Sådan vælger du den rigtige RMU til mellemspændingsdistributionsapplikationer

Indledning

A afbryderer en af ​​de mest udbredte dele afmellemspændingsanlægi verden. Det sidder inde i kompakte transformerstationer i tætte bykvarterer, i bunden af ​​vindmøller, i kældre i kommercielle tårne ​​og i omkredsen af ​​industrianlæg. Dens job er uglamorøst, men kritisk: Forbind distributionsfødere i en ring, beskyt transformatorer, og isoler fejl uden at tage hele netværket ned.

FordiRMUs er produceret i store mængder og indsat i store flåder, er der en fristelse til at behandle dem som en vare - vælg en spænding, vælg en strøm, sammenlign priser. Denne tilgang virker, indtil den ikke gør det. En forkert specificeret RMU kan skabe operationel hovedpine, der forværres på tværs af snesevis eller hundredvis af installationer. En konfiguration, der fungerer perfekt i en tempereret bymidte, kan fejle for tidligt i et kystmiljø med saltspray. Et beskyttelsesskema, der var tilstrækkeligt til et radialt netværk, kan opføre sig uforudsigeligt, når hjælpeprogrammet omkonfigurerer ringen.

At vælge den rigtige RMU kræver forståelse for, hvor den vil fungere, hvordan den vil blive tilgået og vedligeholdt, hvad den skal beskytte, og hvordan netværket omkring den kan ændre sig i løbet af dens 30-årige levetid. Denne artikel undersøger hver af disse faktorer efter tur.

Start med applikationen, ikke kataloget

Den dyreste RMU-specifikationsfejl er at vælge en standardkonfiguration fra et katalog, før du forstår applikationskonteksten. Tre anvendelsesfaktorer bør forme enhver beslutning om RMU-udvælgelse.

Indendørs kontra udendørs installation. En indendørs RMU installeret i et klimakontrolleret elektrisk rum står over for et godartet miljø. Temperaturen er stabil. Luftfugtigheden er kontrolleret. Der er ingen eksponering for regn, støv eller salt. En udendørs RMU installeret i et pad-monteret kabinet nær kysten står over for en helt anden virkelighed. Temperatursvingninger kan forårsage intern kondens. Saltspray accelererer korrosion på udsatte metaldele. Ultraviolet stråling nedbryder polymer isolering og forsegler over tid. Indkapslingen skal være designet til disse forhold med passende IP-klassificeringer, anti-kondensationsforanstaltninger og korrosionsbeskyttelse.

Adgangs- og vedligeholdelsesfilosofi. En RMU installeret i en aflåst transformerstation i en bymidte kan besøges af et vedligeholdelsespersonale på 30 minutter. En RMU installeret i bunden af ​​en vindmølle på en bjergryg er muligvis kun tilgængelig under visse vejrvinduer, og et besøg på stedet kan koste flere timers rejsetid. Jo mere fjerntliggende installationen er, desto stærkere er sagen for forseglede designs med levetid, der ikke kræver gasovervågning, ingen kontaktvedligeholdelse og ingen periodisk indgreb. Vedligeholdelsesfilosofien skal være indbygget i specifikationen, ikke opdaget efter idriftsættelse.

Eksisterende netværkskonfiguration. En RMU, der føjes til en eksisterende ring, skal være kompatibel med beskyttelsesfilosofien, kommunikationsprotokollen og den fysiske grænseflade for det udstyr, der allerede er i drift. Hvis det eksisterende netværk bruger en specifik beskyttelsesrelæplatform, bør den nye RMU være i stand til at integreres med den. Hvis den eksisterende ring bruger en bestemt modulkonfiguration, skal den nye enhed passe ind i den topologi uden at kræve specialdesignet.

Bestem de funktioner, hvert modul skal udføre

En RMU er ikke en enkelt enhed. Det er en samling af moduler, der hver udfører en særskilt funktion. Den første specifikationsopgave er at bestemme, hvilke funktioner der er nødvendige og hvor mange af hver.

Ringfødermoduler. Disse er belastningsafbryderenhederne, der forbinder RMU'en til fordelerringen. Mindst to er påkrævet - typisk betegnet som indgående og udgående, men i en ringkonfiguration kan strøm strømme i begge retninger. Hvert ringfødermodul indeholder en belastningsafbryder, der er i stand til at afbryde den nominelle belastningsstrøm. Den mest almindelige vurdering er 630A, som dækker langt de fleste distributionsringeapplikationer.

