ఫ్లెక్సిబిల్ డిసి ట్రాన్స్‌మిషన్ వ్యవస్థలకు రెజిస్టివ్ సూపర్కండక్టివ్ ఫాల్ట్ కరెంట్ లిమిటర్ల అంతఃయామిక ప్రతిరోధ ఎంపిక పై అధ్యయనం

రిసిస్టివ్ సూపర్కండక్టివ్ ఫాల్ట్ కరెంట్ లిమిటర్

1.1 వ్యవహారం

శక్తి గ్రిడ్ స్కేల్స్ విస్తరణను కోసం దేశంలోని శక్తి వ్యవస్థల షార్ట్-సర్క్యూట్ సామర్ధ్యం వేగంగా పెరుగుతోంది, ఈ విధంగా గ్రిడ్ నిర్మాణం మరియు చలనానికి పెద్ద హెచ్చరికలు ఉంటాయి. అధిక షార్ట్-సర్క్యూట్ కరెంట్ల సమస్యను పరిష్కరించడానికి, సూపర్కండక్టివిటీ సిద్ధాంతంపై ఆధారపడిన సూపర్కండక్టివ్ ఫాల్ట్ కరెంట్ లిమిటర్లు (SFCLs) తీవ్రంగా దృష్టికి ఎందుబాటులో ఉన్నాయి. SFCLలను అధిక రెసిస్టెన్స్ స్థితిలో మార్పు జరిగినప్పుడు వాటి డయమ్పింగ్ లక్షణాల ఆధారంగా రెసిసివ్ మరియు ఇండక్టివ్ రకాలుగా విభజించవచ్చు.

ఈ విధంగా, రెసిస్టివ్ సూపర్కండక్టివ్ ఫాల్ట్ కరెంట్ లిమిటర్ సామర్థ్యం స్పష్టంగా ఉంటుంది, సామాన్యమైన నిర్మాణం, చిన్న పరిమాణం, మరియు క్షీణ బరువు ఉంటుంది. అధిక రెసిస్టెన్స్ స్థితిలో ప్రవేశించినప్పుడు, దాని కరెంట్-లిమిటింగ్ ఇంపీడన్స్ తీవ్రంగా పెరుగుతుంది, ఫాల్ట్ కరెంట్ నిరోధన సామర్ధ్యం చాలా ఉంటుంది. అద్దంగా, సూపర్కండక్టర్ల సమాంతరం లేదా శ్రేణిలో ప్రవాహం ద్వారా ప్రయోగం చేయడం ద్వారా ప్రయోగం చేయడం చలనానికి ఉంటుంది. చాలా ఏర్పడిన సమయంలో, సామాన్య తాపం సూపర్కండక్టివ్ వస్తువులు బ్రేక్థ్రూస్ చేయడం జరిగింది, అందువల్ల విద్యాసాగర మరియు ప్రాథమిక వ్యవసాయంలో రెసిస్టివ్ SFCLలను భవిష్యత్తులో అభివృద్ధి చేయడానికి ప్రధాన దిశగా వ్యాపకంగా అందించారు.

క్రిటికల్ కరెంట్, క్రిటికల్ మాగ్నెటిక్ ఫీల్డ్, మరియు క్రిటికల్ తాపం ఒక సూపర్కండక్టర్ సూపర్కండక్టివ్ స్థితిలో ఉన్నాయని నిర్ధారించడానికి ముఖ్యమైన భౌతిక పారమైటర్లు. ఈ పారమైటర్లలో ఏదైనా ఒకటి దాని క్రిటికల్ విలువను దశాంశంగా ప్రాప్తయ్యేటట్లయితే, సూపర్కండక్టర్ సూపర్కండక్టివ్ స్థితి నుండి క్వెన్చ్ స్థితికి మారుతుంది. క్వెన్చ్ ప్రక్రియ రెండు ట్యాగ్లను కలిగి ఉంటుంది: మొదట, ఫ్లక్స్ ప్రవాహ స్థితి, తర్వాత సామాన్య రెసిసివ్ స్థితి. సూపర్కండక్టర్ దాదాపు దాని క్రిటికల్ కరెంట్ ఘనత్వం పైన ఉంటే, సూపర్కండక్టర్ ఫ్లక్స్ ప్రవాహ స్థితిలో ప్రవేశిస్తుంది.

