Oikean RMU:n valitseminen keskijännitteen jakelusovelluksiin

Johdanto

A katkaisijaon yksi laajimmin käytetyistä kappaleistakeskijännitekojeistomaailmassa. Se sijaitsee kompaktien sähköasemien sisällä tiheissä kaupunkialueilla, tuuliturbiinien juurella, kaupallisten tornien kellareissa ja teollisuuslaitosten kehällä. Sen tehtävä on lumoamaton, mutta kriittinen: yhdistä jakelusyöttimet renkaaseen, suojaa muuntajia ja eristä vikoja ilman, että koko verkko katkeaa.

KoskaRMUNiitä valmistetaan valtavia määriä ja niitä käytetään suurissa laivastoissa, on houkutus kohdella niitä hyödykkeinä – valitse jännite, valitse virta, vertaa hintoja. Tämä lähestymistapa toimii, kunnes se ei toimi. Väärin määritetty RMU voi aiheuttaa toiminnallista päänsärkyä, joka vaikeutuu kymmeniin tai satoihin asennuksiin. Lauhkeassa kaupungin keskustassa täydellisesti toimiva kokoonpano voi epäonnistua ennenaikaisesti rannikkoympäristössä suolasuihkulla. Säteittäiselle verkolle riittävä suojausmalli voi käyttäytyä arvaamattomasti, kun apuohjelma konfiguroi renkaan uudelleen.

Oikean RMU:n valitseminen edellyttää ymmärrystä, missä se toimii, miten sitä käytetään ja ylläpidetään, mitä sen tulee suojata ja miten sitä ympäröivä verkko saattaa muuttua 30 vuoden käyttöiän aikana. Tässä artikkelissa tarkastellaan jokaista näistä tekijöistä vuorotellen.

Aloita sovelluksesta, ei luettelosta

Kallein RMU-spesifikaatiovirhe on vakiokokoonpanon valitseminen luettelosta ennen sovelluskontekstin ymmärtämistä. Jokaisen RMU:n valintapäätöksen tulee muodostaa kolmen sovellustekijän.

Asennus sisälle versus ulkokäyttöön. Ilmastoituun sähköhuoneeseen asennettu RMU on hyvänlaatuinen ympäristö. Lämpötila on vakaa. Kosteutta valvotaan. Ei altistu sateelle, pölylle tai suolalle. Ulkokäyttöön tarkoitettu RMU, joka on asennettu alustaan ​​asennettuun koteloon lähellä rannikkoa, kohtaa aivan toisenlaisen todellisuuden. Lämpötilan vaihtelut voivat aiheuttaa sisäistä kondensaatiota. Suolasuihku nopeuttaa paljaiden metalliosien korroosiota. Ultraviolettisäteily heikentää polymeerieristystä ja tiivisteitä ajan myötä. Kotelo on suunniteltava näitä olosuhteita varten, ja siinä on oltava asianmukaiset IP-luokitukset, kondensaationestotoimenpiteet ja korroosiosuojaus.

Käyttö- ja ylläpitofilosofia. Keskustan lukitulle sähköasemalle asennettavalle RMU:lle pääsee huoltohenkilöstölle 30 minuutissa. Vuoren harjanteelle tuulivoimalan juurelle asennettuun RMU:hun pääsee käsiksi vain tietyissä sääikkunoissa, ja käynti voi maksaa useita tunteja matka-aikaa. Mitä kauempana asennus on, sitä vahvempi on käyttöikää sinetöidyille malleille, jotka eivät vaadi kaasun valvontaa, kosketinhuoltoa tai säännöllisiä toimenpiteitä. Huoltofilosofia tulee sisällyttää spesifikaatioon, ei havaita käyttöönoton jälkeen.

Nykyinen verkkomääritys. Olemassa olevaan renkaaseen lisättävän RMU:n on oltava yhteensopiva suojausfilosofian, viestintäprotokollan ja jo käytössä olevan laitteen fyysisen liitännän kanssa. Jos olemassa oleva verkko käyttää erityistä suojarelealustaa, uuden RMU:n pitäisi pystyä integroitumaan siihen. Jos olemassa oleva rengas käyttää tiettyä moduulikokoonpanoa, uuden yksikön tulisi sopia kyseiseen topologiaan ilman mukautettua suunnittelua.

