Περιοριστής Ρεύματος Σφάλματος | Οδηγός Εγκατάστασης & Έρευνας

1 Τοποθεσίες για την εγκατάσταση περιοριστών ρεύματος σφάλματος (FCLs)

• Στους θερμόδυναμους:Η εγκατάσταση ενός FCL σε αυτή τη θέση μειώνει το επίπεδο του ρεύματος σφάλματος στο δίκτυο κατά τη διάρκεια σφαλμάτων, μειώνει τον μηχανικό και θερμικό άντλον στον θερμόδυναμο και, ως αποτέλεσμα, μειώνει τις απώλειες στην εξοπλισμό και τα συστήματα.

• Στις υποσταθμείς κατανομής της εγκατάστασης:Το επίπεδο του ρεύματος σφάλματος σε αυτή τη θέση είναι συνήθως πολύ υψηλό. Η εγκατάσταση ενός FCL μπορεί να μειώσει σημαντικά το ρεύμα σφάλματος.

• Ανά μήκος όλης της συμβολής:Όταν η αύξηση της ζήτησης φορτίου απαιτεί μεγαλύτερους μετασχηματιστές, οι υπάρχοντες αναπτύσσοντες και αποσυνδέστες μπορεί να μην χρειάζονται αντικατάσταση. Σε υψηλότερα επίπεδα ισχύος, μπορούν να χρησιμοποιηθούν μεγάλης ικανότητας, χαμηλής αντίστασης μετασχηματιστές για τη διατήρηση της ρύθμισης τάσης, ενώ περιορίζεται ο άντλον σφάλματος στον μετασχηματιστή. Μετά την περιορισμό του ρεύματος σφάλματος στην πλευρά υψηλής τάσης του μετασχηματιστή, ένα σφάλμα στη μεσαία τάση συμβολής θα προκαλέσει μόνο ελάχιστη μείωση τάσης στην υψηλή τάση συμβολής.

• Στις σύνδεσεις δικτύων:Η εγκατάσταση FCLs σε σημεία σύνδεσης δικτύων παρέχει σημαντικά οφέλη σε ό,τι αφορά τον έλεγχο ροής, τη σταθερότητα τάσης, την ασφάλεια εφοδιασμού, τη συστημική σταθερότητα και την περιορισμό των διαταραχών.

• Στις σύνδεσεις συμβολών:Μετά τη σύνδεση ξεχωριστών συμβολών με ένα FCL, η επίδραση των ρευμάτων σφάλματος δεν αυξάνεται σημαντικά. Κατά την εμφάνιση ενός σφάλματος σε μία συμβολή, η μείωση τάσης μέσω του SFCL βοηθά στη διατήρηση των επιπέδων τάσης στην συμβολή με σφάλμα, επιτρέποντάς της να παραμείνει σε λειτουργία. Η σύνδεση πολλαπλών συμβολών επιτρέπει την παράλληλη λειτουργία μετασχηματιστών, μειώνοντας την αντίσταση του συστήματος, ενισχύοντας την ικανότητα ρύθμισης τάσης και αποφεύγοντας την ανάγκη για μετασχηματιστές με ρύθμιση βαθμών. Η υπερβαλλόντια ισχύς από μία συμβολή μπορεί να εφοδιάσει φορτία σε άλλη, βελτιώνοντας την αξιοποίηση της ικανότητας των μετασχηματιστών.

• Στις θέσεις περιοριστών ρεύματος:Κατά την κανονική λειτουργία, το FCL συνδέει τον περιοριστή ρεύματος, αποφεύγοντας άνευ λόγου μείωση τάσης και απώλειες ισχύος.

• Στις εισόδους των μετασχηματιστών:Η εγκατάσταση ενός FCL στην είσοδο του μετασχηματιστή προστατεύει τον εξοπλισμό προς τα κάτω και μειώνει τα ρεύματα εισόδου κατά τη διάρκεια των επιχειρήσεων στροφής.

