Cuando un ingeniero está determinando las especificaciones de un anillo de distribución de media tensión, la decisión casi siempre se reduce a la especificaciones de la unidad de anillo principal en la hoja de datos. La tensión nominal, la corriente nominal, la corriente de cortocircuito de corta duración, el tipo de aislamiento y la norma IEC relevante juntos determinarán si la unidad soportará la falla, se ajustará a la instalación de la subestación y funcionará durante años. Esta guía establece el conjunto completo de especificaciones y características de la unidad de anillo principal en un solo lugar, explica lo que significa cada parámetro y cómo leerlo, sus descripciones, las formas de leerlos y comparaciones entre los principales diseños de RMU en todo el mundo. Puede utilizar este documento al preparar licitaciones o evaluar cotizaciones.
¿Qué es una Unidad de Anillo Principal (RMU)?
La unidad de anillo principal o RMU es un equipo de conmutación de media tensión compacto e integral ensamblado en fábrica. Se utiliza en la línea de distribución secundaria debido a su capacidad para conectarse en un bucle de cables subterráneos o aéreos, permitiendo a los consumidores recibir energía desde dos lados de la red. Así, la fiabilidad de las ciudades e industrias modernas depende de la RMU, ya que cuando un lado de una red se pierde, los consumidores continúan recibiendo electricidad debido a que el otro lado del circuito de anillo sigue funcionando.
La unidad generalmente integra varios interruptores de carga conectados a los cables de entrada y salida y un derivador protegido (fusible de interruptor o interruptor de vacío) que alimenta el transformador. Todo el diseño del equipo de conmutación es compacto y sellado, por lo que no necesitará mantenimiento durante su vida útil. Comprender el especificaciones de la unidad de anillo principal comienza con entender que cada una de estas funciones debe estar clasificada para el mismo voltaje, corriente y nivel de falla.
Especificaciones de la Unidad de Anillo Principal a Primera Vista
Antes de ver cada parámetro en detalle, es útil ver el conjunto completo de especificaciones que define una unidad de clase 12 kV. Estos son los núcleos especificaciones de la unidad de anillo principal que aparecen en prácticamente cada hoja de datos y documento de licitación:
- Tensión nominal: 12kV (también disponible en 17.5kV, 24kV, 36kV).
Frecuencia nominal: 50Hz o 60Hz.
Corriente nominal del bus principal: 630A (más de 1250A para modelos más grandes).
Corriente nominal de derivación: 200A (fusible de interruptor) o 630A (tipo interruptor automático).
Corriente nominal de resistencia a cortocircuito: 20 o 21 kA durante 1 segundo (hasta 25 kA).
Corriente nominal de resistencia a picos: 50 o 52.5kA (2.5 veces el valor de corta duración).
Duración nominal de cortocircuito: 1 segundo o 3 segundos a solicitud.
Tensión de resistencia a impulso de rayo (LIWL): 75 kV.
Tensión de resistencia a frecuencia de potencia: 28 o 42 durante un minuto.
Medio de aislamiento: gas SF6, aire o sólido.
Grado de protección: IP65 para el tanque de gas e IP3X para la carcasa.
Normas aplicables: IEC 62271-200 e IEC 62271-100/105.Esta caja es la primera de las dos figuras técnicas que se sugieren para este artículo, una única infografía, llamada “Especificaciones Técnicas de la Unidad de Anillo”, que es un buen resumen de la estructura junto con los parámetros de voltaje, corriente, resistencia y IEC mencionados anteriormente. A continuación se presentan las secciones que explican las figuras que no deben ser malinterpretadas por un ingeniero.
Voltaje y Corriente Nominal: 12 kV, 17.5 kV, 24 kV y 36 kV
El voltaje nominal define el voltaje máximo para el cual la RMU funcionará correctamente y estará dentro de sus límites. La distribución secundaria se basa en solo unas pocas clases estándar, y el correcto especificaciones de la unidad de anillo principal comienza con igualar este valor a la red:
- 12 kV es la clase básica que se empleará para las redes con voltaje nominal de 10 kV y 11 kV;
5 kV es para los sistemas con voltaje nominal de 13.8 kV y 15 kV;
24 kV se utiliza para las redes con voltaje nominal de 20 kV y 22 kV, principalmente en Europa, Asia y Oriente Medio;
36 kV representa el último rango de distribución secundaria aplicable para sistemas de 33 kV.La corriente nominal indica la cantidad de corriente que el equipo será capaz de soportar debido a las condiciones de temperatura. Hay dos lecturas. El busbar principal y los interruptores de carga de anillo normalmente tienen 630 A, lo que significa que este valor permite utilizar la corriente del bucle de la red. La derivación del transformador puede tener una clasificación más baja debido a la utilización de algunas combinaciones de fusibles de interruptor, normalmente 200 A, o la misma de 630 A al usar un interruptor de circuito de vacío para protección. El error más común al leer el especificaciones de la unidad de anillo principal es confundir la clasificación del busbar con la clasificación de la derivación.
