Rannsókn á bestu vali viðbótarstöðugleikar fyrir viðbótarstöðugleikaða brottskynjara með flæðistraumakerfi

1 Viðmiðaður rafmagnsstraumalindur með supergeðslu

1.1 Staða og sérstök eiginleikar

Eftir því sem stærð rafrásanna hefur orðið meiri, er stefnkraft heimilisrafsýna hækkandi, sem setur mikil áhættu fyrir byggingu og rekstur rafrásarinnar. Til að takast á við þessu máli um of mikinn stefnkraft, er að auka athygli á supergeðslu viðmiðaðum rafmagnsstraumalindum (SFCL). Þeir eru gatnir eftir sérstöku dæmpingu þegar þeir fara yfir í hágæða tilstand, sem getur verið viðmiðaður eða spennaður.

Á milli þeirra, er viðmiðaður rafmagnsstraumalindur með supergeðslu með einföldri skipulag, samþyngd og ljótt vekt, sem hefur skýrt starfshætti. Þegar hann kemur í hágæða tilstand, stækkar straumalindarspennan hans hratt, sem gefur mikinn stefnkraftarviðmiðara. Auk þess, getur aflhlutverk verið fleksað með því að stilla supergeðslu í röð eða samsíða. Nýlegar framvindir í rumstempa supergeðslu hefur leitt til að bæði akademían og atvinnun sjá viðmiðaða SFCL sem aðalstefnu í framtíðinni.

Stefnstöðugur straumur, stefnstöðugur maðferð og stefnstöðugur hiti eru aðal eðlilegar stærðir til að ákvarða hvort supergeðsla sé í supergeðslutilstand. Ef einhver af þessum stærðum fer yfir sín stefnstöðugu gildi, fer supergeðslan yfir í kvenskur tilstand. Kvenskur ferlið er tvöfald: fyrst, flæðistilstandur, síðan venjuleg rafmagnstilstandur. Þegar straumþéttleiki supergeðslunnar fer yfir stefnstöðugan straumþéttleika, fer supergeðslan yfir í flæðistilstand.

Þar sem: E er rafmagnsfjöldi; EC er stefnstöðugur rafmagnsfjöldi; J er straumþéttleiki; JCT er stefnstöðugur straumþéttleiki; α er fasti; Tt1 og Tt2 eru hiti supergeðslunnar á tímum t1 og t2, ársækt; QRS er hiti sem myndast af mótlægu Rs frá t1 til t2; QC er hitasamband milli supergeðslunnar og umhverfisins á tímabilinu t1–t2; Cm er sérstöðug hitamengi supergeðslunnar; JCT(77) er stefnstöðugur straumþéttleiki við 77 K (77 K er hiti í kjölsvettíból); TC er stefnstöðugur hiti; T er hiti supergeðslunnar.

Samkvæmt jöfnu (1), þegar straumþéttleiki J stækkar, stækkar rafmagnsfjöldi E supergeðslunnar hratt, sem leiðir til aukinnar rafmagnsspennu. Aukin rafmagnsspenna sterkar hitakvaemi, og eins og sýnt er í jöfnu (2), stækkar hiti supergeðslunnar samkvæmt því.

Úr jöfnu (3) er vitað að hitastigun minnkar stefnstöðuga straumþéttleika, sem aukar rafmagnsfjölda E, sem heldur áfram að stækka rafmagnsspennu supergeðslunnar. Sem rafmagnsspenna stækkar, stendur hiti supergeðslunnar samkvæmt hiti sem brotnar út í umhverfi, og hitið stöðvarnar, endanlega nálgast venjulegan rafmagnstilstand.

1.2 Notkun R-SFCL í fleksiblum DC kerfum

Í fleksiblum DC sendingarkerfum, missir DC straumur ekki náttúrulega núllskurða. Þegar stefnkraftarvilla gerist, stækkar villastraumur hratt, sem setur mikil áhættu fyrir rafmagnsvélar í kerfinu. Til að tryggja kerfisreliabiliti, verða skyldu brýtur að skipta villu línu fljótt. Í dag hafa DC brýtur ekki enn fullnægt kröfur virkni.

Þegar DC villu gerist, eru AC brýtur oft keyrðar, en þetta valdi óvænt skiliðgangur af skiptastöð, og rafmagnsvélar gætu skemmtist af ofstraumi. DC verndun verður að fullnægja öllum verndunarröðunum innan nokkrar millisekúndu, en hraðasta keyrsla AC brýtra er venjulega 50 ms, sem gerir þær óþarflegar til að vernda rafmagnsvélar í kerfinu.

Nútíma teknología leyfir R-SFCL að ná venjulegum rafmagnstilstandi innan um 3 ms. Viðmiðaður rafmagnsstraumalindur með supergeðslu fer yfir í viðmiðaðan tilstand mikið fljótt en relégjald, og nálgast hágæða tilstand á undan villuskilyrslu, sem efst á sama tíma að minnka stefnkraftarstraum.