Määritä toiminnot, jotka kunkin moduulin on suoritettava

RMU ei ole yksittäinen laite. Se on moduulikokonaisuus, joista jokaisella on erillinen tehtävä. Ensimmäinen määrittelytehtävä on määrittää, mitä toimintoja tarvitaan ja kuinka monta kutakin.

Rengassyöttömoduulit. Nämä ovat kuorman katkaisijayksiköitä, jotka yhdistävät RMU:n jakelurenkaaseen. Vähintään kaksi vaaditaan – tyypillisesti merkitty saapuvaksi ja lähteväksi, vaikka rengaskokoonpanossa teho voi virrata kumpaan tahansa suuntaan. Jokainen rengassyöttömoduuli sisältää kuorman katkaisijan, joka pystyy katkaisemaan nimelliskuormitusvirran. Yleisin luokitus on 630A, joka kattaa suurimman osan jakelurengassovelluksista.

Muuntajan suojamoduulit. Nämä moduulit syöttävät ja suojaavat jakelumuuntajia, jotka laskevat keskijännitteen matalaan jännitteeseen paikallista kulutusta varten. Suojaus voidaan tarjota sulakkeella (yksinkertaisin ja yleisin tapa), katkaisijalla (jos tarvitaan selektiivisyyttä tai toistuvaa käyttöä) tai sulakkeella varustettu kuormakatkaisijayhdistelmä. Valinta sulakkeen ja katkaisijan suojauksen välillä riippuu muuntajan koosta, verkkovikatasosta ja laitoksen suojauksen koordinointifilosofiasta.

Väyläliitinmoduulit. Suuremmissa RMU-kokoonpanoissa väyläliitin voi yhdistää tai erottaa kaksi virtakisko-osaa. Tämä mahdollistaa toiminnan joustavuuden: yksi muuntaja voidaan poistaa käytöstä, kun taas toinen syöttää molempia osia, tai rengas voidaan jakaa kahteen itsenäiseen segmenttiin vian eristämistä varten.

Suoraannostusmoduulit. Kun sähkölaitos vaatii tulonmittausta RMU:ssa, erillinen mittausmoduuli sisältää virta- ja jännitemuuntajat, jotka on mitoitettu laskutuksen tarkkuutta varten. Tällä moduulilla ei yleensä ole kytkentätoimintoa – se on vain mittauspiste.

COTENELE toimittaa RMU-moduuleja kaikissa näissä kokoonpanoissa, mukaan lukien 630 A:n tulo- ja ulostulorenkaat, muuntajan suojamoduulit joko sulakkeella tai katkaisijalla, väyläkytkimet ja suoramittausosastot. Saatavilla on kolmen, neljän ja viiden moduulin vakiokonfiguraatioita asiakkaan yksirivisessä kaaviossa mukautetuilla järjestelyillä.

Valitse eristystekniikka

RMU-säiliön sisällä oleva eristysaine määrittää laitteen ympäristöjalanjäljen, huoltoprofiilin ja vaatimustenmukaisuuden tilan. Tämän päätöksen merkitys on kasvanut, kun SF₆-säännökset ovat kiristyneet maailmanlaajuisesti.

Kuivailma- ja typpieristyksestä on tullut ensisijainen SF₆:n korvike RMU-sovelluksissa. Molemmilla kaasuilla ei ole maapallon lämpenemispotentiaalia. Molemmat ovat myrkyttömiä, syttymättömiä eivätkä vaadi erityiskäsittelyä käyttöiän lopussa. Nykyaikaisessa kuivailma- tai N2-eristetyssä RMU:ssa kaasusäiliö täytetään ja sinetöidään tehtaalla. Se ei vaadi paineenvalvontaa, ei täyttöä eikä kaasuun liittyvää huoltoa koko 30 vuoden suunnittelun aikana. Säiliö itsessään on tyypillisesti ruostumatonta terästä, joka tarjoaa korroosionkestävyyden, joka vastaa laitteen sähkökestävyyttä.

COTENELEn 24 kV SF₆-vapaa RMU käyttää kuivaa ilmaa eristävänä väliaineena elinikää tiivistetyssä ruostumattomassa terässäiliössä. Suunnittelu on tyyppitestattu standardin IEC 62271-200 mukaisesti, oikosulkukesto on 25 kA neljän sekunnin ajan ja sisäinen kaariluokitus IAC AFLR 20 kA yhden sekunnin ajan. Säiliö lähtee tehtaalta suljettuna ja testattuna. Operaattorin näkökulmasta kaasujärjestelmää ei ole hallittavissa.

