтап қалу уақытын азайтады және коммуналдық инфрақұрылымдардың барлық экожүйелері арасындағы өзара әрекеттестікті жақсартады — бұл операторларға жұмыс істеу шығындарын азайтып, жүйенің қызмет ету мерзімін ұзартатын болжамды техникалық қызмет көрсету стратегияларын енгізуге мүмкіндік береді.