2 DC villueiginleikar í fleksiblum DC kerfum

Staðsetning villupunkts hefur áhrif á kerfisspjall, en ekki á straumaröð eða grunnstefnueiginleika stefnkraftarvilla. Fyrir auðveldari lýsingu, er villa sett í miðju DC línunnar og tekið fram sem metallegr skurður. Tvívörpunar fleksibla DC kerfis simanet og R-SFCL simanet eru búin til með PSCAD/EMTDC, með kerfismerkt spennu á ±110 kV og merkt afl á 75 MW. Setning R-SFCL er sýnd á Mynd 1.

Þegar DC stefnkraftarvilla gerist, er IGBT greint og strax lokadur með lokunarvirðingu við að nota villastraum. En dióðurnar tengdar samsíða við IGBT og sendingarlínurnar mynda óstýrbart rafbreyturnet, sem leyfir ábyrgð að halda áfram eftir lokun IGBT. DC pólar-a-pólar villa getur verið skipt í þrjá stigi: Fyrsti stigurinn gerist strax eftir villuna, þegar DC spennubolti slekkur hratt og DC straumur stækkar til toppgildis innan nokkrar millisekúndu.

Á annan stigi, eftir að spennubolti hefur komið niður að núlli, getur straumur í gegnum dióðurnar orðið meira en tíu sinnum merkt gildi, sem gert rafmagnsvélar mjög skemmdar. Á þriðja stigi, þegar DC stefnkraftarstraumur drekkur undir AC rafrásarstraum, byrjar AC rafrásin að senda stefnkraftarstraum í DC villupunkt. DC jarð villa hefur ekki annan stig, annars er hún svipað við pólar-a-pólar villa.

Á meðan AC straumur er sent, er straumur í gegnum dióðurnar um það bil tíu sinnum merkt gildi. Straumaröðir fyrir þessa tvö tegundir DC stefnkraftarvilla í fleksiblu DC kerfi eru sýndar á Mynd 2 og Mynd 3. Með að setja R-SFCL langs villu straumaröð, getur rafmagnsspenna stefnkraftarvilla haldið upp, sem gefur meira tíma til villuskilyrslu og minnkar kröfur um opinbera tíma og skilyrslu DC brýta.

3 Simanetgreining

Með PSCAD/EMTDC simanetforriti, er búið til R-SFCL simanet sem er innifalið í tvívörpunar fleksibla DC kerfis simaneti með afl á 75 MW til staðfestingar. Straumalindargreining undir DC pólar-a-pólar villa er sýnd á Mynd 4, og undir DC línua-jarð villa er sýnd á Mynd 5. Svo sem sýnt er á Mynd 4 og Mynd 5, lækkar toppgildi villastraums með hágæða. Er augljóst að rafmagnsspenna R-SFCL og toppgildi villastraums eftir setningu hafa ákveðna sögunlegs fallaform.

Til að breyta notkunarmál, var upprunalegt simanet stækt samkvæmt þremur kerfisafli: 75 MW, 150 MW, og 300 MW. Undir DC pólar-a-pólar skurð og DC línua-jarð skurð, var skoðað samband rafmagnsspennu R-SFCL og toppgildis stefnkraftarstraums með að ná toppgildum stefnkraftarstraums. Niðurstöður eru sýndar á Mynd 6 og Mynd 7.

Með MATLAB bogafall, voru bogar á Mynd 6 og Mynd 7 fitaðir, sem myndaði fallaform af gerðinni f(x) = ae⁻ᵇˣ + c, með tilteknum stökum í töflu 1. Deilt með fitaðu fallinu, f'(x) = -abe⁻ᵇˣ. Af töflu 1, er að sjá að fyrir sama villuteygju, staki b er næst eins, en staki a stækkar með kerfisafl. Vegna þess að b er ljót, eru bogahalli fyrir sama villuteygju næst eins.Svo, R-SFCL með sama rafmagnsspennu hafa sama breytingu toppgildis villastraums fyrir mismunandi kerfisafl fyrir sama villuteygju, sem sýnir samræmda straumalindargreiningu.

Auk þess, sem rafmagnsspenna R-SFCL stækkar línulega, lágmarkar virkni hans drekkur. Samkvæmt halli boganna á Mynd 6 og Mynd 7, er besta reikningsmikið rafmagnsspenna R-SFCL fyrir að halda á sama hæð toppgildis villastraums 0-10 Ω.

4 Ályktun

Setning R-SFCL á DC úttakssíðu af skiptastöð í fleksiblu DC sendingakerfi getur efst á sama tíma að minnka DC stefnkraftarvilla. Sem rafmagnsspenna R-SFCL stækkar línulega, drekkur lágmarkar virkni hans. Með tilliti til núverandi rannsóknarstaðar, verkstjórnarkosta og landareignar, er ráðlagt að besta reikningsmikið rafmagnsspenna R-SFCL sé 0-10 Ω.