Ograničivač strujnog prekida | Vodič za instalaciju i istraživanje

1 Lokacije za instaliranje ograničitelja strujnog kruga (FCL)

• Na generatornim terminalima：Instalacija FCL-a na ovoj lokaciji smanjuje nivo struje krugovnog kriza u mreži tijekom grešaka, minimizira mehanički i toplinski stres na generator i time smanjuje gubitke na opremi i uređajima.

• U podružničkim distribucijskim podstancama：Nivo struje krugovnog kriza na ovoj lokaciji obično je vrlo visok. Instalacija FCL-a može značajno smanjiti struju krugovnog kriza.

• Po cijelom busbaru：Kada povećanje potražnje za opterećenjem zahtijeva veće transformatore, postojeći prekidači i prekidni prekidači možda ne moraju biti zamijenjeni. Na višim razinama snage, mogu se koristiti visokokapacitetni, niskoodpori transformatori kako bi se održavala regulacija napona, dok se ograničava stres struje krugovnog kriza na transformator. Nakon ograničavanja struje krugovnog kriza na visokonaponskoj strani transformatora, kratki spoj na srednjegradskom busbaru uzročit će samo minimalnu pad napona na visokonaponskom busbaru.

• Na mrežnim vezama：Instalacija FCL-a na mrežnim priključnim točkama pruža značajne prednosti u smislu kontrole protoka snage, stabilnosti napona, sigurnosti dobave, stabilnosti sustava i mitigacije neravnopravnosti.

• Na priključnim točkama busbara：Nakon spajanja odvojenih busbara FCL-om, utjecaj struja krugovnog kriza ne povećava se značajno. Kada dođe do greške na jednom busbaru, pad napona preko SFCL-a pomaže u održanju razine napona na defektanom busbaru, omogućujući mu da ostane u upotrebi. Spajanje više busbara omogućuje paralelno korištenje transformatora, smanjuje impedanciju sustava, poboljšava sposobnost regulacije napona i eliminira potrebu za transformatorima s promjenljivim navojima. Previsoki snaga s jednog busbara može snabdijevati opterećenja na drugom, poboljšavajući iskorištavanje nominalne kapaciteta transformatora.

• Na lokacijama ograničitelja struje：Pod normalnim uvjetima, FCL skraćuje ograničitelj struje, izbjegavajući nepotrebni pad napona i gubitke snage.

• Na ishodnicama transformatora：Instalacija FCL-a na ishodnici transformatora štiti opremu dolje po lanac i smanjuje inicijalne struje tijekom operacija prekidača.

• Na ishodnicama busbara：Ako FCL nije instaliran na ishodnici transformatora, treba ga instalirati na ishodnici busbara. Iako to može zahtijevati više FCL jedinica, smanjuje gubitke na busbaru pod normalnim i greškovitim uvjetima.

• Na točkama priključivanja lokalnih generatora：FCL-ovi su izuzetno korisni za povezivanje dodatnih distribuiranih izvora proizvodnje (npr. termoelektrana, vjetroelektrana) jer smanjuju doprinos ovih izvora ukupnoj struji krugovnog kriza.

• Za zatvaranje otvorenih petlji：U srednjegradskim mrežama, petlje se ponekad drže otvorene zbog visokih struja krugovnog kriza. FCL-ovi mogu se koristiti za zatvaranje ovih petlji, poboljšavajući pouzdanost dobave, ravnotežu napona i smanjujući gubitke mreže.

2 Smjerovi istraživanja ograničitelja struje krugovnog kriza

Trenutno, primjene FCL-a ograničene su na pojedinačne projekte. Za veliku razmjenu, potrebni su sljedeći područja istraživanja:

• Istražite ulogu FCL-a u poboljšanju kapaciteta prijenosa snage i njihov utjecaj na stabilnost mreže; predložite temeljne parametre koji zadovoljavaju zahtjeve za stabilnost elektroenergetske mreže.

