كيفية اختيار وحدة RMU المناسبة لتطبيقات توزيع الجهد المتوسط

مقدمة

A قاطع الدائرةهي واحدة من أكثر القطع المنتشرة على نطاق واسعمفاتيح الجهد المتوسطفي العالم. وهي تقع داخل محطات فرعية مدمجة في الأحياء الحضرية الكثيفة، عند قاعدة توربينات الرياح، وفي أقبية الأبراج التجارية، وعلى محيط المنشآت الصناعية. وظيفتها غير جذابة ولكنها بالغة الأهمية: ربط مغذيات التوزيع في حلقة، وحماية المحولات، وعزل الأخطاء دون تعطل الشبكة بأكملها.

لأنRMUيتم إنتاجها بكميات هائلة ونشرها في أساطيل كبيرة، وهناك إغراء لمعاملتها كسلعة - اختر جهدًا، واختر تيارًا، وقارن الأسعار. هذا النهج يعمل حتى لا يحدث ذلك. يمكن أن تؤدي وحدة RMU التي تم تحديدها بشكل خاطئ إلى حدوث مشكلات تشغيلية تتفاقم عبر العشرات أو المئات من عمليات التثبيت. إن التكوين الذي يعمل بشكل مثالي في مركز مدينة معتدل قد يفشل قبل الأوان في بيئة ساحلية مع رذاذ الملح. قد يتصرف نظام الحماية المناسب للشبكة الشعاعية بشكل غير متوقع عندما تقوم الأداة المساعدة بإعادة تكوين الحلقة.

يتطلب اختيار وحدة RMU المناسبة فهم المكان الذي ستعمل فيه، وكيف سيتم الوصول إليها وصيانتها، وما يجب أن تحميه، وكيف يمكن أن تتغير الشبكة المحيطة بها على مدى عمر الخدمة الذي يبلغ 30 عامًا. تتناول هذه المقالة كل من هذه العوامل على حدة.

ابدأ بالتطبيق وليس بالكتالوج

أغلى خطأ في مواصفات RMU هو تحديد تكوين قياسي من الكتالوج قبل فهم سياق التطبيق. يجب أن تشكل ثلاثة عوامل تطبيق كل قرار اختيار RMU.

التثبيت الداخلي مقابل التثبيت الخارجي. تواجه وحدة RMU الداخلية المثبتة في غرفة كهربائية يتم التحكم في مناخها بيئة حميدة. درجة الحرارة مستقرة. يتم التحكم في الرطوبة. لا يوجد تعرض للمطر أو الغبار أو الملح. تواجه وحدة RMU الخارجية المثبتة في حاوية مثبتة على وسادة بالقرب من الساحل واقعًا مختلفًا تمامًا. قد تؤدي تقلبات درجة الحرارة إلى حدوث تكثيف داخلي. يعمل رش الملح على تسريع تآكل الأجزاء المعدنية المكشوفة. تعمل الأشعة فوق البنفسجية على تحلل العزل البوليمري والأختام بمرور الوقت. يجب أن يتم تصميم العلبة لهذه الظروف، مع تصنيفات IP المناسبة، وإجراءات مكافحة التكثيف، والحماية من التآكل.

فلسفة الوصول والصيانة. يمكن لطاقم الصيانة زيارة وحدة RMU المثبتة في محطة فرعية مغلقة في وسط المدينة خلال 30 دقيقة. قد لا يمكن الوصول إلى وحدة RMU المثبتة في قاعدة توربينات الرياح على سلسلة جبلية إلا خلال نوافذ طقس معينة، وقد تكلف زيارة الموقع عدة ساعات من وقت السفر. كلما كان التثبيت بعيدًا، كانت حالة التصميمات محكمة الغلق مدى الحياة أقوى والتي لا تتطلب مراقبة الغاز، أو صيانة الاتصال، أو التدخل الدوري. يجب أن تكون فلسفة الصيانة مدمجة في المواصفات، ولا يتم اكتشافها بعد التشغيل.

تكوين الشبكة الحالية. يجب أن تكون وحدة RMU التي تتم إضافتها إلى حلقة موجودة متوافقة مع فلسفة الحماية وبروتوكول الاتصال والواجهة المادية للمعدات الموجودة في الخدمة بالفعل. إذا كانت الشبكة الحالية تستخدم منصة ترحيل حماية محددة، فيجب أن تكون وحدة RMU الجديدة قادرة على التكامل معها. إذا كانت الحلقة الحالية تستخدم تكوينًا معينًا لوحدة نمطية، فيجب أن تتلاءم الوحدة الجديدة مع تلك الهيكلية دون الحاجة إلى هندسة مخصصة.