ఇక్కడ: E విద్యుత్ క్షేత్ర శక్తి; EC క్రిటికల్ విద్యుత్ క్షేత్ర శక్తి; J కరెంట్ ఘనత్వం; JCT క్రిటికల్ కరెంట్ ఘనత్వం; α ఒక స్థిరాంకం; Tt1 మరియు Tt2 t1 మరియు t2 సమయాలలో సూపర్కండక్టర్ యొక్క తాపాలు; QRS Rs రెసిస్టెన్స్ నుండి t1 నుండి t2 వరకు ఉత్పన్నం చేసే విషిప్తి; QC సూపర్కండక్టర్ మరియు దాని చుట్టుముఖంలో ఉన్న వ్యవహారం t1–t2 సమయ అంతరంలో ఉంటుంది; Cm సూపర్కండక్టర్ యొక్క విశేష విషిప్తి శక్తి; JCT(77) 77 K వద్ద క్రిటికల్ కరెంట్ ఘనత్వం (77 K లిక్విడ్ నైట్రోజన్ పరిసరంలో తాపం); TC క్రిటికల్ తాపం; T సూపర్కండక్టర్ యొక్క తాపం.

సమీకరణం (1) ప్రకారం, కరెంట్ ఘనత్వం J పెరిగినప్పుడు, సూపర్కండక్టర్ యొక్క విద్యుత్ క్షేత్ర శక్తి E తీవ్రంగా పెరుగుతుంది, దాని రెసిస్టెన్స్ పెరిగించేది. పెరిగిన రెసిస్టెన్స్ విషిప్తి ప్రభావాన్ని పెంచుతుంది, మరియు సమీకరణం (2) ప్రకారం, సూపర్కండక్టర్ యొక్క తాపం పెరుగుతుంది.

సమీకరణం (3) నుండి, తాపం పెరిగిన తర్వాత క్రిటికల్ కరెంట్ ఘనత్వం తగ్గుతుంది, విద్యుత్ క్షేత్ర శక్తి E పెరుగుతుంది, సూపర్కండక్టర్ యొక్క రెసిస్టెన్స్ నిరంతరం పెరుగుతుంది. రెసిస్టెన్స్ పెరిగిన తర్వాత, సూపర్కండక్టర్ యొక్క ఉత్పన్న విషిప్తి చుట్టుముఖంలో ఉంటుంది, మరియు తాపం స్థిరంగా ఉంటుంది, చాలా సామాన్య రెసిసివ్ స్థితికి చేరుతుంది.

1.2 రెసిస్టివ్-SFCL యొక్క ఫ్లెక్సిబిల్ DC వ్యవస్థలో ప్రయోగం

ఫ్లెక్సిబిల్ DC ప్రసారణ వ్యవస్థలో, DC కరెంట్ యొక్క స్వాబధిక జీరో-క్రాసింగ్లు లేవు. ఒక షార్ట్-సర్క్యూట్ ఫాల్ట్ జరిగినప్పుడు, ఫాల్ట్ కరెంట్ తీవ్రంగా పెరుగుతుంది, వ్యవస్థలోని విద్యుత్ పరికరాలకు పెద్ద ఆపదను చూపుతుంది. వ్యవస్థ సహజ ప్రభావాన్ని ఖాతరి చేయడానికి, సర్క్యూట్ బ్రేకర్లు ఫాల్ట్ లైన్ను వేగంగా వేరు చేయాలి. ప్రస్తుతం, DC సర్క్యూట్ బ్రేకర్లు ప్రాయోజిక ప్రయోగాల కోసం ముందుకు ప్రయోజనం చేయలేదు.