• Proučite optimalne lokacije i konfiguracije kapaciteta za FCL-e temeljene na tipičnim regionalnim strukturama mreže, i odredite ključne parametre koji zadovoljavaju i stabilnost sustava i sposobnost opreme da izdrži toplinsko i mehaničko opterećenje.

• Istražite strategije koordinacije i kontrola između više FCL-ova ili između FCL-ova i postojećih FACTS uređaja.

• Istražite integraciju kontrole FCL-a s konvencionalnim sustavima kontrole i shemama relne zaštite.

• Proučite metode za uključivanje kontrole FCL-a u postojeće sustave raspoređivanja i kontrole mreže.

• Analizirajte međusobne utjecaje između FCL-ova i električne mreže kada su implementirani na različitim lokacijama opterećenja, i razvijte odgovarajuće strategije mitigacije.

• Istražite ulogu FCL-ova u velikim povezanim električnim mrežama.

FCL-ovi su uređaji visokog napona i visoke snage, a njihova pouzdanost i ekonomičnost su ključni pokazatelji performansi. Poboljšanje pouzdanosti zahtijeva ne samo racionalne topologije krugova i mature strategije kontrole, već i jednostavnost u dizajnu i kontroli. Optimalizacija dizajna sustava kako bi se smanjila veličina, težina i troškovi ostaje centralni cilj u istraživanju FCL-ova. Također, sposobnost otpornosti na interferenciju i operativna stabilnost sustava kontrole su ključni za pouzdanu ograničenje struje krugovnog kriza.

Još jedan problem sa FCL-ovima jest njihova jedinstvena funkcija - ostaju neaktivni tijekom normalne operacije, što povećava investicije u mrežu. U distribucijskim mrežama, često se instaliraju razni uređaji za kompenzaciju kvalitete snage (npr. dinamički restauratori napona (DVR), unificirani kondicioneri kvalitete snage (UPQC), napredni generatori statičkih varova (ASVG), superprovestično magnetno skladište energije (SMES)) kako bi se poboljšala kvaliteta snage. Ako bi se mogao dizajnirati uređaj koji bi pružao više funkcija kompenzacije tijekom normalne operacije (poboljšanje kvalitete snage) i trenutačno prikazao visok impedans tijekom grešaka sustava kako bi ograničio struju krugovnog kriza, postići bi se multifunkcionalnost. Takav uređaj bi također mogao ponuditi poboljšane principi i performanse ograničenja struje usporedno s postojećim FCL-ovima.

3 Trenutni problemi ograničitelja struje krugovnog kriza

Kao novi zaštitni uređaj, FCL-ovi dobivaju sve više pažnje, a njihova buduća primjena u električnim mrežama izgleda obećavajuće. Međutim, analiza njihovih potencijalnih utjecaja i efekata je neizbiven izazov. Glavni trenutni problemi uključuju:

• Dinamičko ponašanje FCL-ova tijekom prelaznih stanja grešaka, uključujući utjecaje na stabilnost sinkronizma i stabilnost opterećenja.

• Strategije upravljanja greškama FCL-ova i njihova koordinacija s sistemima relne zaštite.

• Dizajn ultra-brzih sustava detekcije grešaka i kontrolera za FCL-e.

• Utjecaj FCL-ova na kvalitetu snage, posebno u pogledu generiranja harmonika.

• Optimalna integrisana postavka FCL-ova u električnim mrežama.

• Efekti FCL-ova na operativno stanje postojeće opreme i komponenti u mreži.

• Ekonomski pregled primjene FCL-ova u električnim mrežama. Rješavanje ovih problema značajno bi promoviralo razvoj i prihvaćanje tehnologije FCL.

Specifični problemi za superprovestične ograničitelje struje krugovnog kriza (SFCL):

• Stabilnost superprovestičnih magneta.

• Vrijeme oporavka superprovestičnih materijala nakon greške.

• Otpornost superprovestičnih materijala nakon ograničenja struje.