تحديد الوظائف التي يجب أن تؤديها كل وحدة

وحدة RMU ليست جهازًا واحدًا. وهي عبارة عن مجموعة من الوحدات، تؤدي كل منها وظيفة مميزة. مهمة المواصفات الأولى هي تحديد الوظائف المطلوبة وعدد كل منها.

وحدات التغذية الحلقية. هذه هي وحدات تبديل كسر الحمل التي تربط وحدة RMU بحلقة التوزيع. مطلوب اثنين على الأقل - يتم تحديدهما عادةً على أنهما دخل وصادر، على الرغم من أنه في تكوين الحلقة يمكن أن تتدفق الطاقة في أي من الاتجاهين. تحتوي كل وحدة تغذية حلقية على مفتاح فصل الحمل القادر على مقاطعة تيار الحمل المقدر. التصنيف الأكثر شيوعًا هو 630A، والذي يغطي الغالبية العظمى من تطبيقات حلقات التوزيع.

وحدات حماية المحولات. تعمل هذه الوحدات على توفير وحماية محولات التوزيع التي تعمل على خفض الجهد المتوسط ​​إلى الجهد المنخفض للاستهلاك المحلي. يمكن توفير الحماية عن طريق المصهر (الأبسط والأكثر شيوعًا)، أو قاطع الدائرة (حيث يلزم الانتقائية أو التشغيل المتكرر)، أو مجموعة مفاتيح فصل الحمل المنصهرة. يعتمد الاختيار بين حماية المصهر والقاطع على حجم المحول ومستوى خطأ الشبكة وفلسفة تنسيق الحماية الخاصة بالأداة المساعدة.

وحدات مقرنة الحافلة. في مجموعات RMU الأكبر حجمًا، يمكن لقارنة التوصيل الناقلة توصيل أو فصل قسمين من قضبان التوصيل. وهذا يتيح المرونة التشغيلية: يمكن إخراج أحد المحولات من الخدمة بينما يقوم الآخر بتزويد كلا القسمين، أو يمكن تقسيم الحلقة إلى قسمين مستقلين لعزل الأخطاء.

وحدات القياس المباشر. عندما تتطلب المرافق قياس الإيرادات في وحدة RMU، تستوعب وحدة القياس المخصصة محولات التيار والجهد ذات الحجم المناسب لدقة الفواتير. لا تحتوي هذه الوحدة عادةً على وظيفة تبديل، فهي نقطة قياس فقط.

توفر شركة COTENELE وحدات RMU في جميع هذه التكوينات، بما في ذلك وحدات التغذية الحلقية الواردة والصادرة ذات تصنيف 630A، ووحدات حماية المحولات مع حماية من الصمامات أو قاطع الدائرة، وقارنات التوصيل، ومقصورات القياس المباشر. تتوفر التكوينات القياسية المكونة من ثلاث وأربع وخمس وحدات، مع ترتيبات مخصصة مقتبسة من الرسم التخطيطي ذو السطر الواحد للعميل.

حدد تقنية العزل

يحدد وسط العزل داخل خزان RMU البصمة البيئية للمعدات، وملف الصيانة، وحالة الامتثال. وقد ازدادت أهمية هذا القرار مع تشديد لوائح SF₆ على مستوى العالم.

أصبح الهواء الجاف وعزل النيتروجين البدائل الأساسية لـ SF₆ في تطبيقات RMU. كلا الغازين ليس لهما أي احتمالية لظاهرة الاحتباس الحراري. كلاهما غير سام، وغير قابل للاشتعال، ولا يحتاجان إلى معالجة خاصة في نهاية العمر الافتراضي. في الهواء الجاف الحديث أو وحدة RMU المعزولة بـ N₂، يتم ملء خزان الغاز وإغلاقه في المصنع. إنه لا يتطلب مراقبة الضغط، ولا إعادة التعبئة، ولا صيانة متعلقة بالغاز طوال عمر التصميم الذي يبلغ 30 عامًا. الخزان نفسه مصنوع عادةً من الفولاذ المقاوم للصدأ، مما يوفر مقاومة للتآكل تتوافق مع التحمل الكهربائي للمعدات.

تستخدم وحدة RMU الخالية من SF₆ بجهد 24 كيلو فولت من COTENELE الهواء الجاف كوسيط عازل في خزان من الفولاذ المقاوم للصدأ محكم الغلق مدى الحياة. تم اختبار التصميم وفقًا للمواصفة IEC 62271-200 مع مقاومة دائرة قصر تبلغ 25 كيلو أمبير لمدة أربع ثوانٍ وتصنيف القوس الداخلي IAC AFLR عند 20 كيلو أمبير لمدة ثانية واحدة. يترك الخزان المصنع مغلقًا ومختبرًا. من وجهة نظر المشغل، لا يوجد نظام غاز يمكن إدارته.

