நகர்நிலை டி.சி. போட்டிகளுக்கான எதிரியான மேற்கோட்டு வழிமுறையின் சீரான எதிரியத்தைத் தேர்ந்தெடுப்பதில் போக்குவரத்து எல்லையிடும் அமைப்புகளின் ஆராய்ச்சி

1 எதிர்கோளம் அல்லது நிறைக்குறை தவறு வரம்பு சாதனம்

1.1 செயல்பாட்டு தத்துவம்

பெரிய அளவிலான மின்சுற்று வடிவமைப்புகள் தொடர்ந்து வளர்வதுடன், உள்நாட்டு மின்சுற்று அமைப்புகளின் சுற்று வழியில் நிறைவு செய்யப்படும் தொடர்பு கூடிய இயக்கம் விரைவாக அதிகரித்து வருகிறது, இது மின்சுற்று வடிவமைப்பு மற்றும் செயல்பாட்டிற்கு பெரிய சவால்களை ஏற்படுத்துகிறது. அதிக தொடர்பு கூடிய இயக்கத்தை தீர்க்க அதிக நிறைக்குறை தவறு வரம்பு சாதனங்கள் (SFCLs) என்பவை அதிக தொடர்பு தத்துவத்தில் அடிப்படையாக உள்ளன. அவை உயர்-நிறை நிலைக்கு மாறும்போது தாக்குதல் அளவுகளைப் பொறுத்து எதிர்கோளம் மற்றும் தொகை வகைகளாக வகைப்படுத்தப்படுகின்றன.

இவற்றில், எதிர்கோளம் அல்லது நிறைக்குறை தவறு வரம்பு சாதனம் எளிய வடிவமைப்பு, சிறிய அளவு, இலகு நிறை மற்றும் தெளிவான செயல்பாட்டு தத்துவம் கொண்டதாகும். அது உயர்-நிறை நிலைக்கு வந்து சேர்ந்த போது, தாக்குதல் எதிர்கோளம் தீவிரமாக அதிகரித்து, வலுவான தொடர்பு கூடிய இயக்கத்தை அடிபோடும் திறனை வழங்குகிறது. மேலும், சாதனத்தின் திறனை செயற்கை உள்ளே அல்லது ஒன்றுக்கொன்று இணைக்கும் வழியில் செயற்கை உள்ளத்தின் வழியாக விவரமாக செயல்படுத்தலாம். கடந்த ஆண்டுகளில், வாயு வெப்பத்தில் அதிக நிறை அணுகல்களில் முன்னேற்றங்கள் வெளிவந்து, இது பொறியியல் மற்றும் தொழில்நுட்ப துறையில் எதிர்கோளம் SFCLs ஐ எதிர்காலத்தில் முக்கிய திசையாகக் கருதுகின்றன.

குறிப்பிட்ட தொடர்பு, குறிப்பிட்ட காந்த தளம், மற்றும் குறிப்பிட்ட வெப்பம் என்பன அதிக நிறை அணுகல் நிலையில் இருப்பதை நிரூபிக்கும் முக்கிய இயற்பியல் அளவுகளாகும். இவற்றில் ஏதேனும் ஒன்று தனிப்பட்ட மதிப்பை விட அதிகமாக இருந்தால், அதிக நிறை அணு குறிப்பிட்ட நிலையிலிருந்து அடிப்படை நிலைக்கு மாறும். அடிப்படை நிலை முறை இரண்டு பகுதிகளைக் கொண்டது: முதலில், காந்த வடிவம், பின்னர் சாதாரண எதிர்கோளம் நிலை. அதிக நிறை அணு வழியாக தொடர்பு அடர்த்தி அதிகரித்தால், அதிக நிறை அணு காந்த வடிவத்திற்கு வந்து சேரும்.

ங்கு: E என்பது மின்கள திறன்; EC என்பது குறிப்பிட்ட மின்கள திறன்; J என்பது தொடர்பு அடர்த்தி; JCT என்பது குறிப்பிட்ட தொடர்பு அடர்த்தி; α என்பது ஒரு மாறிலி; Tt1 மற்றும் Tt2 என்பன t1 மற்றும் t2 நேரத்தில் அதிக நிறை அணுவின் வெப்பங்கள்; QRS என்பது t1 மற்றும் t2 நேரத்தில் Rs எதிர்கோளத்திலிருந்து உருவாகும் வெப்பம்; QC என்பது t1–t2 நேர இடைவெளியில் அதிக நிறை அணு மற்றும் அதன் சுற்றுச்சூழலுக்கு இடையில் வெப்ப மாற்றம்; Cm என்பது அதிக நிறை அணுவின் சிறிய வெப்ப கொள்ளளவு; JCT(77) என்பது 77 K (77 K என்பது வெப்ப நீர் அம்லத்தின் வெப்பம்) இல் குறிப்பிட்ட தொடர்பு அடர்த்தி; TC என்பது குறிப்பிட்ட வெப்பம்; T என்பது அதிக நிறை அணுவின் வெப்பம்.