Transformatorbeskyttelsesmoduler. Disse moduler forsyner og beskytter distributionstransformatorer, der trapper mellemspænding ned til lavspænding til lokalt forbrug. Beskyttelse kan ydes af en sikring (den enkleste og mest almindelige fremgangsmåde), en afbryder (hvor selektivitet eller hyppig drift er påkrævet) eller en sikringskombination af belastningsafbryder. Valget mellem sikring og afbryderbeskyttelse afhænger af transformatorstørrelsen, netværksfejlniveauet og forsyningens beskyttelseskoordineringsfilosofi.

Buskoblingsmoduler. I større RMU-enheder kan en buskobler forbinde eller adskille to samleskinnesektioner. Dette muliggør driftsfleksibilitet: Den ene transformer kan tages ud af drift, mens den anden forsyner begge sektioner, eller ringen kan opdeles i to uafhængige segmenter til fejlisolering.

Direkte måling moduler. Hvor forsyningen kræver indtægtsmåling på RMU'en, kan et dedikeret målemodul rumme strøm- og spændingstransformatorer, der er dimensioneret til faktureringsnøjagtighed. Dette modul har typisk ingen switch-funktion – det er kun et målepunkt.

COTENELE leverer RMU-moduler i alle disse konfigurationer, inklusive indgående og udgående ringfødere klassificeret 630A, transformerbeskyttelsesmoduler med enten sikrings- eller afbryderbeskyttelse, buskoblere og direkte målerrum. Standardkonfigurationer af tre, fire og fem moduler er tilgængelige, med brugerdefinerede arrangementer citeret til kundens enkeltlinjediagram.

Vælg isoleringsteknologi

Isoleringsmediet inde i RMU-tanken bestemmer udstyrets miljømæssige fodaftryk, vedligeholdelsesprofil og overholdelsesstatus. Denne beslutning er vokset i betydning, efterhånden som SF₆-reglerne er blevet strammet globalt.

Tør luft- og nitrogenisolering er blevet de primære erstatninger for SF₆ i RMU-applikationer. Begge gasser har nul globalt opvarmningspotentiale. Begge er ikke-giftige, ikke-brændbare og kræver ingen særlig håndtering ved afslutningen af ​​levetiden. I en moderne tørluft- eller N₂-isoleret RMU fyldes gastanken og forsegles på fabrikken. Det kræver ingen trykovervågning, ingen genopfyldning og ingen gasrelateret vedligeholdelse i hele dens 30-årige designlevetid. Selve tanken er typisk rustfrit stål, hvilket giver korrosionsbestandighed, der matcher udstyrets elektriske udholdenhed.

COTENELEs 24kV SF₆-fri RMU bruger tør luft som det isolerende medium i en forseglet rustfri ståltank. Designet er typetestet i henhold til IEC 62271-200 med kortslutningsmodstand på 25kA i fire sekunder og intern lysbueklassificering IAC AFLR ved 20kA i et sekund. Tanken forlader fabrikken forseglet og testet. Fra operatørens perspektiv er der ikke noget gassystem at styre.

Solid isolering tilbyder en alternativ tilgang ved helt at eliminere gas. De strømførende ledere og omskifterkontakter er indkapslet i epoxyharpiks. Der er ingen gastank, ingen trykbeholder og ingen mulighed for gaslækage. Solid-isolerede RMU'er er i sagens natur kompakte og velegnede til barske miljøer, hvor fugt, salt eller luftbårne forurenende stoffer ville udfordre gasisolerede eller luftisolerede designs. Afvejningen er, at solidt isolerede moduler typisk er mindre fleksible, når der er behov for omkonfiguration, og bærer en højere enhedspris.

SF₆-arven. Traditionelle SF₆-fyldte RMU'er er stadig i udbredt drift, men de kan ikke længere specificeres for nye installationer på markeder, hvor EU's F-gasforordning eller tilsvarende restriktioner gælder. Ingeniører bør verificere den regulatoriske status for målmarkedet, før de medtager SF₆-udstyr i en specifikation. Selv hvor SF₆ endnu ikke er forbudt, skaber specificering af SF₆-udstyr et langsigtet overholdelsesansvar, som mange aktivejere nu ikke er villige til at acceptere.

Bekræft vurderede parametre i forhold til stedets forhold

Typeskiltets klassificeringer på et RMU-datablad er baseret på standardreferencebetingelser. Sitets forhold adskiller sig ofte fra disse referencer, nogle gange væsentligt. Ingeniørens opgave er at verificere, at klassificeringerne er gyldige for det faktiske installationsmiljø.