يقدم العزل الصلب طريقة بديلة من خلال التخلص من الغاز تمامًا. يتم تغليف الموصلات الحية واتصالات التبديل في راتنجات الايبوكسي. لا يوجد خزان غاز، ولا وعاء ضغط، ولا يوجد احتمال لتسرب الغاز. تعتبر وحدات RMU المعزولة الصلبة مدمجة بطبيعتها ومناسبة تمامًا للبيئات القاسية حيث قد تشكل الرطوبة أو الملح أو الملوثات المحمولة جواً تحديًا للتصميمات المعزولة بالغاز أو الهواء المعزولة. وتتمثل المقايضة في أن الوحدات المعزولة الصلبة عادة ما تكون أقل مرونة عند الحاجة إلى إعادة التشكيل وتحمل تكلفة أعلى للوحدة.

تراث SF₆. لا تزال وحدات الإزالة التقليدية المملوءة بفلوريد الكبريت قيد التشغيل على نطاق واسع، ولكنها لم تعد قابلة للتخصيص للمنشآت الجديدة في الأسواق التي تطبق فيها لائحة الاتحاد الأوروبي للغاز المفلور أو قيود مماثلة. يجب على المهندسين التحقق من الحالة التنظيمية للسوق المستهدف قبل تضمين معدات SF₆ في المواصفات. حتى في حالة عدم حظر SF₆ بعد، فإن تحديد معدات SF₆ يخلق التزام امتثال طويل الأجل لا يرغب العديد من مالكي الأصول الآن في قبوله.

التحقق من المعلمات المقدرة مقابل ظروف الموقع

تعتمد تقييمات لوحة الاسم في ورقة بيانات RMU على الشروط المرجعية القياسية. غالبًا ما تختلف ظروف الموقع عن هذه المراجع، وأحيانًا بشكل كبير. وتتمثل مهمة المهندس في التحقق من صلاحية التقييمات لبيئة التثبيت الفعلية.

يجب أن يتجاوز الجهد المقنن جهد النظام الاسمي، مع السماح بالجهد الزائد المؤقت أثناء أعطال الأرض أو التبديل العابر. بالنسبة لنظام 20 كيلو فولت، تعتبر وحدة RMU ذات تصنيف 24 كيلو فولت أمرًا شائعًا. بالنسبة لنظام 33 كيلو فولت، يلزم تصنيف 36 كيلو فولت أو 40.5 كيلو فولت. يجب تأكيد مقاومة تردد الطاقة وجهد تحمل نبضات البرق مقابل دراسة تنسيق العزل الخاصة بالمشروع.

التيار المقدر لوحدات التغذية الحلقية هو عادة 630 أمبير، والذي يستوعب التيار المستمر في معظم حلقات التوزيع. عادةً ما يتم تصنيف وحدات حماية المحولات بـ 200 أمبير أو أقل، بما يتوافق مع تصنيف المصهر أو إعداد قاطع الدائرة. يجب أن يكون التصنيف صالحًا لارتفاع الموقع والحد الأقصى لدرجة الحرارة المحيطة. إذا كان التثبيت أعلى من 1000 متر، أو إذا تجاوزت درجات الحرارة المحيطة بانتظام 40 درجة مئوية، فسيتم تطبيق عوامل تخفيض الحرارة وقد تكون هناك حاجة إلى تصنيف أعلى للوحة الاسم لتوصيل التيار المستمر المطلوب.

إن تيار تحمل الدائرة القصيرة هو المعلمة التي تؤثر بشكل مباشر على المتانة المادية لوحدة RMU. يجب أن يتطابق التصنيف - عادةً 20 كيلو أمبير أو 25 كيلو أمبير لمدة أربع ثوانٍ - مع مستوى الخطأ المحسوب عند نقطة التثبيت أو يتجاوزه. إن دراسة الدائرة القصيرة التي تستخدم بيانات الشبكة الحالية وحسابات الإضافات المتوقعة للجيل المستقبلي هي الأساس الوحيد الموثوق به لتحديد هذه المعلمة. يؤدي النقص في التحديد إلى حدوث خطر فشل كارثي. المبالغة في التحديد تضيف تكلفة غير ضرورية.

فهم فلسفة الصيانة لكل تصميم

تختلف متطلبات صيانة وحدة RMU بشكل كبير حسب التصميم، وهذا الاختلاف له آثار مباشرة على تكلفة التشغيل على مدى عمر الجهاز البالغ 30 عامًا.