• Στις εισόδους των συμβολών:Εάν δεν εγκατασταθεί ένα FCL στην είσοδο του μετασχηματιστή, θα πρέπει να εγκατασταθεί στην είσοδο της συμβολής. Αν και αυτό μπορεί να απαιτήσει περισσότερα μονάδες FCL, μειώνει τις απώλειες στη συμβολή κατά τη διάρκεια κανονικών και σφαλματικών συνθηκών.

• Στα σημεία σύνδεσης των τοπικών θερμόδυναμων:Τα FCL είναι εξαιρετικά χρήσιμα για τη σύνδεση πρόσθετων πηγών κατανεμημένης παραγωγής (π.χ., θερμοηλεκτρικές εγκαταστάσεις, παρκά ανεμογεννήτριων) καθώς μειώνουν τη συνεισφορά αυτών των πηγών στο συνολικό ρεύμα σφάλματος.

• Για το κλείσιμο ανοιχτών κύκλων:Σε δίκτυα μεσαίας τάσης, οι κύκλοι είναι μερικές φορές κλειστοί λόγω υψηλών ρευμάτων σφάλματος. Τα FCL μπορούν να χρησιμοποιηθούν για το κλείσιμο αυτών των κύκλων, βελτιώνοντας την αξιοπιστία του εφοδιασμού, την ισορροπία τάσης και μειώνοντας τις απώλειες του δικτύου.

2 Διευθετήσεις έρευνας για περιοριστές ρεύματος σφάλματος

Τώρα, οι εφαρμογές FCL περιορίζονται σε μεμονωμένα έργα. Για μεγάλης κλίμακας εφαρμογή, οι παρακάτω τομείς έρευνας είναι επιτακτικοί:

• Εξέταση του ρόλου των FCL στην ενίσχυση της ικανότητας μεταφοράς ισχύος και της επίδρασής τους στη σταθερότητα του δικτύου· πρόταση βασικών παραμέτρων που πληρούν τις απαιτήσεις σταθερότητας του συστήματος ηλεκτροδότησης.

• Μελέτη των βέλτιστων θέσεων εγκατάστασης και των διαμερισμάτων ικανότητας των FCL με βάση τις κανονικές δομές περιφερειακών δικτύων, και ορισμός κλειδίων παραμέτρων που πληρούν τόσο τη σταθερότητα του συστήματος όσο και την ικανότητα αντοχής των εξοπλισμών σε θερμικές και μηχανικές συνθήκες.

• Έρευνα συντονισμού και ελέγχου μεταξύ πολλών FCL ή μεταξύ FCL και υπάρχων συστημάτων FACTS.

• Εξέταση της ολοκλήρωσης του ελέγχου FCL με τους συνηθισμένους ελεγκτικούς συστήματα και τα συστήματα προστασίας.

• Μελέτη των μεθόδων ενσωμάτωσης του ελέγχου FCL στα υπάρχον συστήματα διοίκησης και ελέγχου του δικτύου.

• Ανάλυση των μεταξύ τους επιπτώσεων των FCL και του συστήματος ηλεκτροδότησης κατά την εγκατάσταση σε διάφορες θέσεις φορτίου, και ανάπτυξη αντίστοιχων στρατηγικών αντιμετώπισης.

• Εξερεύνηση του ρόλου των FCL σε μεγάλα διασυνδεδεμένα συστήματα ηλεκτροδότησης.

Τα FCL είναι υψηλής τάσης, υψηλής ισχύος συστήματα, και η αξιοπιστία και η οικονομική αποδοτικότητά τους είναι κρίσιμοι δείκτες απόδοσης. Η βελτίωση της αξιοπιστίας απαιτεί όχι μόνο λογικές τοπολογίες κυκλώματος και ωριμές στρατηγικές ελέγχου, αλλά και απλότητα στη σχεδίαση και τον έλεγχο. Η βελτιστοποίηση της σχεδίασης του συστήματος για τη μείωση του μεγέθους, του βάρους και του κόστους παραμένει ένας κεντρικός στόχος στην έρευνα FCL. Επιπλέον, η ικανότητα αντιμετώπισης ενοχλήσεων και η λειτουργική σταθερότητα του συστήματος ελέγχου είναι αποφασιστικές για την αξιόπιστη περιορισμό του ρεύματος σφάλματος.