Kiinteä eristys tarjoaa vaihtoehtoisen lähestymistavan eliminoimalla kaasun kokonaan. Jännitteiset johtimet ja kytkentäkoskettimet on kapseloitu epoksihartsiin. Ei ole kaasusäiliötä, ei paineastiaa eikä kaasuvuodon mahdollisuutta. Kiinteästi eristetyt RMU:t ovat luonnostaan ​​kompakteja ja sopivat hyvin ankariin ympäristöihin, joissa kosteus, suola tai ilmassa olevat epäpuhtaudet voisivat haastaa kaasu- tai ilmaeristetyt mallit. Kompromissi on, että kiinteästi eristetyt moduulit ovat tyypillisesti vähemmän joustavia, kun niitä tarvitaan uudelleen, ja niiden yksikkökustannukset ovat korkeammat.

SF₆-perintö. Perinteiset SF₆-täytteiset RMU:t ovat edelleen laajalti käytössä, mutta niitä ei enää voida määrittää uusille asennuksille markkinoilla, joilla sovelletaan EU:n fluorattua kaasuasetusta tai vastaavia rajoituksia. Insinöörien tulee tarkistaa kohdemarkkinoiden säädöstila ennen SF₆-laitteiden sisällyttämistä eritelmiin. Vaikka SF₆ ei ole vielä kiellettyä, SF₆-laitteiden määrittäminen luo pitkäaikaisen vaatimustenmukaisuusvastuun, jota monet omaisuuden omistajat eivät nyt halua hyväksyä.

Tarkista arvioidut parametrit sivuston olosuhteiden vastaisesti

RMU-tietolomakkeen tyyppikilven arvot perustuvat standardiviiteolosuhteisiin. Sivuston ehdot eroavat usein näistä viitteistä, joskus huomattavasti. Insinöörin tehtävänä on varmistaa, että arvot ovat voimassa todellisessa asennusympäristössä.

Nimellisjännitteen tulee ylittää järjestelmän nimellisjännite, lukuun ottamatta tilapäisiä ylijännitteitä maasulkujen tai kytkentätransienttien aikana. 20 kV järjestelmässä 24 kV RMU on yleinen. 33 kV järjestelmässä vaaditaan 36 kV tai 40,5 kV luokitus. Tehon taajuuden kesto- ja salamaimpulssinkestojännitteet tulee vahvistaa projektin eristyskoordinaatiotutkimuksessa.

Rengassyöttömoduulien nimellisvirta on normaalisti 630 A, mikä mahdollistaa jatkuvan virran useimmissa jakelurenkaissa. Muuntajasuojamoduulit ovat tyypillisesti mitoitettuja 200 A tai vähemmän, mikä vastaa sulakkeen nimellisarvoa tai katkaisijaasetusta. Luokituksen on oltava voimassa paikan korkeudessa ja korkeimmassa ympäristön lämpötilassa. Jos asennus on yli 1000 metriä tai jos ympäristön lämpötila ylittää säännöllisesti 40°C, sovelletaan vähennyskertoimia ja korkeampi tyyppikilven arvo saattaa tarvita vaaditun jatkuvan virran toimittamiseksi.

Oikosulkusuojavirta on parametri, joka vaikuttaa suorimmin RMU:n fyysiseen kestävyyteen. Nimellisarvon – tyypillisesti 20 kA tai 25 kA neljän sekunnin ajan – on vastattava tai ylitettävä laskettu vikataso asennuspisteessä. Oikosulkututkimus, joka käyttää nykyisiä verkkotietoja ja ottaa huomioon ennustetut tulevan sukupolven lisäykset, on ainoa luotettava perusta tämän parametrin määrittämiselle. Sen alimäärittely aiheuttaa katastrofaalisen epäonnistumisriskin. Sen ylimäärittely lisää tarpeettomia kustannuksia.

Ymmärrä jokaisen mallin huoltofilosofia

RMU:n huoltovaatimukset vaihtelevat huomattavasti suunnittelun mukaan, ja tällä vaihtelulla on suoria käyttökustannuksia laitteiston 30 vuoden käyttöiän aikana.

