Limiteur de Courant de Défaut | Guide d'Installation et de Recherche

James

Champ: Opérations Électriques

China

1 Emplacements pour l'installation des limiteurs de courant de défaut (FCL)

Aux bornes du générateur :L'installation d'un FCL à cet emplacement réduit le niveau de courant de court-circuit dans le réseau en cas de défaut, minimise les contraintes mécaniques et thermiques sur le générateur, et par conséquent réduit les pertes dans les équipements et dispositifs.
Aux postes de distribution de l'usine :Les niveaux de courant de court-circuit à cet emplacement sont généralement très élevés. L'installation d'un FCL peut significativement supprimer les courants de défaut.
Sur toute la barre de collecteur :Lorsque la demande de charge croissante nécessite des transformateurs plus grands, les disjoncteurs et interrupteurs existants peuvent ne pas avoir besoin d'être remplacés. À des puissances plus élevées, des transformateurs de grande capacité et de faible impédance peuvent être utilisés pour maintenir la régulation de tension, tout en limitant la contrainte de courant de défaut sur le transformateur. Après avoir limité le courant de défaut du côté haute tension du transformateur, un court-circuit sur une barre de collecteur moyenne tension ne provoquera qu'une chute de tension minimale sur la barre de collecteur haute tension.
Aux lignes de liaison du réseau :L'installation de FCL aux points d'interconnexion du réseau offre des avantages significatifs en termes de contrôle du flux de puissance, de stabilité de tension, de sécurité d'alimentation, de stabilité du système et d'atténuation des perturbations.
Aux interconnexions de barres de collecteur :Après avoir connecté des barres de collecteur distinctes avec un FCL, l'impact des courants de court-circuit n'augmente pas de manière significative. En cas de défaut sur une barre de collecteur, la chute de tension à travers le SFCL aide à maintenir les niveaux de tension sur la barre de collecteur défectueuse, permettant ainsi qu'elle reste en service. La connexion de plusieurs barres de collecteur permet l'exploitation en parallèle des transformateurs, réduisant l'impédance du système, améliorant la capacité de régulation de tension et éliminant la nécessité de transformateurs à changement de rapport. Le surplus de puissance d'une barre de collecteur peut alimenter les charges d'une autre, améliorant ainsi l'utilisation de la capacité nominale des transformateurs.
Aux emplacements des réacteurs limitateurs de courant :Dans des conditions normales, le FCL court-circuite le réacteur limitateur de courant, évitant une chute de tension inutile et des pertes de puissance.
Aux alimentations des transformateurs :L'installation d'un FCL à l'alimentation du transformateur protège les équipements en aval et réduit les courants d'entrée lors des opérations de commutation.
Aux alimentations des barres de collecteur :Si un FCL n'est pas installé à l'alimentation du transformateur, il devrait être installé à l'alimentation de la barre de collecteur. Bien que cela puisse nécessiter plus d'unités FCL, cela réduit les pertes sur la barre de collecteur dans des conditions normales et en cas de défaut.
Aux points de connexion des générateurs locaux :Les FCL sont très bénéfiques pour la connexion de sources de génération distribuée supplémentaires (par exemple, centrales thermiques, parcs éoliens) car ils réduisent la contribution de ces sources au courant de court-circuit total.
Pour la fermeture des boucles ouvertes :Dans les réseaux de moyenne tension, les boucles sont parfois maintenues ouvertes en raison de forts courants de court-circuit. Les FCL peuvent être utilisés pour fermer ces boucles, améliorant la fiabilité de l'alimentation, l'équilibre de tension et réduisant les pertes du réseau.

2 Directions de recherche pour les limiteurs de courant de défaut

Actuellement, les applications des FCL sont limitées à des projets individuels. Pour un déploiement à grande échelle, les domaines de recherche suivants sont urgents :

Étudier le rôle des FCL dans l'amélioration de la capacité de transmission de puissance et leur impact sur la stabilité du réseau ; proposer des paramètres fondamentaux qui répondent aux exigences de stabilité du système électrique.
Étudier les emplacements optimaux d'installation et les configurations de capacité des FCL en fonction des structures de réseau régionales typiques, et déterminer les paramètres clés qui satisfont à la fois la stabilité du système et les capacités de résistance thermique et mécanique des équipements.
Rechercher des stratégies de coordination et de contrôle entre plusieurs FCL ou entre les FCL et les dispositifs FACTS existants.
Étudier l'intégration du contrôle des FCL avec les systèmes de contrôle conventionnels et les schémas de protection par relais.
Étudier les méthodes d'intégration du contrôle des FCL dans les systèmes de dispatching et de contrôle du réseau existants.
Analyser les impacts mutuels entre les FCL et le système électrique lors de leur déploiement à différents emplacements de charge, et élaborer des stratégies d'atténuation correspondantes.
Explorer le rôle des FCL dans les grands réseaux électriques interconnectés.

Les FCL sont des dispositifs haute tension et haute puissance, et leur fiabilité et rentabilité sont des indicateurs de performance critiques. Améliorer la fiabilité nécessite non seulement des topologies de circuit rationnelles et des stratégies de contrôle matures, mais aussi une simplicité dans la conception et le contrôle. L'optimisation de la conception du système pour réduire la taille, le poids et le coût reste un objectif central de la recherche sur les FCL. De plus, la capacité anti-interférence et la stabilité opérationnelle du système de contrôle sont essentielles pour une limitation fiable du courant de défaut.

Un autre problème avec les FCL est leur fonction unique - ils restent inactifs pendant le fonctionnement normal, augmentant les coûts d'investissement du réseau. Dans les réseaux de distribution, divers dispositifs de compensation de qualité de puissance (par exemple, Restituteur de Tension Dynamique (DVR), Conditionneur de Qualité de Puissance Unifié (UPQC), Générateur Statique de Var Avancé (ASVG), Stockage d'Énergie Magnétique Supraconductrice (SMES)) sont souvent installés pour améliorer la qualité de puissance. Si un dispositif pouvait être conçu pour fournir plusieurs fonctions de compensation sous des conditions normales (amélioration de la qualité de puissance) et présenter une forte impédance instantanément en cas de défaut du système pour limiter le courant de défaut, il atteindrait une multifonctionnalité. Un tel dispositif pourrait également offrir des principes et performances de limitation de courant améliorés par rapport aux FCL existants.

3 Problèmes actuels des limiteurs de courant de défaut

En tant que dispositif de protection innovant, les FCL reçoivent une attention croissante, et leur application future dans les systèmes électriques semble prometteuse. Cependant, l'analyse de leurs impacts potentiels et effets est un défi inévitable. Les principaux problèmes actuels incluent :

Le comportement dynamique des FCL pendant les transitoires de défaut, y compris les impacts sur la stabilité de synchronisme et la stabilité de charge.
Les stratégies de contrôle de défaut des FCL et leur coordination avec les systèmes de protection par relais.
La conception de systèmes de détection de défaut ultra-rapides et de contrôleurs pour les FCL.
L'impact des FCL sur la qualité de puissance, en particulier concernant la génération d'harmoniques.
L'emplacement intégré optimal des FCL dans les systèmes électriques.
Les effets des FCL sur l'état opérationnel des équipements et composants existants dans le réseau.
L'évaluation économique des applications des FCL dans les systèmes électriques. Résoudre ces problèmes favorisera grandement le développement et l'adoption de la technologie FCL.