Ένα άλλο ζήτημα με τα FCL είναι η μονοσήμαντη λειτουργία τους - παραμένουν αδρανή κατά την κανονική λειτουργία, αυξάνοντας το κόστος επένδυσης στο δίκτυο. Στα δίκτυα κατανομής, συχνά εγκαταστάνται διάφορα συστήματα αντιστάθμισης ποιότητας ηλεκτρικής ενέργειας (π.χ., Dynamic Voltage Restorers (DVR), Unified Power Quality Conditioners (UPQC), Advanced Static Var Generators (ASVG), Superconducting Magnetic Energy Storage (SMES)) για τη βελτίωση της ποιότητας της ηλεκτρικής ενέργειας. Εάν μπορούσε να σχεδιαστεί ένα σύστημα που να παρέχει πολλαπλές λειτουργίες αντιστάθμισης κατά την κανονική λειτουργία (βελτίωση της ποιότητας της ηλεκτρικής ενέργειας) και να παρουσιάζει υψηλή αντίσταση αμέσως κατά τη διάρκεια σφαλμάτων για τον περιορισμό του ρεύματος σφάλματος, θα επιτευχθεί πολυλειτουργικότητα. Ένα τέτοιο σύστημα θα μπορούσε επίσης να προσφέρει βελτιωμένες αρχές και απόδοση περιορισμού ρεύματος σε σύγκριση με τα υπάρχοντα FCL.

3 Τρέχοντα ζητήματα με τους περιοριστές ρεύματος σφάλματος

Ως νέο ενδυνάμωσης σύστημα, τα FCL λαμβάνουν όλο και περισσότερη προσοχή, και η μελλοντική τους εφαρμογή στα συστήματα ηλεκτροδότησης φαίνεται υποσχόμενη. Ωστόσο, η ανάλυση των δυνητικών επιπτώσεών τους και των επιδράσεών τους είναι μια αποφασιστική πρόκληση. Τα κύρια τρέχοντα ζητήματα περιλαμβάνουν:

• Την δυναμική συμπεριφορά των FCL κατά τη διάρκεια των μεταβατικών σφαλμάτων, συμπεριλαμβανομένων των επιπτώσεων στη συγχρονισμένη σταθερότητα και τη σταθερότητα φορτίου.

• Οι στρατηγικές ελέγχου σφαλμάτων των FCL και η συντονισμός τους με τα συστήματα προστασίας.

• Το σχεδιασμό υπερταχύτατων συστημάτων ανίχνευσης σφαλμάτων και ελεγκτών για FCL.

• Την επίδραση των FCL στην ποιότητα της ηλεκτρικής ενέργειας, ειδικά σχετικά με τη γενική δημιουργία αρμονικών.

• Την βέλτιστη ολοκληρωμένη τοποθέτηση FCL στα συστήματα ηλεκτροδότησης.

• Τις επιπτώσεις των FCL στη λειτουργική κατάσταση των υπάρχοντων εξοπλισμών και συστατικών στο δίκτυο.

• Την οικονομική αξιολόγηση των εφαρμογών FCL στα συστήματα ηλεκτροδότησης. Η αντιμετώπιση αυτών των ζητημάτων θα προωθήσει σημαντικά την ανάπτυξη και την εφαρμογή της τεχνολογίας FCL.

Ειδικά ζητήματα για περιοριστές ρεύματος σφάλματος με υπερηλεκτρικά (SFCL):

• Η σταθερότητα των υπερηλεκτρικών μαγνήτων.

• Η χρόνος ανάκαμψης των υπερηλεκτρικών μετά από σφάλμα.

• Η διάσπαση θερμότητας από τα υπερηλεκτρικά μετά τον περιορισμό του ρεύματος.