Блок кільцевої магістралі: переваги компактного дизайну для міських електричних мереж

Чому компактні кільцеві розподільні пристрої є необхідними для сучасних міських електромереж

Обмеженість міського простору та зростаючий попит на розподілену й стійку інфраструктуру електропостачання

Оскільки все більше людей переїжджає до міст — зараз понад половина світового населення живе в урбанізованих зонах — пошук місця для електричної інфраструктури став реальною проблемою. Традиційні підстанції займають приблизно стільки ж площі, скільки футбольне поле, що просто неприпустимо в перенаселених метрополіях, де ціни на нерухомість можуть сягати близько 740 000 доларів США за акр, за даними Інституту Понемона за 2023 рік. Тим часом непередбачувані погодні умови та зростаюча залежність від цифрових систем означають, що нам потрібні електричні мережі, які здатні продовжувати працювати навіть у разі виходу з ладу окремих їхніх компонентів. Лише відключення електроенергії через шторми щорічно завдають глобальній економіці збитків обсягом близько 150 мільярдів доларів США, за даними Світового банку за минулий рік. Це спонукає енергетичні компанії переходити до менших, але більш стійких систем. Компактні кільцеві розподільні пристрої є розумним рішенням у цьому контексті. Ці модульні пристрої легко вписуються в міський ландшафт без потреби в додатковій земельній ділянці та без порушення руху на вулицях і тротуарах.

Як компактність кільцевих розподільних пристроїв безпосередньо вирішує проблему нестачі земельних ділянок у мегаполісах

Кільцеві розподільні пристрої подолують обмеження щодо площі за рахунок радикального зменшення розмірів — вони займають на 70 % менше площі, ніж традиційне комутаційне обладнання. Технології ізоляції газом (SF6) та вакуумного вимикання дозволяють згорнути компоненти в герметичні модульні блоки, які можна розміщувати в раніше непридатних для використання просторах:

Ця ефективність доведена на практиці: у центральній частині Сінгапуру 80 % електропостачання забезпечується за допомогою підземних кільцевих розподільних пристроїв — досягаючи повної N-1-надійності без впливу на поверхню. Вирішуючи проблему нестачі земельних ділянок і водночас забезпечуючи вбудовану стійкість, компактні кільцеві розподільні пристрої стають фізичною основою для масштабованих, готових до майбутнього міських електричних мереж.

Інженерні інновації, що забезпечують мініатюризацію кільцевих розподільних пристроїв

Газоізольовані (SF6) та вакуумні технології комутації для зменшення площі, що займається

Сучасна конструкція РПУ дозволяє значно зменшити її розміри, головним чином завдяки двом великим технологічним досягненням: ізоляції газом SF6 та вакуумній комутаційній технології. Діелектрична міцність SF6 приблизно втричі перевищує таку ж у звичайного повітря, що означає: провідники можна розміщувати набагато ближче один до одного, не погіршуючи ефективності гасіння дуги. Це дає виробникам змогу скоротити розміри корпусів приблизно на 40 % порівняно з традиційними повітряно-ізольованими системами. Також важливу роль відіграє вакуумний пристрій вимикання. Він практично повністю усуває великі дугогасні решітки, тож сама камера комутації займає приблизно на 60 % менше місця, ніж раніше. У поєднанні ці інновації забезпечують практично нульове технічне обслуговування протягом багатьох років експлуатації. Оператори електромереж повідомляють про показники надійності близько 99,98 %, коли такі пристрої встановлені в критичних частинах їхніх мереж. І, звичайно, не слід забувати й про економічну вигоду. Завдяки всім цим ефективним поліпшенням загальні витрати за весь термін експлуатації знижуються приблизно на 30–35 %.

Модульна конструкція та інтегровані системи захисту, що підвищують щільність розміщення без ушкодження безпеки

Розподільні пристрої (RMU) значно виграють від модульного підходу до проектування. Стандартні компоненти, які можна збирати один на одному, зокрема готові ділянки шин і легко встановлювані автоматичні вимикачі, дозволяють створювати спеціалізовані конфігурації в межах одного й того самого базового розміру шафи. У сучасних системах використовуються вбудовані інтелектуальні реле, які постійно контролюють рівень нагріву, механічні навантаження та електричні параметри; такі системи здатні ізолювати несправності протягом менше ніж 2 мс. Ці інтелектуальні функції усувають потребу в окремих зовнішніх пристроях захисту, скорочуючи необхідну площу підлоги приблизно на три чверті квадратного метра для кожної конфігурації та забезпечуючи виконання всіх обов’язкових вимог стандарту IEC 62271 щодо безпеки. Що це означає на практиці? Приблизно подвоєну потужність порівняно зі старими конструкціями — це особливо важливо під час модернізації старих підстанцій, де просто немає місця для розширення.

