Комплектное распределительное устройство кольцевого типа: преимущества компактной конструкции для городских электрических сетей

Почему компактные кольцевые распределительные устройства необходимы для современных городских электросетей

Ограниченность свободной площади в городах и растущий спрос на децентрализованную и устойчивую инфраструктуру электроснабжения

По мере того как всё больше людей переезжает в города — сегодня более половины мирового населения проживает в городских районах — поиск места для размещения электрической инфраструктуры становится настоящей проблемой. Традиционные подстанции занимают площадь, сопоставимую с футбольным полем, что попросту нереально в перенаселённых метрополиях, где стоимость одного акра земли может достигать примерно 740 000 долларов США, согласно данным Института Понемона за 2023 год. В то же время непредсказуемые погодные явления и растущая зависимость от цифровых систем требуют создания электросетей, способных сохранять работоспособность даже при выходе из строя отдельных компонентов. Только отключений электроснабжения, вызванных штормами, мировая экономика теряет ежегодно около 150 миллиардов долларов США, по данным Всемирного банка за прошлый год. Это побуждает энергоснабжающие компании переходить к более компактным и устойчивым системам. Компактные кольцевые распределительные устройства представляют собой разумное решение данной проблемы. Эти модульные устройства легко вписываются в городской ландшафт без необходимости выделения дополнительной территории и без нарушения целостности улиц и тротуаров.

Как компактность кольцевых распределительных устройств напрямую решает проблему нехватки земли в мегаполисах

Кольцевые распределительные устройства (RMU) преодолевают ограничения по занимаемой площади за счёт радикальной миниатюризации — они занимают на 70 % меньше места по сравнению с традиционным коммутационным оборудованием. Газоизолированные (с использованием SF6) и вакуумные технологии прерывания позволяют уплотнить компоненты в герметичные модульные блоки, которые можно размещать в ранее непригодных для использования пространствах:

Эта эффективность подтверждена на практике: в центральной части Сингапура подземные кольцевые распределительные устройства обеспечивают 80 % всей подачи электроэнергии — при этом достигается полная избыточность по схеме N-1 без какого-либо воздействия на поверхность земли. Решая проблему нехватки земельных ресурсов и одновременно обеспечивая врождённую устойчивость, компактные RMU формируют физическую основу масштабируемых и готовых к будущему городских электросетей.

Инженерные инновации, обеспечивающие миниатюризацию кольцевых распределительных устройств

Газоизолированные (SF6) и вакуумные коммутационные технологии для уменьшения занимаемой площади

Современная конструкция РУ (распределительного устройства) позволяет значительно уменьшить его габариты, в первую очередь благодаря двум крупным технологическим прорывам: изоляции элегазом SF6 и технологии вакуумного коммутирования. Диэлектрическая прочность SF6 примерно в три раза выше, чем у обычного воздуха, что позволяет размещать токопроводящие части значительно ближе друг к другу без ухудшения эффективности гашения дуги. Благодаря этому производители могут сократить размеры корпусов примерно на 40 % по сравнению с традиционными системами с воздушной изоляцией. Кроме того, применяются вакуумные дугогасительные камеры, которые полностью исключают необходимость в громоздких дугогасительных решётках, поэтому сама камера коммутации занимает примерно на 60 % меньше места, чем ранее. В совокупности эти инновации обеспечивают практически нулевое техническое обслуживание в течение многих лет эксплуатации. Операторы электросетей сообщают о показателях надёжности порядка 99,98 % при использовании таких устройств в критически важных участках своих сетей. И не стоит забывать и об экономических преимуществах: затраты за весь жизненный цикл снижаются примерно на 30–35 % благодаря всем этим повышениям эффективности.

Модульная конструкция и интегрированные системы защиты, повышающие плотность размещения без ущерба для безопасности

Распределительные устройства RMU значительно выигрывают от модульных подходов к проектированию. Стандартные компоненты, которые можно устанавливать друг на друга — включая готовые секции шин и легко устанавливаемые автоматические выключатели — позволяют создавать индивидуальные конфигурации в рамках одного и того же базового габарита шкафа. Современные системы оснащаются встроенными интеллектуальными реле, постоянно контролирующими температурные режимы, механические нагрузки и электрические параметры; такие системы способны локализовать аварийные ситуации всего за 2 миллисекунды. Эти интеллектуальные функции устраняют необходимость в отдельных внешних устройствах защиты, сокращая требуемую площадь установки почти на 0,75 м² на каждую конфигурацию и обеспечивая соответствие всем необходимым требованиям стандарта IEC 62271 по безопасности. Что это означает на практике? Примерно удвоенная мощность по сравнению с устаревшими конструкциями — что имеет принципиальное значение при модернизации старых подстанций, где физически отсутствует возможность расширения.