சமன்பாட்டின் (1) படி, தொடர்பு அடர்த்தி J அதிகரித்தால், அதிக நிறை அணுவின் மின்கள திறன் E வெகுவாக அதிகரித்து, அதன் எதிர்கோளம் அதிகரித்து வரும். அதிக நிறை அணுவின் வெப்ப விளைவு அதிகரித்து, சமன்பாட்டின் (2) படி, அதிக நிறை அணுவின் வெப்பம் அதிகரித்து வரும்.

சமன்பாட்டின் (3) படி, வெப்பம் அதிகரித்ததால், குறிப்பிட்ட தொடர்பு அடர்த்தி குறைந்து, மின்கள திறன் E அதிகரித்து, அதிக நிறை அணுவின் எதிர்கோளம் தொடர்ந்து அதிகரித்து வரும். எதிர்கோளம் அதிகரித்த போது, அதிக நிறை அணு உருவாக்கும் வெப்பம் சுற்றுச்சூழலில் வெளியே வெளியேறும் வெப்பத்துடன் சமநிலையில் வந்து சேரும், அதிக நிறை அணு சாதாரண எதிர்கோளம் நிலையில் வந்து சேரும்.

1.2 R-SFCL இன் விரிவாக்க தொடர்பு அமைப்புகளில் பயன்பாடு

விரிவாக்க தொடர்பு அமைப்புகளில், தொடர்பு இயக்கம் இயற்கையான சுழியத்திற்கு வந்து சேராது. ஒரு தொடர்பு தவறு நிகழ்ந்தால், தொடர்பு இயக்கம் வெகுவாக அதிகரித்து, அமைப்பில் உள்ள மின் சாதனங்களுக்கு பெரிய சவால் ஏற்படுகிறது. அமைப்பின் நம்பிக்கையை உறுதி செய்ய மின்வழியில் தவறு நிகழ்ந்த வரிசையை விரைவாக வெளியேற்ற வேண்டும். தற்போது, தொடர்பு மின்வழிகள் மெய்யியல் பயன்பாடுகளுக்கு முழுமையாக போதுமானவையாக இல்லை.

தொடர்பு பக்கத்தில் தவறு நிகழ்ந்தால், பொதுவாக மாறுதல் பக்கத்தில் மின்வழிகள் விரைவாக வெளியேற்றப்படுகின்றன, இது மாறுதல் நிலையில் மின்சுற்று நிறுத்தப்படுகிறது, மற்றும் மின்சுற்று சாதனங்கள் மின்வழிகள் விரைவாக வெளியேற்றப்படும்போது அதிக தொடர்பு இயக்கத்தால் சேதமடையலாம். தொடர்பு பாதுகாப்பு மில்லி வெண்டு நேரத்தில் முழு பாதுகாப்பு வரிசையை முடிக்க வேண்டும், இது மாறுதல் மின்வழிகளின் விரைவான செயல்பாட்டு நேரத்தில் 50 மில்லி வெண்டு வரை வேண்டும், இது மின்சுற்று சாதனங்களுக்கு பெரிய பாதுகாப்பு வழங்க முடியாது.

தற்போதைய தொழில்நுட்பம் R-SFCLs ஐ சாதாரண எதிர்கோளம் நிலைக்கு வெளியே வெளியேற்ற வேண்டும், இது விரைவாக செயல்படுகிறது. எதிர்கோளம் அல்லது நிறைக்குறை தவறு வரம்பு சாதனம் தொடர்பு பாதுகாப்பு செயல்பாட்டை விட விரைவாக தொடர்பு வரம்பு நிலைக்கு வந்து சேரும், தவறு நிகழ்ந்த போது உயர்-நிறை நிலை வெளியே வெளியேற்றப்படுகிறது, இது தொடர்பு இயக்கத்தை விரைவாக குறைக்கிறது.

