محدودکننده جریان خطا | راهنمای نصب و تحقیق
1 مکان‌های نصب محدودکننده‌های جریان خطا (FCLs)
در انتهای ژنراتور:نصب FCL در این مکان سطح جریان کوتاه‌مدار را در شبکه در زمان خطا کاهش می‌دهد، تنش مکانیکی و حرارتی روی ژنراتور را کمینه می‌کند و در نتیجه ضایعات در تجهیزات و دستگاه‌ها را کاهش می‌دهد.
در زیرстанسیون‌های توزیع کارخانه:سطح جریان کوتاه‌مدار در این مکان معمولاً بسیار بالاست. نصب FCL می‌تواند به طور قابل توجهی جریان‌های خطا را کاهش دهد.
در تمام میله هدایت:وقتی تقاضای بار افزایش می‌یابد و نیاز به ترانسفورماتورهای بزرگتر پدیدار می‌شود، شیرهای برشی و جداکننده‌های موجود ممکن است نیازی به تعویض نداشته باشند. در سطوح توان بالاتر، می‌توان از ترانسفورماتورهای با ظرفیت بالا و مقاومت کم برای حفظ تنظیم ولتاژ استفاده کرد، در حالی که تنش جریان خطا روی ترانسفورماتور را محدود می‌کند. پس از محدود کردن جریان خطا در سمت فشار قوی ترانسفورماتور، کوتاه‌مداری در میله هدایت فشار متوسط فقط منجر به کاهش ولتاژ کمی در میله هدایت فشار قوی خواهد شد.
در خطوط شبکه:نصب FCLها در نقاط اتصال شبکه مزایای قابل توجهی در کنترل جریان توان، ثبات ولتاژ، امنیت تامین، ثبات سیستم و کاهش اختلالات ارائه می‌دهد.
در اتصالات میله هدایت:پس از اتصال میله‌های هدایت جداگانه با FCL، تأثیر جریان‌های کوتاه‌مدار به طور قابل توجهی افزایش نمی‌یابد. وقتی خطا در یک میله هدایت رخ می‌دهد، کاهش ولتاژ از طریق SFCL کمک می‌کند تا سطح ولتاژ در میله هدایت خراب شده حفظ شود و آن را قادر به ادامه کار می‌کند. اتصال چندین میله هدایت امکان عملکرد موازی ترانسفورماتورها را فراهم می‌کند، مقاومت سیستم را کاهش می‌دهد، توانایی تنظیم ولتاژ را افزایش می‌دهد و نیاز به ترانسفورماتورهای تغییر دهنده تاپ را حذف می‌کند. توان اضافی از یک میله هدایت می‌تواند بارهای در میله هدایت دیگر را تأمین کند و استفاده از ظرفیت اسمی ترانسفورماتور را بهبود می‌بخشد.
در محل‌های راکتورهای محدودکننده جریان:در شرایط عادی، FCL راکتور محدودکننده جریان را کوتاه می‌کند و کاهش غیرضروری ولتاژ و ضایعات توان را جلوگیری می‌کند.
در فیدرهای ترانسفورماتور:نصب FCL در فیدر ترانسفورماتور تجهیزات پایین‌دست را محافظت می‌کند و جریان‌های ورودی در عملیات تغییر دهنده را کاهش می‌دهد.
در فیدرهای میله هدایت:اگر FCL در فیدر ترانسفورماتور نصب نشده باشد، باید در فیدر میله هدایت نصب شود. اگرچه این ممکن است نیاز به واحد‌های FCL بیشتری داشته باشد، اما ضایعات در میله هدایت را در شرایط عادی و خطا کاهش می‌دهد.
در نقاط اتصال ژنراتورهای محلی:FCLها برای اتصال منابع تولید توزیع‌شده اضافی (مثل نیروگاه‌های گرمایی، مزارع بادی) مفید هستند زیرا سهم این منابع در جریان کوتاه‌مدار کلی را کاهش می‌دهند.
برای بستن حلقه‌های باز:در شبکه‌های فشار متوسط، گاهی حلقه‌ها به دلیل جریان‌های کوتاه‌مدار بالا باز می‌مانند. FCLها می‌توانند برای بستن این حلقه‌ها استفاده شوند، اعتمادپذیری تامین، تعادل ولتاژ و کاهش ضایعات شبکه را بهبود می‌بخشند.