Реальне використання в урбаністичних умовах: компактні застосування кільцевих розподільних пристроїв

Модернізація підстанцій та встановлення на дахах у Токіо та Сінгапурі

Токіо стикається з реальною проблемою знаходження місця для електричних підстанцій, оскільки земельні ділянки там практично неможливо замінити. Встановлюючи компактні РПУ (розподільні пристрої) замість традиційного обладнання, міські планувальники можуть скоротити необхідну фізичну площу приблизно на 60 %. Це допомагає забезпечити належне функціонування існуючої інфраструктури без потреби будувати щось нове. У Сінгапурі, розташованому на іншому кінці світу, застосований схожий підхід: РПУ встановлюють на дахах будівель у напружених ділових районах. Такі дахові установки задовольняють усі потреби в електроенергії щільно забудованих районів, тому немає потреби будувати додаткові підстанції на рівні землі, які зайняли б цінне місце на вулицях. Те, що ми спостерігаємо тут, — це те, як ці модульні пристрої перетворюють інакше невикористовувані простори, такі як дахи будівель, підземні складські приміщення та тунелі технічного обслуговування, на функціональні елементи мережі електропостачання.

Вертикальна інтеграція у багатоповерхових будівлях та комерційних комплексах

У ці дні розробники починають встановлювати кільцеві розподільні пристрої (RMU) вертикально всередині технічних шахт багатоповерхових будівель, що скорочує необхідний електричний простір у підвалі приблизно на сорок відсотків. У багатофункціональних комерційних будівлях з кількома орендарями таке вертикальне розташування RMU спрощує розширення системи за потреби: достатньо просто додати нові електричні ланцюги або додаткові рівні захисту по мірі зростання підприємств та зміни їхніх потреб у електроенергії з часом. Справжньою перевагою такого підходу є те, що вертикальна інсталяція повністю усуває проблему обмеженої доступності земельних ділянок. Замість того щоб конкурувати за дорогоцінне простір на поверхні землі, забудовники можуть просто «працювати вгору», забезпечуючи від самого початку будівництва більш стійку електричну мережу.

Забезпечення майбутньої стійкості міських мереж за допомогою масштабованої архітектури кільцевих розподільних пристроїв (RMU)

Міські електромережі щодня відчувають зростаючий тиск через збільшення населення, повсюдну електрифікацію та постійне зростання потреб у цифрових послугах. Саме тому нам потрібна інфраструктура, яка може розширюватися поступово, не перериваючи електропостачання нікому. Масштабовані конструкції РП (розподільних пристроїв) досить ефективно вирішують цю проблему завдяки стандартним модульним компонентам, що дозволяють комунальним підприємствам здійснювати модернізацію етапами. Потрібно додати нове захисне обладнання? Просто встановіть його в наявний слот. Необхідне покращене спостереження? Встановіть датчики саме там, де вони потрібні, не демонтуючи всю систему. Такий підхід економить кошти на великих капіталовкладеннях і одночасно забезпечує безперервне електропостачання під час розширення — а це надзвичайно важливо для міських планувальників, оскільки надійне електропостачання означає, що підприємства зберігають продуктивність. Модульна структура також значно спрощує інтеграцію відновлюваних джерел енергії. Сонячні електростанції та станції заряджання ЕМ (електромобілів) можуть підключатися до окремих секцій РП замість того, щоб змушувати проводити дорогі модернізації підстанцій по всьому місту. Коли немає таких «вузьких місць» у вигляді єдиних точок, що стримують розвиток, урбанізовані електричні мережі продовжують зростати разом із містами, адаптуючись до розвитку та змін у мікрорайонах з часом.

Часто задані питання (FAQ)

Що таке компактні кільцеві розподільні пристрої?

Компактні кільцеві розподільні пристрої — це модульні пристрої, що використовують передові технології для ефективного розподілу електроенергії в міських зонах без необхідності додаткової земельної ділянки та без створення перешкод.

Як компактні кільцеві розподільні пристрої допомагають вирішити проблему нестачі місця в містах?

Компактні кільцеві розподільні пристрої займають до 70 % меншу площу порівняно з традиційними комутаційними пристроями, що робить їх ідеальними для середовищ із обмеженим простором, наприклад, у міських зонах.

Які технології забезпечують мініатюризацію кільцевих розподільних пристроїв?

Дві основні технології, що забезпечують мініатюризацію кільцевих розподільних пристроїв, — це газоізольовані (SF6) та вакуумні комутаційні технології.

Які переваги надає використання модульних конструкцій у кільцевих розподільних пристроях?

Модульні конструкції кільцевих розподільних пристроїв дозволяють налаштовувати конфігурації за потребою, зменшують обсяги технічного обслуговування та підвищують потужність живлення без порушення стандартів безпеки.

Як кільцеві розподільні пристрої сприяють «майбутньо-орієнтованості» міських електромереж?

БРП забезпечують гнучкість для поступового розширення електричних мереж, інтеграції джерел відновлюваної енергії та відповідності темпам урбанізації без масштабних модернізацій.