تعتبر خزانات الغاز المغلقة مدى الحياة هي المعيار الحديث لوحدات RMU الخالية من SF₆. يتم ملء الخزان بالهواء الجاف أو النيتروجين في المصنع، ويتم اختباره للتأكد من عدم وجود تسربات، ويتم إغلاقه بشكل دائم. لا يوجد مقياس لضغط الغاز على اللوحة الأمامية، ولا يوجد شيء يمكن قراءته. لا يوجد منفذ لإعادة التعبئة - لا يوجد شيء لإعادة تعبئته. لا يحتوي دليل الصيانة على أي إجراءات متعلقة بالغاز لأنه لا يوجد أي منها. بالنسبة للمشغل الذي يدير أسطولًا مكونًا من مئات وحدات الإزالة، فإن استبعاد معالجة الغاز من برنامج الصيانة يمثل توفيرًا تشغيليًا كبيرًا.

يعد استبدال المصهر هو نشاط الصيانة الأكثر شيوعًا في وحدة RMU، وهو النشاط الوحيد الذي يجب أن يكون مطلوبًا أثناء التشغيل العادي للوحدة المغلقة الحديثة. عندما يعمل منصهر حماية المحول، يجب استبدال وصلة المصهر. يجب أن يسمح التصميم بإجراء ذلك بأمان، مع بقاء وحدات التغذية الحلقية في الخدمة أثناء عزل وحدة حماية المحولات. يجب مراجعة إجراءات استبدال الصمامات ومتطلبات الوصول ومدى توفر وصلات الصمامات البديلة قبل المواصفات.

عمر قاطع الفراغ. في تصميمات RMU التي تستخدم قواطع فراغية لقاطع الدائرة أو وظيفة كسر الحمل - وهي أحدث وحدات RMU - تكون المقاطعات محكمة الغلق مدى الحياة ولا تحتاج إلى صيانة. يحدد التحمل الميكانيكي لآلية التشغيل، والذي يتم تصنيفه عادةً لآلاف العمليات، الفاصل الزمني الذي قد تكون هناك حاجة فيه إلى فحص الآلية أو إصلاحها. بالنسبة لمعظم تطبيقات التوزيع، حيث تكون عمليات التبديل نادرة، فإن الآلية سوف تدوم طوال العمر الافتراضي للمعدات.

قائمة مراجعة التكوين لسيناريوهات التطبيقات الشائعة

تتطلب التطبيقات المختلفة تكوينات RMU مختلفة. في حين أن كل مشروع له متطلبات فريدة من نوعها، فإن العديد من الأنماط الشائعة تكون بمثابة نقاط بداية مفيدة.

محطة التوزيع الحضرية. التكوين النموذجي عبارة عن ثلاث وحدات: وحدتا تغذية حلقية (مفاتيح كسر الحمل) ووحدة حماية محول واحدة (مندمجة). يوفر هذا الاتصال الحلقي ويوفر محول توزيع محلي. في بعض الشبكات، يتم استخدام تكوين مكون من أربع وحدات مع وحدة إضافية لحماية المحولات حيث يتم تثبيت محولين في نفس الموقع.

شبكة تجميع مزارع الرياح. عادةً ما تتم حماية محولات توربينات الرياح بواسطة وحدات مدمجة في وحدات RMU مثبتة في قاعدة كل توربين أو في مجموعات صغيرة. تقوم وحدات التغذية الحلقية RMU بتوصيل توربينات متعددة في سلسلة تعاقبية أو ترجع إلى محطة التجميع الفرعية. يمكن أن يكون تردد التبديل أعلى منه في التوزيع الحضري بسبب دورات بدء وإيقاف التوربينات. تُفضل قواطع الفراغ ذات التحمل الميكانيكي العالي لعناصر التبديل.

مبنى تجاري أو مركز بيانات. عندما تزود وحدة RMU منشأة بالتوليد في الموقع أو بتغذية المرافق المزدوجة، فقد تكون هناك حاجة إلى وحدة قارنة التوصيل للحافلة لإدارة الاتصال البيني بين مصدرين. تُفضل أحيانًا وحدات حماية المحولات المزودة بقواطع دوائر بدلاً من الصمامات نظرًا لقدرتها على إعادة ضبطها عن بُعد ولتسهيل التنسيق مع الحماية النهائية.

