Strāvas robežētājs | Uzstādīšanas un pētījumu gids

1 Defekta strāvas ierobežotāju (FCL) instalēšanas vietas

• Ģeneratora terminālos：FCL instalēšana šajā vietā samazina tīkla defekta strāvas līmeni, mazina mehānisko un termisko spriedzi uz ģeneratoru un tādējādi samazina iekārtu un ierīču zudumu.

• Ražotāja pārdalešanas apgaismojuma stacijās：Šajā vietā defekta strāvas līmenis parasti ir ļoti augsts. FCL instalēšana var būtiski samazināt defekta strāvas līmeni.

• Veselā busbarā：Palielinoties slodzes pieprasījumam, nepieciešami lielāki transformatoru, esošie izslēgļi un atsekošanas slēdzieni var nebūt jāaizstāj. Augstākos enerģijas līmeņos var izmantot augstspējīgus, zema impedanca transformatorus, lai nodrošinātu sprieguma regulāciju, ierobežojot defekta strāvas stressu transformatorā. Pēc defekta strāvas ierobežošanas transformatora augstsprieguma pusē vidusprieguma busbara defekts radīs tikai minimālu sprieguma pazemināšanos augstsprieguma busbarā.

• Tīkla savienojuma līnijās：FCL instalēšana tīkla savienojuma punktos nodrošina būtiskus labumus attiecībā uz enerģijas plūsmas kontrolēšanu, sprieguma stabilitāti, piegādes drošību, sistēmas stabilitāti un traucējumu mazināšanu.

• Busbaru savienojumos：Pēc atsevišķu busbaru savienošanas ar FCL, defekta strāvas ietekme neuzauga būtiski. Ja notiek defekts vienā busbarā, SFCL sprieguma pazemināšanās palīdz uzturēt defektā esošā busbara sprieguma līmeni, ļaujot tam turpināt darbību. Vairāku busbaru savienošana ļauj transformatoru paralēlu darbību, samazina sistēmas impedanci, palielina sprieguma regulācijas spēju un novērš nepieciešamību pēc transformatoru tapu maiņas. No viena busbara pārpalikusī enerģija var piegādāt slodzes citā busbarā, uzlabojot transformatoru nominālās spējas izmantošanu.

• Strāvas ierobežojošu reaktoru vietās：Normālajā situācijā FCL saistīt strāvas ierobežojošo reaktoru, izvairot nepieciešamo sprieguma pazemināšanos un enerģijas zudumus.

• Transformatoru barotājos：FCL instalēšana transformatoru barotājā aizsargā lejuveida iekārtas un samazina ieplūdes strāvas pārslēgšanas operācijās.

• Busbaru barotājos：Ja FCL nav instalēts transformatoru barotājā, tas jāinstalē busbaru barotājā. Lai gan tas var prasīt vairāk FCL vienību, tā samazina zudumus busbarā gan normālā, gan defekta situācijā.

• Lokālo ģeneratoru savienojumu punktos：FCL ir ļoti noderīgi papildu decentralizēto ražošanas avotu (piem., siltuma elektrības staciju, vēja parku) savienojumam, jo tie samazina šo avotu ieguldījumu kopējā defekta strāvā.

• Atdarot atvērtus lūknes：Vidusprieguma tīklos lūknes dažreiz tiek atstātas atvērtas tāpēc, ka defekta strāvas līmenis ir augsts. FCL var tikt izmantots, lai aizvērtu šīs lūknes, uzlabojot piegādes drošību, sprieguma līdzsvaru un samazinot tīkla zudumus.

2 Defekta strāvas ierobežotāju pētniecības virzieni

Pašlaik FCL lietojums ir ierobežots individuālajiem projektiem. Lielāka mēroga izplatīšanai steidzami nepieciešamas šādas pētniecības jomas:

• Izpētīt FCL lomu enerģijas pārvades spējas palielināšanā un to ietekmi uz tīkla stabilitāti; piedāvāt pamatparametrus, kas atbilst enerģijas sistēmas stabilitātes prasībām.