Capacidad de resistencia y ruptura de cortocircuito
La calidad aparece en la corriente de cortocircuito de resistencia a corto plazo (Icw). La corriente de cortocircuito RMS, que la unidad es capaz de manejar durante ciertos períodos, típicamente 20 o 21 kA durante un segundo sin sufrir ningún daño térmico o mecánico. Para redes con niveles de falla mayores, también se puede especificar 25 kA. Además, algunas licitaciones especifican 3 segundos.
Corriente de resistencia de pico nominal (Ipk). La mayor cantidad de corriente instantánea que la unidad, 2.5 veces mayor que la clasificación a corto plazo (según IEC) es capaz de soportar, lo que significa que para el dispositivo con una clasificación de 20 kA, la corriente de resistencia de pico es de 50 kA.
Capacidad de ruptura de cortocircuito nominal. La cantidad de corriente de falla que el dispositivo de protección es capaz de interrumpir. En la derivación del interruptor de circuito de vacío, es la misma que la clasificación de resistencia, 20 a 25 kA; con la derivación de fusible de interruptor, el fusible se encarga de las grandes corrientes de falla y el interruptor interrumpe la carga de corriente.
Un dispositivo con una clasificación de resistencia inferior a la corriente de falla de la red no es seguro y esa es la razón principal por la cual es lo primero que los ingenieros revisan entre sí.
Las especificaciones de una buena unidad de anillo siempre incluyen los datos que describen Icw, duración e Ipk juntos.
Las unidades se clasifican según el medio de aislamiento utilizado, lo cual es un factor importante que determina el tamaño de la unidad, los requisitos de mantenimiento y las características ecológicas, separando así las unidades entre sí.
Tipos de Aislamiento en RMU: SF6, Aire y Sólido
Al concluir que el aislamiento juega un papel fundamental en la separación de conductores eléctricos en vivo y en la extinción del arco de descarga al romper el interruptor, se puede mencionar que se pueden determinar las características del equipo. Debe tenerse en cuenta que la elección del aislamiento es un factor importante para cada especificación de unidad de anillo.
Aislado con gas SF6. Los componentes en vivo están protegidos por gas SF6 dentro del tanque de acero. El SF6 proporciona un excelente nivel de resistencia dieléctrica y hace posible extinguir arcos incluso en la unidad sellada que es resistente a la humedad, suciedad y condensación. Este tipo de aislamiento se utiliza principalmente para RMUs secundarios, así como en lugares con malas condiciones o en territorios costeros.
Aislado por aire. El equipo consiste en conductores en vivo aislados por aire en un recinto metálico. Esta unidad es menos compacta; sin embargo, está libre de gases de efecto invernadero y permite realizar inspecciones visuales mientras se encuentra en interiores.
Aislante sólido (SIS). Los conductores en vivo están aislados con aislantes sólidos similares a epoxi. Es un nuevo tipo de tecnología de aislamiento que no implica el uso de gas dentro del dispositivo.
Características Clave de las Unidades de Anillo
Junto con los valores específicos de las especificaciones de las unidades de anillo, un buen diseño también se distingue desde la perspectiva de la ingeniería que asegura una operación segura y conveniente. Algunas características importantes que deben considerarse al comprar incluyen:
Interruptor de tres posiciones. El equipo posee un interruptor de carga que tiene tres posiciones y puede ser cambiado de cerrado a abierto, ya sea conectado a tierra o no, en un solo recinto.
Mecanismo de interbloqueo de cinco operaciones. El diseño contiene un mecanismo mecánico y eléctrico para eliminar errores relacionados con cinco operaciones populares del sistema eléctrico.
Tanque herméticamente sellado. La vida útil del tanque es ilimitada cuando está debidamente sellado.
Huella pequeña. Ocupa poco espacio mientras se instala en el recinto compacto que se utiliza principalmente en edificios prefabricados. Es muy importante.
Capacidad de expansión. Es importante observar que las posibilidades de expansión existen desde el dispositivo funcional hasta la extensión del busbar.
Sistemas de prueba de cables e indicación de fallos. El equipo permite la prueba de cables así como el seguimiento de fallos a lo largo de la unidad.
Clasificación de arco interno. La clasificación IAC disponible le da una idea de cómo el dispositivo previene fallos de arco interno.
Por lo tanto, se puede afirmar que las características mencionadas anteriormente son aquellas que pueden separar las unidades de especificaciones técnicas iguales.