2 جهت‌های تحقیق برای محدودکننده‌های جریان خطا
در حال حاضر، کاربردهای FCL به پروژه‌های انفرادی محدود است. برای گسترش در مقیاس بزرگ، نیاز به تحقیقات در زمینه‌های زیر وجود دارد:
بررسی نقش FCLها در افزایش ظرفیت انتقال توان و تأثیر آن‌ها بر ثبات شبکه؛ پیشنهاد پارامترهای اساسی که نیازهای ثبات سیستم توان را برآورده می‌کنند.
مطالعه مکان‌های نصب بهینه و پیکربندی ظرفیت FCLها بر اساس ساختارهای شبکه منطقه‌ای معمولی، و تعیین پارامترهای کلیدی که هم ثبات سیستم و هم توانایی تحمل حرارتی/مکانیکی تجهیزات را برآورده می‌کنند.
تحقیق در استراتژی‌های هماهنگی و کنترل بین چند FCL یا بین FCLها و دستگاه‌های FACTS موجود.
بررسی یکپارچه‌سازی کنترل FCL با سیستم‌های کنترل سنتی و برنامه‌های حفاظت رله‌ای.
مطالعه روش‌های یکپارچه‌سازی کنترل FCL در سیستم‌های فرماندهی و کنترل شبکه موجود.
تحلیل تأثیرات متقابل بین FCLها و سیستم توان در مکان‌های بار مختلف، و توسعه استراتژی‌های متعادل‌سازی متناسب.
بررسی نقش FCLها در شبکه‌های توان بزرگ و متصل.
FCLها دستگاه‌های فشار بالا و توان بالا هستند و قابلیت اطمینان و کارایی اقتصادی آن‌ها نشانگرهای عملکردی مهم هستند. بهبود قابلیت اطمینان نیازمند نه تنها توپولوژی‌های مداری منطقی و استراتژی‌های کنترلی پخته، بلکه همچنین سادگی در طراحی و کنترل است. بهینه‌سازی طراحی سیستم برای کاهش اندازه، وزن و هزینه همچنان یک هدف مرکزی در تحقیقات FCL است. علاوه بر این، توانایی مقاومت در برابر تداخل و ثبات عملیاتی سیستم کنترل برای محدودسازی مطمئن جریان خطا ضروری است.
یک مشکل دیگر FCLها این است که تابع تک‌منظوره‌ای دارند - آن‌ها در حالت عادی غیرفعال می‌مانند، که هزینه‌های سرمایه شبکه را افزایش می‌دهد. در شبکه‌های توزیع، اغلب دستگاه‌های جبران‌کننده کیفیت توان مختلف (مثل DVR، UPQC، ASVG، SMES) برای بهبود کیفیت توان نصب می‌شوند. اگر دستگاهی طراحی شود که در شرایط عادی توابع جبران‌کننده چندگانه (بهبود کیفیت توان) ارائه دهد و در زمان خطا به طور فوری مقاومت بالایی ارائه دهد تا جریان خطا را محدود کند، می‌تواند چندمنظوره باشد. چنین دستگاهی می‌تواند اصول و عملکرد محدودسازی جریان بهتری نسبت به FCLهای موجود ارائه دهد.
3 مشکلات فعلی محدودکننده‌های جریان خطا
به عنوان یک دستگاه حفاظتی جدید، FCLها توجه بیشتری دریافت می‌کنند و کاربرد آینده آن‌ها در سیستم‌های توان امیدوارکننده به نظر می‌رسد. با این حال، تحلیل تأثیرات و اثرات بالقوه آن‌ها یک چالش اجتناب‌ناپذیر است. مشکلات اصلی فعلی شامل موارد زیر است:
رفتار پویای FCLها در زمان گذرا خطا، از جمله تأثیرات بر ثبات همزمان و ثبات بار.
استراتژی‌های کنترل خطا FCLها و هماهنگی آن‌ها با سیستم‌های حفاظت رله‌ای.
طراحی سیستم‌های تشخیص خطا فائق‌سریع و کنترل‌کننده‌های FCL.
تأثیر FCLها بر کیفیت توان، به ویژه در مورد تولید هارمونیک.
قرارگیری یکپارچه بهینه FCLها در سیستم‌های توان.
تأثیرات FCLها بر وضعیت عملیاتی تجهیزات و قطعات موجود در شبکه.
ارزیابی اقتصادی کاربردهای FCL در سیستم‌های توان. حل این مشکلات به طور قابل توجهی توسعه و پذیرش تکنولوژی FCL را ترویج می‌دهد.
مشکلات خاص محدودکننده‌های جریان خطا فوق‌رسانای (SFCLs):
ثبات مغناطیس‌های فوق‌رسانای.
زمان بازیابی فوق‌رساناهای پس از خطا.
انتشار گرما از فوق‌رساناهای پس از محدود کردن جریان.