Kestävästi suljetut kaasusäiliöt ovat nykyaikainen standardi SF₆-vapaille RMU:ille. Säiliö on täytetty tehtaalla kuivalla ilmalla tai typellä, testattu vuotojen varalta ja tiivistetty pysyvästi. Etupaneelissa ei ole kaasun painemittaria – ei ole mitään luettavaa. Täyttöaukkoa ei ole – ei ole mitään täytettävää. Huoltokäsikirja ei sisällä kaasuun liittyviä toimenpiteitä, koska niitä ei ole. Satojen RMU:iden kalustoa hallinnoivalle operaattorille kaasunkäsittelyn poistaminen huolto-ohjelmasta on merkittävä toiminnallinen säästö.

Sulakkeen vaihto on RMU:n yleisin huoltotoimenpide ja ainoa, joka pitäisi vaatia nykyaikaisen suljetun yksikön normaalissa käytössä. Kun muuntajan suojasulake toimii, sulakelinkki on vaihdettava. Suunnittelun tulisi mahdollistaa tämä turvallisesti rengassyöttömoduulien ollessa käytössä muuntajan suojamoduulin ollessa eristettynä. Sulakkeen vaihtomenettelyt, pääsyvaatimukset ja vaihtosulakelinkkien saatavuus tulee tarkistaa ennen määrittelyä.

Tyhjiökytkimen käyttöikä. RMU-malleissa, joissa käytetään tyhjökatkaisijoita katkaisijana tai kuorman katkaisutoimintona – mikä on useimmat nykyaikaiset RMU:t – katkaisijat ovat sinetöityjä käyttöikää varten eivätkä vaadi huoltoa. Käyttömekanismin mekaaninen kestävyys, joka on tyypillisesti mitoitettu tuhansiin toimintoihin, määrittää aikavälin, jolloin mekanismin tarkastus tai peruskorjaus saattaa olla tarpeen. Useimmissa jakelusovelluksissa, joissa kytkentätoiminnot ovat harvinaisia, mekanismi kestää kauemmin laitteen asennetun käyttöiän.

Yleisten sovellusskenaarioiden määrityksen tarkistuslista

Eri sovellukset vaativat erilaisia ​​RMU-kokoonpanoja. Vaikka jokaisella projektilla on ainutlaatuiset vaatimukset, useat yhteiset mallit ovat hyödyllisiä lähtökohtia.

Kaupunkien jakeluasema. Tyypillinen kokoonpano on kolme moduulia: kaksi rengassyöttömoduulia (kuorman katkaisijat) ja yksi muuntajan suojamoduuli (sulake). Tämä muodostaa rengasliitännän ja syöttää paikallisen jakelumuuntajan. Joissakin verkoissa käytetään neljän moduulin kokoonpanoa lisämuuntajan suojamoduulilla, kun kaksi muuntajaa on asennettu samaan paikkaan.

Tuulipuiston keräilyverkko. Tuuliturbiinimuuntajia suojataan tyypillisesti sulakkeilla kunkin turbiinin pohjalle tai pieniin ryhmiin asennettuihin RMU:ihin. RMU-rengassyöttimet yhdistävät useita turbiineja ketjussa tai renkaassa takaisin keräilyasemaan. Kytkentätaajuus voi olla korkeampi kuin kaupunkijakelussa turbiinin käynnistys-pysäytysjaksojen vuoksi. Tyhjiökatkaisijat, joilla on korkea mekaaninen kestävyys, ovat edullisia kytkentäelementeissä.

Liikerakennus tai datakeskus. Jos RMU toimittaa laitokselle paikan päällä tapahtuvaa tuotantoa tai kaksoissyötteitä, väyläkytkentämoduulia voidaan tarvita kahden lähteen välisen yhteyden hallintaan. Muuntajan suojausmoduuleja, joissa on katkaisijat sulakkeiden sijaan, suositellaan joskus paremmaksi, koska ne voidaan nollata etänä ja helpottaa koordinointia jatkosuojauksen kanssa.

Kriittinen infrastruktuuri. Sairaaloissa, lentokentillä ja jatkuvatoimisissa teollisuuslaitoksissa RMU-kokoonpanojen tulisi tukea valikoivaa koordinointia ja tarjota mahdollisuus eristää viallinen osa keskeyttämättä toimitusta terveille osille. Rengassyöttimen kokoonpanon redundanssi – niin, ettei yksikään kaapelivika poista koko syöttöä – tulee suunnitella rengastopologiaan, ei vain RMU:n spesifikaatioihin.