Schneider RM6 vs Siemens 8DJH vs ABB SafeRing
Cuando se trata de clasificaciones, los compradores a menudo realizan un análisis comparativo de los tres diseños internacionalmente establecidos, ya que es bastante común encontrar especificaciones de unidades de anillo de clase de 12 kV publicadas disponibles para comparación si sus especificaciones son similares. Las siguientes cifras representan las cifras generales que generalmente se encuentran en catálogos y que deben ser verificadas contra las hojas de datos de configuración más actuales disponibles. Esta cifra de comparación es la segunda de las recomendadas a través de este artículo. Debe afirmarse que Subian Power es un fabricante independiente y no tiene asociación con, autorizaciones de comercialización de, o intenciones de vender productos de Schneider Electric, Siemens o ABB; estas marcas comerciales sirven solo para fines de referencia técnica.
Schneider Electric RM6
Voltaje nominal: de 12 kV a 24 kV.
Corriente nominal: hasta 630 A (debería ser más para algunos diseños de busbar).
Resistencia a cortocircuito: de 20 kA a 21 kA dentro de un período de 1 s; además, hay algunos diseños en el límite de 25 kA/1 s.
Aislamiento: con todas las partes aisladas con gas SF6 y disponibles para la vida de sellado.
Nota: todos los diseños son extensibles y modulares y pueden equiparse con unidades de interruptor-fusible y disyuntores.
Siemens 8DJH
Voltaje nominal: de 12 kV a 24 kV.
Corriente nominal: hasta 630 A (más alta para variantes de busbar).
Resistencia a cortocircuito: de 20 a 21 kA para un período de resistencia de 1 s con modelos superiores clasificados en 25 kA.
Aislamiento: todos los materiales están aislados por gas – SF6; también hay algunos elementos sellados para toda la vida.
Nota: todas las unidades están disponibles en formas extensibles y de bloque.
ABB SafeRing / SafePlus
Voltaje nominal: de 12 a 24 kV.
Corriente nominal: hasta 630 A (para SafePlus – 1250 A).
Resistencia a cortocircuito: de 20 a 21 kA y con un valor de hasta 25 kA para SafePlus.
Aislamiento: todos los modelos cuentan, por ejemplo, con aislamiento completo con SF6; están disponibles modelos con aislamiento sólido.
Nota: Las RMUs SafeRing son fijas mientras que los diseños SafePlus son extensibles.
La tendencia discutida anteriormente se ha observado entre las tres marcas que convergen en un rango de valores de tensión nominal de 12 a 24 kV, una corriente nominal uniforme de 630 A, valores de resistencia a cortocircuito de 20 a 25 kA y aislamiento SF6, cumpliendo así con las normas IEC 62271. Por lo tanto, los factores diferenciadores más importantes son la extensibilidad, la preparación para la automatización, la eco-amigabilidad, así como los costos y términos de entrega donde Subian Power, como fabricante competidor, es el ganador.
Normas IEC 62271 para Unidades de Anillo
Las especificaciones válidas de unidades de anillo no pueden existir sin el apoyo de las normas aplicables y la aprobación a través de pruebas de tipo. Las principales normas son:
– IEC 62271-200: Equipos de conmutación y control de CA en diseño metálico cerrado que opera en un rango de tensión que comienza desde 1 kV y hasta 52 kV, que sirve como la norma principal para sistemas RMU y define las reglas de clasificación de arco interno.
– IEC 62271-100: Interruptores automáticos de CA de alta tensión que definen reglas generales para la derivación de interruptores.
– IEC 62271-102: Desconectadores y conmutadores de puesta a tierra.
– IEC 62271-103: Interruptores que son aplicables a interruptores de carga en el anillo.
– IEC 62271-105: Combinaciones de interruptores fusibles de CA que definen las reglas de derivación con fusibles.
Un proveedor confiable siempre produce certificados de prueba de tipo de acuerdo con estas normas en lugar de simplemente proporcionar prueba de conformidad. Si no hay información en la especificación técnica donde se haya probado cada característica de la RMU, debe ser tratado con precaución.
Cómo Elegir RMU para Subestación Prefabricada
Si se siguen correctamente las especificaciones, la elección fluirá automáticamente de eso. En el caso de una subestación prefabricada o compacta, elija las especificaciones de la RMU en el siguiente orden:
– La tensión nominal debe corresponder a la clase de red (12, 17.5, 24, 36 kV).
– La corriente de resistencia a cortocircuito debe ser mayor que la corriente de falla prospectiva del sitio con un margen de seguridad.
– El tipo de derivación debe ser elegido: use un interruptor-fusible para transformadores más pequeños en términos de economía, y elija un interruptor automático para garantizar la máxima seguridad, si se esperan cargas más grandes y críticas.