Реальное применение в городских условиях: компактные решения на основе кольцевых распределительных устройств

Модернизация подстанций и установка на крышах в Токио и Сингапуре

Токио сталкивается с настоящей проблемой поиска места для электрических подстанций, поскольку земельные участки там практически невозможно заменить. Установка компактных комплектных распределительных устройств (RMU) вместо традиционного оборудования позволяет городским планировщикам сократить необходимую площадь примерно на 60 %. Это помогает обеспечить надёжную работу существующей инфраструктуры без необходимости строительства новых объектов. На другом конце света в Сингапуре был применён аналогичный подход: RMU устанавливаются на крышах зданий в оживлённых деловых районах. Такие установки на крышах обеспечивают всё потребление электроэнергии в густонаселённых кварталах, поэтому нет необходимости возводить дополнительные наземные подстанции, которые заняли бы ценное пространство на улицах. То, что мы наблюдаем здесь, — это способность таких модульных устройств превращать иначе неиспользуемые пространства, такие как крыши зданий, подземные помещения для хранения и тоннели технического обслуживания, в функциональные элементы сети электроснабжения.

Вертикальная интеграция в высотных зданиях и коммерческих комплексах

В настоящее время разработчики начинают устанавливать кольцевые распределительные устройства (RMU) вертикально внутри технических шахт высотных зданий, что сокращает необходимое электрическое пространство в подвалах примерно на сорок процентов. Для многофункциональных коммерческих зданий с несколькими арендаторами вертикальная компоновка таких RMU обеспечивает более лёгкую масштабируемость при необходимости. Достаточно просто добавить дополнительные цепи или слои защиты по мере роста бизнеса и изменения его потребностей в электроэнергии со временем. Главное преимущество такого подхода заключается в том, что вертикальная установка полностью обходит проблему ограниченной доступности земельных участков. Вместо борьбы за дефицитное наземное пространство застройщики могут просто проектировать и строить вверх, обеспечивая с самого начала строительства повышенную устойчивость электрической сети.

Обеспечение будущей совместимости городских сетей за счёт масштабируемой архитектуры кольцевых распределительных устройств (RMU)

Сети городского электроснабжения испытывают всё возрастающую нагрузку с каждым днём: растёт численность населения, всё больше устройств переводится на электропитание, а цифровые сервисы постоянно требуют всё больше энергии. Именно поэтому нам необходима инфраструктура, способная расширяться постепенно, без отключения питания потребителей. Масштабируемые конструкции распределительных модульных устройств (RMU) решают эту проблему достаточно эффективно благодаря использованию стандартных модульных компонентов, что позволяет коммунальным службам модернизировать оборудование поэтапно. Необходимо добавить новое защитное оборудование? Просто вставьте его в соответствующий слот. Требуется улучшить систему мониторинга? Установите датчики непосредственно в нужных местах, не выполняя демонтаж всей системы. Такой подход снижает затраты на крупные капитальные вложения и одновременно обеспечивает бесперебойное электроснабжение в период расширения — а это особенно важно для городских планировщиков, поскольку надёжное электроснабжение напрямую влияет на производительность предприятий. Модульная структура также значительно упрощает интеграцию возобновляемых источников энергии. Солнечные электростанции и станции зарядки электромобилей (EV) могут подключаться к отдельным секциям RMU вместо того, чтобы вынуждать дорогостоящую полную модернизацию подстанций по всему городу. Благодаря устранению таких «узких мест» в виде единичных точек ограничения городские электрические сети продолжают развиваться параллельно с ростом самих городов, адаптируясь по мере развития и трансформации районов.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Что такое компактные кольцевые распределительные устройства?

Компактные кольцевые распределительные устройства — это модульные устройства, использующие передовые технологии для обеспечения эффективного распределения электроэнергии в городских районах без необходимости выделения дополнительных земельных участков и без создания помех.

Как компактные кольцевые распределительные устройства помогают решить проблему нехватки места в городах?

Компактные кольцевые распределительные устройства занимают на 70 % меньше площади по сравнению с традиционным коммутационным оборудованием, что делает их идеальным решением для условий ограниченного пространства, например, в городских районах.

Какие технологии обеспечивают миниатюризацию кольцевых распределительных устройств?

Две основные технологии, обеспечивающие миниатюризацию кольцевых распределительных устройств, — это газоизолированные (с использованием SF6) и вакуумные коммутационные технологии.

Каковы преимущества использования модульных конструкций в кольцевых распределительных устройствах?

Модульные конструкции кольцевых распределительных устройств позволяют создавать индивидуальные конфигурации, сокращают объёмы технического обслуживания и повышают пропускную способность по мощности без ущерба для требований безопасности.

Как кольцевые распределительные устройства способствуют «будущей совместимости» городских электросетей?

Модульные распределительные устройства (RMU) обеспечивают гибкость постепенного расширения электрических сетей, интеграции источников возобновляемой энергии и соответствия темпам урбанистического роста без необходимости в масштабной модернизации.