Omezovač případového proudu | Průvodce instalací a výzkumem

James

Pole: Elektrické provozování

China

1 Umístění pro instalaci omezovacích zařízení příkonu (FCLs)

Na terminálech generátorů：Instalace FCL na tomto místě snižuje úroveň krátkozavodného proudu v síti během poruch, minimalizuje mechanické a termální zatěžování generátoru a následně snižuje ztráty v zařízeních a přístrojích.
V distribučních částech závodů：Úroveň krátkozávodného proudu na tomto místě je obvykle velmi vysoká. Instalace FCL může významně potlačit poruchové proudy.
Přes celou sběrnici：Při zvýšení poptávky po zátěži, která vyžaduje větší transformátory, stávající vypínače a odpojovací spínace nemusí být nahrazeny. Při vyšších výkonech lze použít vysokokapacitní, nízkoodporové transformátory k udržení regulace napětí, zatímco se omezí poruchový proud na transformátor. Po omezení poruchového proudu na vysokonapěťové straně transformátoru způsobí krátkozávod na středním napětí pouze minimální pokles napětí na vysokonapěťové sběrnici.
Na síťových spojovacích linkách：Instalace FCL na síťových spojovacích bodech poskytuje významné výhody v oblasti řízení toku energie, stability napětí, bezpečnosti dodávky, stability systému a zmírnění poruch.
Na spojích mezi sběrnicemi：Po propojení samostatných sběrnic pomocí FCL nezvýší významně dopad krátkozávodných proudů. V případě poruchy na jedné sběrnici pomáhá pokles napětí přes SFCL udržet napěťové hladiny na vadném segmentu, což umožňuje jeho nadále fungovat. Propojení více sběrnic umožňuje paralelní provoz transformátorů, snižuje systémový odpor, zlepšuje schopnost regulace napětí a eliminuje potřebu transformátorů s regulačním uzemlením. Přebytečná energie z jedné sběrnice může zásobovat zátěže na jiné, což zlepšuje využití nominální kapacity transformátoru.
Na místech umístění omezovacích reaktorů：V normálním stavu FCL obejde omezovací reaktor, což předejde nepotřebnému poklesu napětí a ztrátám energie.
Na vedeních transformátorů：Instalace FCL na vedení transformátoru chrání zařízení níže a snižuje proudy při přepínání.
Na vedeních sběrnic：Pokud není FCL instalován na vedení transformátoru, měl by být instalován na vedení sběrnice. I když to může vyžadovat více jednotek FCL, snižuje ztráty na sběrnici jak v normálním, tak v poruchovém stavu.
Na místech připojení místních generátorů：FCL jsou velmi výhodné pro připojení dalších distribuovaných zdrojů energie (např. tepelné elektrárny, větrné farmy), protože snižují příspěvek těchto zdrojů na celkový krátkozávodný proud.
Pro uzavírání otevřených smyček：V středonapěťových sítích jsou někdy smyčky z důvodu vysokých krátkozávodných proudů drženy otevřené. FCL lze použít k uzavření těchto smyček, což zlepší spolehlivost dodávky, rovnováhu napětí a sníží ztráty v síti.

2 Směry výzkumu pro omezovací zařízení příkonu

V současné době jsou aplikace FCL omezeny na individuální projekty. Pro rozsáhlé nasazení jsou naléhavě potřebné následující oblasti výzkumu:

Prozkoumat roli FCL v zvyšování kapacity přenosu energie a jejich vliv na stabilitu sítě; navrhnout základní parametry splňující požadavky na stabilitu elektrického systému.
Studovat optimální umístění a kapacitní konfigurace FCL na základě typických regionálních struktur sítí a určit klíčové parametry, které splňují požadavky na stabilitu systému a tepelnou a mechanickou odolnost zařízení.
Výzkum koordinace a řídicích strategií mezi více FCL nebo mezi FCL a existujícími FACTS zařízeními.
Prozkoumat integraci řízení FCL s tradičními systémy řízení a reléovými ochrannými schématy.
Studovat metody začlenění řízení FCL do stávajících systémů dispečinku a řízení sítě.
Analyzovat vzájemné vlivy mezi FCL a elektrickým systémem při nasazení v různých místech zátěže a vyvinout odpovídající strategie zmírnění.
Prozkoumat roli FCL v rozsáhlých propojených elektrických sítích.

FCL jsou vysokonapěťová, vysokovýkoná zařízení a jejich spolehlivost a ekonomická efektivita jsou klíčovými ukazateli výkonu. Zlepšení spolehlivosti vyžaduje nejen racionální topologie obvodů a zralé řídicí strategie, ale také jednoduchost v návrhu a řízení. Optimalizace návrhu systému k snížení velikosti, hmotnosti a nákladů zůstává centrálním cílem výzkumu FCL. Kromě toho je pro spolehlivé omezování poruchového proudu nezbytná odolnost proti rušivým vlivům a operační stabilita řídicího systému.

Dalším problémem FCL je jejich jednoúčelovost - zůstávají neaktivní během normálního provozu, což zvyšuje investiční náklady na síť. V distribučních sítích jsou často instalovány různé zařízení pro kompenzaci kvality energie (např. Dynamické obnovovací napětí (DVR), Unifikované zařízení pro kvalitu energie (UPQC), Pokročilé statické varovací generátory (ASVG), Superprovozovací magnetické úložiště energie (SMES)) k zlepšení kvality energie. Pokud by bylo možné navrhnout zařízení, které během normálního provozu poskytuje více kompenzačních funkcí (zlepšení kvality energie) a okamžitě při poruchách v systému nabízí vysoký odpor k omezení poruchového proudu, dosáhne by multifunkčnosti. Toto zařízení by mohlo také nabízet vylepšené principy a výkon omezování proudu v porovnání s existujícími FCL.

3 Současné problémy s omezovacími zařízeními příkonu

Jako nové ochranné zařízení FCL získávají stále větší pozornost a jejich budoucí uplatnění v elektrických sítích se zdá slibné. Analyzovat jejich potenciální dopady a účinky je však nevyhnutelným výzvou. Hlavní současné problémy zahrnují:

Dynamické chování FCL během přechodných stavů při poruchách, včetně vlivu na stabilitu synchronismu a zátěžovou stabilitu.
Strategie řízení poruch FCL a jejich koordinace s reléovými ochrannými systémy.
Návrh ultra-rychlých systémů pro detekci poruch a řadičů FCL.
Vliv FCL na kvalitu energie, zejména v oblasti generování harmonických složek.
Optimální integrované umístění FCL v elektrických sítích.
Vliv FCL na operační stav stávajících zařízení a komponent v síti.
Ekonomická hodnocení aplikací FCL v elektrických sítích. Řešení těchto problémů velmi podpoří vývoj a adopci technologie FCL.