Standardien noudattaminen ja dokumentaatio

Standardin IEC 62271-200 mukainen tyyppitestaus on RMU:iden vähimmäisvaatimus kansainvälisillä markkinoilla. Tyyppitestiohjelma kattaa dielektriset testit, lämpötilan nousun, oikosulkukestävyyden, sisäisen valokaariluokituksen ja mekaanisen kestävyyden. Insinöörien tulee pyytää täydelliset tyyppitestiraportit, ei sertifikaattien tiivistelmät, ja heidän tulee varmistaa, että testattu konfiguraatio vastaa tarjottua konfiguraatiota.

Tyyppitestauksen lisäksi dokumentaatiopaketti on osa tuotetta. Rutiinitestiraportit tehtaalta jokaiselle moduulille. Vakuutus sovellettavien määräystenmukaisuudesta, mukaan lukien EU:n F-kaasuasetus SF₆-vapaista laitteista. Asennus- ja käyttöopas, jossa kuvataan tarkasti tietyn suunnittelun huoltovaatimukset tai niiden puuttuminen.

COTENELE tarjoaa IEC 62271-200 -tyyppitestitodistukset, rutiinitestiraportit ja täydellisen dokumentaatiopaketin jokaisen RMU-tarjouksen yhteydessä. Asiakirjat ovat saatavilla tarjousvaiheessa, joten konsultit insinöörit ja laitosten arvioijat voivat suorittaa teknisen tarkastuksensa ennen sopimuksen tekemistä.

Johtopäätös

RMU:n valinta on harjoittelua, jossa mietitään laitteen koko käyttöikää – missä se sijoittuu, mitä sitä pyydetään tekemään, miten sitä ylläpidetään ja miten sitä ympäröivä verkko saattaa muuttua. Oikea valinta ei välttämättä ole se, jonka ostohinta on alhaisin. Se on se, joka minimoi kokonaiskustannukset kolmen vuosikymmenen aikana ja tarjoaa samalla sovelluksen vaatiman luotettavuuden, turvallisuuden ja toiminnan joustavuuden.

RMU-spesifikaatiota valmisteleville insinööreille päätösten järjestys on selkeä. Aloita sovellusympäristöstä. Määritä tarvittavat moduulitoiminnot. Valitse eristystekniikka, joka täyttää nykyiset ja ennakoitavissa olevat ympäristömääräykset. Tarkista luokitukset sivuston olosuhteiden mukaan. Ymmärrä valitun suunnittelun huoltovaatimukset. Varmista, että asiakirjat ja vaatimustenmukaisuustodisteet ovat saatavilla ennen tilauksen tekemistä.

COTENELE tukee tätä prosessia tyyppitestatuilla, tuotantovalmiilla SF₆-vapailla RMU:illa, jotka on konfiguroitu projektin yksiriviselle kaaviolle. Suunnittelutiimimme on käytettävissä tarkistamaan hakemusvaatimukset, suosittelemaan moduulikokoonpanoja ja toimittamaan täydelliset asiakirjapaketit tarjouksen jättämistä varten.

Määritätkö RMU:n seuraavaa projektia varten?

COTENELE toimittaa 24kV SF₆-vapaat rengaspääyksiköt kuivailmaeristyksellä, IEC 62271-200 tyyppitestauksella ja täydelliset dokumentaatiopaketit. Saatavilla vakio- ja mukautettuja moduulikokoonpanoja.

Tietoja COTENELEstä

COTENELE on erikoistunut valmistamaan keskijännitekojeistoja, mukaan lukien SF₆-vapaat ympäristöystävälliset kaasueristeiset kojeistot, tyhjiökatkaisijat, rengaspääyksiköt ja metallipäällysteiset paneelit 12 kV - 40,5 kV sovelluksiin. Tuotteemme palvelevat sähkölaitoksia, konesalioperaattoreita, uusiutuvan energian kehittäjiä ja teollisia ostajia Euroopassa, Aasiassa ja Lähi-idässä. Jokainen tuote on tyyppitestattu sovellettavien IEC-standardien mukaisesti, ja tarjouksen jättämistä ja projektitoimitusta varten toimitetaan täydelliset asiakirjat.