• Studēt optimālas FCL instalēšanas vietas un jaudas konfigurācijas, balstoties uz tipiskajiem reģionālajiem tīkla struktūriem, un noteikt galvenos parametrus, kas apmierina gan sistēmas stabilitāti, gan iekārtu termisko un mehānisko izturību.

• Pētīt koordinācijas un kontrolēšanas stratēģijas starp vairākiem FCL vai starp FCL un esošajām FACTS ierīcēm.

• Izpētīt FCL kontrolēšanas integrāciju ar tradicionālajām sistēmas kontroles un releja aizsardzības shēmām.

• Studēt metodes, kā iekļaut FCL kontrolēšanu esošajos tīkla pārvaldības un kontroles sistēmās.

• Analizēt savstarpējo ietekmi starp FCL un enerģijas sistēmu, kad tie tiek izmantoti dažādos slodzes punktos, un izstrādāt atbilstošas mazināšanas stratēģijas.

• Izpētīt FCL lomu lielos savienoto enerģijas tīklos.

FCL ir augstsprieguma, augstspējīgas ierīces, un to uzticamība un ekonomiskums ir kritiski rādītāji. Uzticamības uzlabošanai nepieciešams ne tikai loģisks shēma un pilngarantētas kontroles stratēģijas, bet arī vienkārša dizains un kontrole. Sistēmas dizaina optimizācija, lai samazinātu izmēru, svaru un izmaksas, joprojām ir centrāls mērķis FCL pētniecībā. Papildus, kontroles sistēmas prettraukšanās spēja un darbības stabilitāte ir būtiskas uzticamai defekta strāvas ierobežošanai.

Cita problēma ar FCL ir to vienfunkcionālais raksturs — tie paliek neatkarīgi no normālās darbības, palielinot tīkla investīcijas. Distribūcijas tīklos bieži tiek instalētas dažādas enerģijas kvalitātes kompensācijas ierīces (piem., Dinamiskie sprieguma atjaunojumi (DVR), Savienotie enerģijas kvalitātes kondicionieri (UPQC), Progresīvie statiskie variātori (ASVG), Superkonduktora magnētiskā enerģijas krājumi (SMES)), lai uzlabotu enerģijas kvalitāti. Ja varētu izstrādāt ierīci, kas sniedz vairākas kompensācijas funkcijas normālajā situācijā (enerģijas kvalitātes uzlabošana) un tūlītēji sniedz augstu impedanci sistēmas defektā, lai ierobežotu defekta strāvu, tā panāktu vairākfunkcionālumu. Šāda ierīce varētu piedāvāt uzlabotas strāvas ierobežošanas principus un veiktspēju salīdzinājumā ar esošajiem FCL.

3 Pašreizējie defekta strāvas ierobežotāju jautājumi

Kā jauna aizsardzības ierīce, FCL saņem arvien lielāku uzmanību, un to nākotnes lietošana enerģijas sistēmās šķiet solīdama. Tomēr, analizējot to potenciālo ietekmi un efektus, ir neatlikami izaicinājumi. Galvenie pašreizējie jautājumi ietver:

• FCL dinamisko uzvedību defekta transitoriālajā posmā, tostarp ietekmi uz sinhronismu stabilitāti un slodzes stabilitāti.

• FCL defekta kontrolēšanas stratēģijas un to koordināciju ar releja aizsardzības sistēmām.

• Ultra-ātras defekta detektēšanas sistēmu un kontrolētāju dizainu FCL.

• FCL ietekmi uz enerģijas kvalitāti, īpaši attiecībā uz harmoniku veidošanu.

• Optimālo integriroto FCL novietojumu enerģijas sistēmās.

• FCL ietekmi uz esošo iekārtu un komponentu darbības statusu tīklā.

• Enerģijas sistēmās FCL lietojuma ekonomisko novērtējumu. Šo jautājumu risināšana lielā mērā veicinās FCL tehnoloģijas attīstību un pieņemšanu.

Specifiski jautājumi superkonduktora defekta strāvas ierobežotājiem (SFCL):

• Superkonduktora magnētu stabilitāte.

• Superkonduktoru atveseļošanās laiks pēc defekta.

• Sildījuma izdalīšanās no superkonduktoriem pēc strāvas ierobežošanas.