2 விரிவாக்க தொடர்பு அமைப்புகளில் தொடர்பு தவறு அமைப்பு

தவறு நிலையின் இடத்தில் தாக்குதல் அமைப்பின் எதிர்கோளத்தை மட்டுமே பாதிக்கிறது, தொடர்பு வழியை அல்லது தொடர்பு தவறு அமைப்பின் அடிப்படை அமைப்பை பாதிக்காது. மாதிரி வடிவமைப்பின் எளிதாக்கத்திற்காக, தவறு தொடர்பு வரிசையின் மையத்தில் வைக்கப்படுகிறது, மற்றும் தாரமான தொடர்பு தவறு என எடுத்துக்கொள்கிறது. PSCAD/EMTDC உலாவியில் இரண்டு முனை விரிவாக்க தொடர்பு அமைப்பு மாதிரி மற்றும் R-SFCL மாதிரி உருவாக்கப்பட்டு, அமைப்பின் குறிப்பிட்ட மின்திறன் ±110 kV மற்றும் குறிப்பிட்ட திறன் 75 MW. R-SFCL இன் நிறுவல் இடம் படம் 1 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது.

தொடர்பு தவறு நிகழ்ந்தால், IGBT தொடர்பு இயக்கத்தை விரைவாக உணர்ந்து தடுக்கும் செயல்பாட்டை வழங்குகிறது. ஆனால், IGBT உடன் இணைக்கப்பட்ட டைாட்டுகள் மற்றும் தொடர்பு வரிசைகள் ஒரு தொடர்ச்சியான பால் மாறுதல் அமைப்பை உருவாக்குகிறது, இது IGBT தடுக்கப்பட்ட பிறகு தொடர்ச்சியாக மாறுதல் நிகழ்கிறது. தொடர்பு தவறு முக்கியமாக மூன்று பகுதிகளாக வகைப்படுத்தப்படுகிறது: முதல் பகுதி தவறு நிகழ்ந்த போது தொடர்பு பக்கத்தில் கேப்ஸுல் வெகுவாக விடுவிக்கப்படுகிறது, மற்றும் தொடர்பு இயக்கம் மேற்குறிப்பிட்ட நேரத்தில் தனிப்பட்ட அதிக மதிப்பிற்கு வந்து சேரும்.

இரண்டாவது பகுதியில், கேப்ஸுல் வீட்டை பூஜ்ஜியமாக வெளியே வெளியேற்றிய போது, டைாட்டுகள் வழியாக தொடர்பு இயக்கம் தனிப்பட்ட தொடர்பு இயக்கத்தில் பத்து மடங்கு அதிகமாக இருக்கலாம், இது மின்சுற்று சாதனங்களுக்கு பெரிய சவால் ஏற்படுகிறது. மூன்றாவது பகுதியில், தொடர்பு தவறு இயக்கம் பொது மின்சுற்று இயக்கத்தில் குறைந்து வந்தால், பொது மின்சுற்று தொடர்பு தவறு இடத்தில் தொடர்பு இயக்கத்தை வழங்குகிறது. தொடர்பு தரை தவறு இரண்டாவது பகுதியை கொண்டிருக்காது; இது மற்ற தனிப்பட்ட தவறு அமைப்புகளுக்கு ஒத்திருக்கிறது.

பொது மின்சுற்று தொடர்பு இயக்கத்தின் வழியாக, டைாட்டுகள் வழியாக தொடர்பு இயக்கம் தனிப்பட்ட தொடர்பு இயக்கத்தில் பத்து மடங்கு அதிகமாக இருக்கிறது. இரண்டு வகையான தொடர்பு தவறு அமைப்புகளின் தொடர்பு வழிகள் படம் 2 மற்றும் படம் 3 இல் விளக்கப்பட்டுள்ளன. தவறு தொடர்பு இயக்கத்தின் வழியில் R-SFCL ஐ நிறுவுவதன் மூலம், தொடர்பு தவறு வழியின் எதிர்கோளத்தை வெகுவாக அதிகரிக்க முடியும், இது தவறு தொடர்பு இயக்கத்தை வெளியே வெளியேற்றுவதற்கு மேலும் நேரம் வழங்குகிறது, மற்றும் தொடர்பு மின்வழிகளின் உள்ளத்தில் திறந்த நேரம் மற்றும் தொடர்பு இயக்கத்தை வெளியே வெளியேற்றும் திறனை குறைப்பதற்கு உதவுகிறது.

3 சீர்குலேஷன் விஶிலேஷணம்

PSCAD/EMTDC சீர்குலேஷன் மென்பொருளை பயன்படுத்தி, உருவாக்கப்பட்ட R-SFCL மாதிரியை 75 MW திறனுடைய இரண்டு முனை விரிவாக்க தொடர்பு அமைப்பு மாதிரியில் உள்ளடக்கப்பட்டு சரிபார்க்கப்படுகிறது. தொடர்பு தவற