البنية التحتية الحيوية. بالنسبة للمستشفيات والمطارات والمنشآت الصناعية ذات العملية المستمرة، يجب أن تدعم تكوينات وحدة RMU التنسيق الانتقائي وتوفر القدرة على عزل القسم المعيب دون مقاطعة الإمداد بالأقسام الصحية. يجب تصميم التكرار في تكوين وحدة التغذية الحلقية - بحيث لا يؤدي أي خطأ في كابل واحد إلى تعطيل الإمداد بالكامل - في طوبولوجيا الحلقة، وليس فقط مواصفات RMU.

الامتثال للمعايير والتوثيق

يعد اختبار النوع وفقًا للمواصفة IEC 62271-200 هو الحد الأدنى لمتطلبات وحدات RMU في الأسواق الدولية. يغطي برنامج اختبار النوع اختبارات العزل الكهربائي، وارتفاع درجة الحرارة، وتحمل الدائرة القصيرة، وتصنيف القوس الداخلي، والتحمل الميكانيكي. يجب على المهندسين أن يطلبوا تقارير اختبار النوع الكاملة، وليس الشهادات الموجزة، ويجب عليهم التحقق من أن التكوين الذي تم اختباره يطابق التكوين المقتبس.

بالإضافة إلى اختبار النوع، تعد حزمة الوثائق جزءًا من المنتج. تقارير الاختبار الروتيني من المصنع لكل وحدة. إعلان المطابقة للوائح المعمول بها - بما في ذلك لائحة الاتحاد الأوروبي للغاز المفلور للمعدات الخالية من SF₆. دليل التركيب والتشغيل الذي يصف بدقة متطلبات الصيانة، أو عدم وجودها، للتصميم المحدد.

توفر COTENELE شهادات اختبار النوع IEC 62271-200 وتقارير الاختبار الروتيني وحزمة وثائق كاملة مع كل عرض أسعار لوحدة RMU. تتوفر الوثائق في مرحلة المناقصة، مما يتيح للمهندسين الاستشاريين ومقيمي المرافق استكمال المراجعة الفنية قبل منح العقد.

خاتمة

يعد اختيار وحدة RMU تمرينًا للتفكير خلال فترة الخدمة الكاملة للمعدات - حيث ستستقر، وما سيُطلب منها القيام به، وكيف ستتم صيانتها، وكيف يمكن أن تتغير الشبكة المحيطة بها. الاختيار الصحيح ليس بالضرورة هو الخيار الذي يتمتع بأقل سعر شراء. فهو الذي يقلل التكلفة الإجمالية للملكية على مدى ثلاثة عقود مع توفير الموثوقية والسلامة والمرونة التشغيلية التي يتطلبها التطبيق.

بالنسبة للمهندسين الذين يقومون بإعداد مواصفات RMU، يكون تسلسل القرارات واضحًا. ابدأ ببيئة التطبيق. تحديد وظائف الوحدة المطلوبة. حدد تقنية العزل التي تلبي اللوائح البيئية الحالية والمستقبلية. التحقق من التقييمات مقابل ظروف الموقع. فهم متطلبات الصيانة للتصميم المختار. تأكد من توفر الوثائق وأدلة الامتثال قبل تقديم الطلب.

يدعم COTENELE هذه العملية من خلال وحدات RMU التي تم اختبارها من النوع وجاهزة للإنتاج وخالية من SF₆ والتي تم تكوينها وفقًا للمخطط أحادي الخط للمشروع. فريقنا الهندسي متاح لمراجعة متطلبات التطبيق، والتوصية بتكوينات الوحدة، وتوفير حزم الوثائق الكاملة لتقديم العطاء.

تحديد RMU لمشروعك القادم؟

توفر شركة COTENELE الوحدات الرئيسية الحلقية الخالية من SF₆ بقدرة 24 كيلو فولت مع عزل الهواء الجاف، واختبار النوع IEC 62271-200، وحزم الوثائق الكاملة. تتوفر تكوينات الوحدة القياسية والمخصصة.

حول كوتينيلي

COTENELE هي شركة تصنيع متخصصة في مجموعة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط، بما في ذلك مجموعة المفاتيح الكهربائية المعزولة بالغاز الصديقة للبيئة الخالية من SF₆، وقواطع الدائرة المفرغة، والوحدات الرئيسية الحلقية، والألواح المعدنية لتطبيقات 12 كيلو فولت إلى 40.5 كيلو فولت. تخدم منتجاتنا المرافق ومشغلي مراكز البيانات ومطوري الطاقة المتجددة والمشترين الصناعيين في جميع أنحاء أوروبا وآسيا والشرق الأوسط. يتم اختبار كل منتج وفقًا لمعايير IEC المعمول بها، مع توفير الوثائق الكاملة لتقديم العطاء وتسليم المشروع.