– El tipo de aislamiento debe ser determinado por el entorno: elija SF6 para entornos compactos/duros, y use aislamiento de aire o sólido en caso de que se deba utilizar un diseño libre de gas.
– Las dimensiones deben corresponder a las subestaciones y debe haber suficiente espacio para futuras expansiones.
Unidades de Anillo de Subian Power
Jiangsu Subian Power Equipment Co., Ltd. se especializa en equipos de conmutación de media tensión, transformadores y construcción de subestaciones con una clasificación de hasta 110 kV. La empresa, que fue fundada en 2019 en la ciudad china de Xuzhou, suministra plantas de energía e industrias, y construye unidades de anillo según las normas IEC 62271 y GB 3906. Hay dos diseños para satisfacer la mayoría de las aplicaciones de distribución secundaria:
- El HXGN15-12 equipo de conmutación de red de anillo metálico cerrado es un tanque herméticamente sellado. La vida útil del tanque es ilimitada cuando se p….
- El Huella pequeña. Ocupa poco espacio mientras está instalado en el e… Capacidad de expansión. Es importante observar que las posibilidades de expansión e….
Ambas unidades cumplen con el núcleo especificaciones de la unidad de anillo principal descrito en esta guía, y Subian proporciona documentación de prueba de tipo a solicitud. Debido a que Subian también fabrica el transformador y la carcasa, se puede suministrar un RMU como parte de un completo subestación prefabricada de la serie YB, with the ring switchgear, transformer, and low-voltage equipment engineered and tested together. The engineering team can match the rated voltage, current, withstand level, insulation type, and tee-off configuration to your exact network.
Preguntas Frecuentes
How many kW can you run on a ring main?
The limits on apparent power are determined by the combination of voltage and rated current of the ring and not just by the RMU. For example, a 630 A 12 kV ring with load-break switches is capable of providing around 13 MVA of apparent power at full rated current, equating to around 11 MW at 0.85 power factor. In reality the limit is imposed by the distribution transformer that feeds from the tee-off, with ratings ranging typically from a few hundred kVA to about 1,600 kVA per RMU, which means that one transformer tee-off serves an actual load in the range of hundreds of kW to just over 1 MW.
What is RMU configuration?
The configuration of the RMU specifies the different functional parts of the unit and their arrangement. The construction of an RMU comprises the two types of module: ways of load break switch (to connect the incoming and outgoing cables of ring) and ways of protected tee-off (to connect the transformer via switch fuse or circuit breaker). The configuration is usually noted using a short symbolic term. For instance, 2 + 1 means that two load switch ways and one tee-off switch way are included in the configuration. The most common layouts include 2 + 1, 3 + 1 and others.
What is the standard size of main cable for a ring circuit?
In the case of a medium voltage distribution ring at 12 kilovolt, the ring cable is usually a three-core XLPE with either copper or aluminum conductor ranging between 95 and 300 square millimetres, depending on the load current and the fault level. The standard sizes of 185 and 240 square millimetre aluminum XLPE are often employed for this purpose. However, the exact size is determined depending on the continuous current, short-circuit withstand, RMU, voltage drop along the ring and the method of installation, thus the precise size is always verified through calculation for the specific network.
What is a 3 way RMU?
A RMU having 3 ways is known as a ring main unit having three functional units or ways. We may come across the most common variant in the form of either 2 ways or 1 way arrangement. Two ways would be load break switch ways for the incoming and outgoing ring cable and the remaining way would be the protected tee-off way. A 3-way unit is the basic component of a distribution/substation connecting to the ring supply unit and feeding one transformer although additional ways can always be added to it as the network expands.
Referencias
- IEC — IEC 62271-200 AC Metal-Enclosed Switchgear and Controlgear
- IEEE — Standards and Guides for Medium-Voltage Switchgear
- Electrical Engineering Portal — Ring Main Units and Secondary Distribution
- Wikipedia — Ring Main Unit
- Wikipedia — Electric Power Distribution Overview
Conclusión
El especificaciones de la unidad de anillo principal that matter most, rated voltage, rated current, short-time and peak withstand current, insulation type, and IEC 62271 compliance, together decide whether a unit is safe, reliable, and the right fit for a distribution ring. Read the withstand ratings against your fault level, match the tee-off to your transformer, choose the insulation for your environment, and insist on type-test certificates. Subian Power builds HXGN15-12 and XGN15-12 ring main units to these especificaciones y características de la unidad de anillo principal, and can supply them as part of a complete prefabricated substation. To request a datasheet, type-test documentation, or a quotation matched to your network, contact the equipo de ingeniería de Subian Power.