Nominel spænding skal overstige den nominelle systemspænding, med hensyn til midlertidige overspændinger ved jordfejl eller koblingstransienter. For et 20kV-system er en 24kV-klassificeret RMU almindelig. For et 33kV system kræves en 36kV eller 40,5kV klassificering. Effekt-frekvensmodstands- og lynimpulsmodstandsspændingerne skal bekræftes i forhold til projektets isolationskoordineringsundersøgelse.

Nominel strøm for ringfødermoduler er normalt 630A, hvilket rummer den kontinuerlige strøm i de fleste distributionsringe. Transformatorbeskyttelsesmoduler er typisk klassificeret til 200A eller lavere, svarende til sikringsværdien eller strømafbryderindstillingen. Bedømmelsen skal være gyldig på stedets højde og maksimal omgivende temperatur. Hvis installationen er over 1000 meter, eller hvis omgivelsestemperaturerne regelmæssigt overstiger 40°C, gælder deratingfaktorer, og en højere typeskiltklassificering kan være nødvendig for at levere den nødvendige kontinuerlige strøm.

Kortslutningsmodstandsstrøm er den parameter, der mest direkte påvirker RMU'ens fysiske robusthed. Klassificeringen - typisk 20kA eller 25kA i fire sekunder - skal svare til eller overstige det beregnede fejlniveau på installationsstedet. En kortslutningsundersøgelse, der anvender aktuelle netværksdata og tager højde for forventede fremtidige generationer, er det eneste pålidelige grundlag for at specificere denne parameter. Underspecificering af det skaber en katastrofal fejlrisiko. Overspecificering tilføjer unødvendige omkostninger.

Forstå vedligeholdelsesfilosofien for hvert design

Kravene til RMU-vedligeholdelse varierer betydeligt efter design, og denne variation har direkte driftsomkostningsimplikationer over udstyrets 30-årige levetid.

Forseglede gastanke er den moderne standard for SF₆-fri RMU'er. Tanken er fyldt med tør luft eller nitrogen på fabrikken, testet for utætheder og permanent forseglet. Der er ingen gastrykmåler på frontpanelet - der er intet at læse. Der er ingen genopfyldningsport – der er intet at genopfylde. Vedligeholdelsesmanualen indeholder ingen gasrelaterede procedurer, fordi der ikke er nogen. For en operatør, der administrerer en flåde på hundredvis af RMU'er, er eliminering af gashåndtering fra vedligeholdelsesprogrammet en betydelig driftsbesparelse.

Udskiftning af sikringer er den mest almindelige vedligeholdelsesaktivitet på en RMU, og den eneste, der bør kræves under normal drift af en moderne forseglet enhed. Når en transformerbeskyttelsessikring virker, skal sikringsforbindelsen udskiftes. Designet skal gøre det muligt at gøre dette sikkert, idet ringfødermodulerne forbliver i drift, mens transformatorbeskyttelsesmodulet er isoleret. Procedurer for udskiftning af sikringer, adgangskrav og tilgængeligheden af ​​erstatningssikringsforbindelser bør gennemgås før specifikation.

Vakuumafbryderens levetid. I RMU-design, der bruger vakuumafbrydere til kredsløbsafbryderen eller belastningsafbrydelsesfunktionen - hvilket er de fleste moderne RMU'er - er afbryderne forseglet for livet og kræver ingen vedligeholdelse. Den mekaniske udholdenhed af betjeningsmekanismen, typisk vurderet til tusindvis af operationer, bestemmer det interval, hvor mekanismen inspektion eller eftersyn kan være nødvendig. For de fleste distributionsapplikationer, hvor koblingsoperationer er sjældne, vil mekanismen vare længere end udstyrets installerede levetid.

Konfigurationstjekliste for almindelige applikationsscenarier

Forskellige applikationer kræver forskellige RMU-konfigurationer. Mens hvert projekt har unikke krav, tjener flere fælles mønstre som nyttige udgangspunkter.

Byfordelingsstation. En typisk konfiguration er tre moduler: to ringfødermoduler (belastningsafbrydere) og et transformerbeskyttelsesmodul (sikret). Dette giver ringforbindelsen og forsyner en lokal distributionstransformator. I nogle netværk bruges en fire-modul konfiguration med et ekstra transformerbeskyttelsesmodul, hvor to transformere er installeret på samme sted.

Vindmølleparksamlernetværk. Vindmølletransformatorer er typisk beskyttet af smeltede moduler i RMU'er installeret i bunden af ​​hver turbine eller i små grupper. RMU-ringføderne forbinder flere turbiner i en daisy-chain eller ringer tilbage til solfangerstationen. Omskiftningsfrekvensen kan være højere end i bydistribution på grund af turbinens start-stop-cyklusser. Vakuumafbrydere med høj mekanisk udholdenhed foretrækkes til koblingselementerne.