DC-పక్షంలో ఫాల్ట్ జరిగినప్పుడు, AC-పక్షంలోని బ్రేకర్లను ట్రిప్ చేయబడతాయి, కానీ ఇది అనివార్యంగా కన్వర్టర్ స్టేషన్ను ఆపుతుంది, మరియు ఈ సమయంలో ఓవర్-కరెంట్ వల్ల పవర్ ఇలక్ట్రానిక్ పరికరాలు నష్టం చేయబడవచ్చు. DC ప్రతిరక్షణ కొన్ని మిలిసెకన్ల్లో మొత్తం ప్రతిరక్షణ శ్రేణిని పూర్తి చేయాలి, కానీ AC సర్క్యూట్ బ్రేకర్ల యొక్క అత్యంత ప్రాప్య పన్ను సాధారణంగా 50 మిలిసెకన్లు, ఇది వ్యవస్థలోని పవర్ ఇలక్ట్రానిక్ పరికరాలను సమర్థవంతంగా ప్రతిరక్షించలేదు.

ప్రస్తుత టెక్నాలజీ R-SFCLలను ప్రాప్యంగా 3 మిలిసెకన్ల్లో సామాన్య రెసిసివ్ స్థితికి చేరుతుంది. రెసిస్టివ్ సూపర్కండక్టివ్ ఫాల్ట్ కరెంట్ లిమిటర్ రిలే ప్రతిరక్షణ కార్యం నుండి చాలా వేగంగా కరెంట్-లిమిటింగ్ స్థితికి మారుతుంది, మరియు ఫాల్ట్ క్లియర్ ముందు అధిక ఇంపీడన్స్ స్థితిని ప్రాప్యంగా చేరుతుంది, దీని ద్వారా షార్ట్-సర్క్యూట్ కరెంట్ను సమర్థవంతంగా తగ్గించుతుంది.

2 ఫ్లెక్సిబిల్ DC వ్యవస్థలో DC ఫాల్ట్ లక్షణాలు

ఫాల్ట్ పాయింట్ యొక్క స్థానం వ్యవస్థ ఇంపీడన్స్ మాత్రమే ప్రభావించుతుంది, కరెంట్ పాథ్ లేదా షార్ట్-సర్క్యూట్ ఫాల్ట్ యొక్క ప్రాథమిక లక్షణాలను మార్చదు. మోడల్ చేయడానికి సులభంగా, ఫాల్ట్ను DC లైన్ మధ్యభాగంలో వేయబడినంత భావించబడుతుంది మరియు ఇది లోహం షార్ట్-సర్క్యూట్గా ఊహించబడుతుంది. PSCAD/EMTDC ద్వారా ఒక ట్వో-టర్మినల్ ఫ్లెక్సిబిల్ DC వ్యవస్థ మోడల్ మరియు R-SFCL మోడల్ నిర్మించబడినంది, వ్యవస్థ రేటెడ్ వోల్టేజ్ ±110 kV మరియు రేటెడ్ పవర్ 75 MW. R-SFCL యొక్క స్థాపన స్థానం చిత్రం 1 లో చూపబడింది.

DC షార్ట్-సర్క్యూట్ ఫాల్ట్ జరిగినప్పుడు, IGBT యొక్క బ్లాకింగ్ ఫంక్షన్ ద్వారా ఫాల్ట్ కరెంట్ను స్వీకరించినప్పుడు IGBT ను వేగంగా బ్లాక్ చేయబడతుంది. కానీ, IGBT కు సమాంతరం కనెక్ట్ చేయబడిన డయోడ్లు మరియు ట్రాన్స్మిషన్ లైన్లు ఒక అనకోంట్రోలబుల్ బ్రిడ్జ్ రెక్టిఫైయర్ సర్క్యూట్ను ఏర్పరచుతుంది, ఇది IGBT బ్లాక్ చేయబడిన తర్వాత కామ్యుటేషన్ కార్యకలాపాన్ని కొనసాగించుతుంది. DC పోల్-టు-పోల్ షార్ట్-సర్క్యూట్ మొదటి మూడు టైప్లుగా విభజించబడవచ్చు: మొదటి టైప్ ఫాల్ట్ జరిగిన తర్వాత, DC-పక్షం కెప