Unità a anello SF₆ (RMUs) e rinnovamento della rete urbana
Panoramica
Le reti di distribuzione più vecchie sono principalmente a struttura radiale, con la maggior parte delle linee in entrata e in uscita costituite da linee aeree. L'equipaggiamento di commutazione è solitamente composto da interruttori a vuoto isolati ad aria o interruttori a minimo olio. Queste reti soffrono di guasti frequenti, costi operativi elevati e interruzioni prolungate e diffuse del servizio elettrico in caso di guasto, ostacolando significativamente lo sviluppo economico.
Con la rapida crescita economica e l'implementazione della ristrutturazione delle reti urbane, la richiesta di una maggiore affidabilità nella fornitura di energia è aumentata. Le unità principali anulari (RMUs) completamente isolate, sigillate, prive di manutenzione e compatte a SF₆ sono nuovamente diventate una garanzia per una fornitura di energia affidabile.
1 Tipi e caratteristiche strutturali degli RMU a SF₆
1.1 Tipi di RMU a SF₆
Gli RMU a SF₆ possono essere classificati in due tipi principali in base alla struttura: Tipo Serbatoio Comune e Tipo Unità Modulare. Gli RMU di tipo serbatoio comune iniziali erano generalmente dotati di un ingresso, un anello e un'uscita, adatti a carichi più piccoli. Tuttavia, con l'aumento dei requisiti di carico, è emerso il tipo unità modulare espandibile, offrendo una capacità di distribuzione massima fino a 10 MVA.
Gli RMU a SF₆ possono essere categorizzati in base alla funzione in Tipo Cavo, Tipo Fusibile e Tipo Interruttore a SF₆:
- Tipo Cavo: Utilizzato per gli ingressi/uscite dei cavi. La corrente nominale è 630A.
- Tipo Fusibile: Può essere connesso direttamente ai trasformatori. La corrente nominale è 200A. Tuttavia, considerando l'effetto di aumento di temperatura dei fusibili, ogni RMU può fornire in pratica trasformatori fino a 1600 kVA nelle applicazioni reali.
- Tipo Interruttore a SF₆: Utilizzato per proteggere i trasformatori superiori a 1600 kVA. Può anche fungere da unità in entrata o di sezione di barra con protezione contro sovracorrente e trip istantaneo. La corrente nominale è 630A, con un tempo totale di interruzione del guasto di 95ms.
Le configurazioni di base degli RMU a SF₆ sono mostrate nella figura sottostante.
1.2 Caratteristiche strutturali degli RMU a SF₆
Il tipo serbatoio comune RMU a SF₆ è generalmente composto da un serbatoio di gas, un compartimento meccanismo di comando e un compartimento connessione cavo. Il tipo unità modulare richiede inoltre un compartimento connessione barra.
Gli RMU a SF₆ hanno le seguenti quattro caratteristiche principali:
- Serbatoio di Gas: Questo è la parte più critica dell'RMU. Il serbatoio di gas contiene l'interruttore di carico, le barre di raccordo, l'albero di interruttore e il gas SF₆.
- L'interruttore di carico è un interruttore a tre posizioni, incluso un interruttore a coltello e un condotto d'arco.
- Il contatto mobile dell'interruttore a coltello ha due rivetti speciali in lega nichel-cromo, che servono a due scopi:
- Fornisce lubrificazione secca durante l'apertura/chiusura dell'interruttore, assicurando che la resistenza di contatto tra i contatti mobili e fissi non aumenti dopo un lungo utilizzo.
- A causa del punto di fusione elevato della lega nichel-cromo, il contatto mobile non si fonderà a causa del calore generato dalle correnti di cortocircuito durante la chiusura o i periodi di resistenza.
- Il condotto d'arco contiene lastre deionizzanti che allungano l'arco, riducono l'energia dell'arco e minimizzano la quantità di vapore metallico e prodotti di decomposizione del SF₆ generati quando l'interruttore di carico interrompe la corrente di carico.
- La parte della barra di raccordo in contatto con l'interruttore a coltello è il contatto fisso. Oltre a soddisfare i requisiti di capacità di corrente nominale e stabilità dinamica/termica, la progettazione e la fabbricazione della barra di raccordo considerano anche gli effetti del campo elettromagnetico per minimizzare l'impatto del campo magnetico.
- L'albero di interruttore penetra nel serbatoio di gas e si collega al compartimento meccanismo di comando, permettendo agli operatori esterni al compartimento di controllare gli stati di chiusura, apertura e messa a terra dell'interruttore. Una struttura a doppio sigillo viene utilizzata al punto di penetrazione (l'unica connessione mobile tra il serbatoio e l'esterno), garantendo rigorosamente l'ermeticità del serbatoio durante l'evacuazione del vuoto e il riempimento del gas.
- Il tasso di perdita annuale del gas SF₆ è solo dello 0,0035%. Questo basso tasso di perdita è cruciale per l'operazione sicura a lungo termine dell'RMU.
- Oltre al gas SF₆ per l'isolamento e la spegnimento dell'arco, il serbatoio di gas contiene anche ossido di alluminio (Al₂O₃), che accelera la rigenerazione del gas SF₆ e agisce come un eccellente desiccante, mantenendo la qualità del gas SF₆ e minimizzando i guasti dovuti all'arco. In caso di tale guasto, una membrana anti-explosione sotto il serbatoio protegge il personale facendo defluire i gas caldi direttamente nel canalone del cavo sottostante o dietro l'unità, lontano dagli operatori sul fronte.
- Il serbatoio di gas è costruito con una lamiera in acciaio inossidabile spessa 3 mm, saldata su entrambi i lati.
- Compartimento Meccanismo di Comando: Il meccanismo di comando all'interno si collega all'interruttore di carico e all'interruttore di messa a terra tramite l'albero di interruttore. Utilizzando un perno di comando inserito nel foro di comando, gli operatori possono eseguire facilmente le operazioni di chiusura, apertura e messa a terra con minimo sforzo (solo 60 N·m richiesti).
- Poiché i contatti dell'interruttore non sono visibili, il meccanismo di comando presenta un indicatore di posizione direttamente collegato all'albero di interruttore, che mostra chiaramente lo stato attuale dell'interruttore di carico e dell'interruttore di messa a terra.
- Sono installati interlock meccanici tra l'interruttore di carico, l'interruttore di messa a terra e il pannello anteriore, soddisfacenti i cinque requisiti di sicurezza (funzioni anti-errore).
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