Kommerciel bygning eller datacenter. Hvor RMU'en forsyner en facilitet med generering på stedet eller dobbelte forsyningskilder, kan et buskoblermodul være nødvendigt for at styre sammenkoblingen mellem to kilder. Transformatorbeskyttelsesmoduler med afbrydere frem for sikringer foretrækkes nogle gange på grund af deres evne til at fjernnulstilles og for lettere koordinering med nedstrømsbeskyttelse.

Kritisk infrastruktur. For hospitaler, lufthavne og industrianlæg med kontinuerlige processer bør RMU-konfigurationer understøtte selektiv koordinering og give mulighed for at isolere en fejlbehæftet sektion uden at afbryde forsyningen til sunde sektioner. Redundans i ringføderkonfigurationen - sådan at ingen enkelt kabelfejl tager hele forsyningen ned - bør designes i ringtopologien, ikke kun RMU-specifikationen.

Overholdelse af standarder og dokumentation

Typetestning i henhold til IEC 62271-200 er minimumskravet til RMU'er på internationale markeder. Typetestprogrammet dækker dielektriske test, temperaturstigning, kortslutningsmodstand, intern lysbueklassificering og mekanisk udholdenhed. Ingeniører bør anmode om de komplette typetestrapporter, ikke summariske certifikater, og bør verificere, at den testede konfiguration stemmer overens med den konfiguration, der er angivet.

Ud over typetestning er dokumentationspakken en del af produktet. Rutinemæssige testrapporter fra fabrikken for hvert modul. En erklæring om overensstemmelse med gældende regler – herunder EU's F-gasforordning for SF₆-frit udstyr. En installations- og driftsmanual, der præcist beskriver vedligeholdelseskravene, eller mangel på samme, for det specifikke design.

COTENELE leverer IEC 62271-200 typetestcertifikater, rutinetestrapporter og en komplet dokumentationspakke med hvert RMU-tilbud. Dokumentationen er tilgængelig på udbudsstadiet, hvilket gør det muligt for rådgivende ingeniører og forsyningsevaluatorer at afslutte deres tekniske gennemgang før kontrakttildeling.

Konklusion

At vælge en RMU er en øvelse i at gennemtænke udstyrets hele levetid - hvor det vil sidde, hvad det vil blive bedt om at gøre, hvordan det vil blive vedligeholdt, og hvordan netværket omkring det kan ændre sig. Det rigtige valg er ikke nødvendigvis det med den laveste indkøbspris. Det er den, der minimerer de samlede ejeromkostninger over tre årtier, samtidig med at den giver den pålidelighed, sikkerhed og operationelle fleksibilitet, som applikationen kræver.

For ingeniører, der udarbejder en RMU-specifikation, er rækkefølgen af ​​beslutninger klar. Start med applikationsmiljøet. Bestem de nødvendige modulfunktioner. Vælg en isoleringsteknologi, der opfylder gældende og forudsigelige miljøbestemmelser. Bekræft vurderinger i forhold til stedets forhold. Forstå vedligeholdelseskravene for det valgte design. Bekræft, at dokumentation og overholdelsesbevis er tilgængelig, før ordren afgives.

COTENELE understøtter denne proces med typetestede, produktionsklare SF₆-fri RMU'er konfigureret til projektets enkeltlinjediagram. Vores ingeniørteam er tilgængeligt til at gennemgå ansøgningskrav, anbefale modulkonfigurationer og levere komplette dokumentationspakker til tilbudsafgivelse.

Specificerer du en RMU til dit næste projekt?

COTENELE leverer 24kV SF₆-frie ringhovedenheder med tørluftisolering, IEC 62271-200 typetestning og komplette dokumentationspakker. Standard og brugerdefinerede modulkonfigurationer tilgængelige.

Om COTENELE

COTENELE er en specialiseret producent af mellemspændingskoblingsudstyr, herunder SF₆-frit miljøvenligt gasisoleret koblingsudstyr, vakuumafbrydere, ringhovedenheder og metalbeklædte paneler til 12 kV til 40,5 kV applikationer. Vores produkter betjener forsyningsselskaber, datacenteroperatører, udviklere af vedvarende energi og industrielle købere i hele Europa, Asien og Mellemøsten. Hvert produkt er typetestet i henhold til gældende IEC-standarder, med komplet dokumentation til rådighed for afgivelse af tilbud og projektlevering.