Omejevalnik prelivnega toka | Vodilo za nameščanje in raziskave

1 Lokacije za namestitev omejevalnikov strmih tokov (FCL-jev)

• Pri generatorjih:Namestitev FCL-ja na tej lokaciji zmanjša raven strmih tokov v omrežju ob napakah, zmanjša mehanske in toplinske obremenitve generatorja in s tem tudi izgube v opremi in napravah.

• V distribucijskih podstanicah:Raven strmih tokov na tej lokaciji je običajno zelo visoka. Namestitev FCL-ja lahko značilno zniža napake strmi toka.

• Čez celotno shranjevalno trakto:Ko večji povpraševalski obseg zahteva večje transformatorje, obstoječi preklopniki in ločevalniki morda ne potrebujejo zamenjave. Pri višjih močnih nivojih se lahko uporabljajo visoko kapacitetni, nizko impedančni transformatorji za vzdrževanje regulacije napetosti, medtem ko se omejujejo napake strmi toka na transformatorju. Po omejitvi strmi toka na visokonaponski strani transformatorja bo krakovica na srednonaponskem shranjevalnem traktu povzročila le minimalen padec napetosti na visokonaponskem shranjevalnem traku.

• Pri povezavah omrežja:Namestitev FCL-jev na povezovalnih točkah omrežja prinaša značilne prednosti v smislu kontrole pretoka moči, stabilnosti napetosti, varnosti oskrbe, stabilnosti sistema in zmanjševanja motenj.

• Pri povezavah shranjevalnih traktov:Po povezavi ločenih shranjevalnih traktov z FCL-jem se učinek strmi toka ne poveča značilno. Ko se pojavi napaka na enem shranjevalnem traku, pomaga padec napetosti skozi SFCL pri vzdrževanju ravni napetosti na napakenem shranjevalnem traku, kar mu omogoča, da ostane v delovanju. Povezava več shranjevalnih traktov omogoča vzporedno delovanje transformatorjev, zmanjša impedanco sistema, izboljša sposobnost regulacije napetosti in odpravi potrebo po transformatorjih s spreminjanjem tapa. Presežna moč s enega shranjevalnega traku lahko oskrbuje obremenjenost na drugem, kar izboljša izkoriščenost imenovane kapacitete transformatorja.

• Pri lokacijah omejevalnikov strmih tokov:V normalnih pogojih FCL preklopi omejevalnik strmi toka, kar izogiba nepotrebnemu padcu napetosti in izgubam moči.

• Pri vhodnih vodih transformatorjev:Namestitev FCL-ja na vhodnem vodu transformatorja zaščiti opremo spodaj in zmanjša tok pri vklopnih operacijah.

• Pri vhodnih vodih shranjevalnih traktov:Če FCL ni nameščen na vhodnem vodu transformatorja, bi moral biti nameščen na vhodnem vodu shranjevalnega traku. Čeprav to morda zahteva več FCL enot, zmanjša izgube na shranjevalnem traku v normalnih in napaknih pogojih.

• Pri povezavi krajevnih generatorjev:FCL-ji so zelo koristni pri povezavi dodatnih porazdeljenih virov generiranja (npr. termalnih elektrarn, vetrnih parkov), ker zmanjšajo prispevek teh virov k skupnemu strmemu toku.

• Za zaprtje odprtih zank:V srednonaponskih omrežjih so zanke občasno odprte zaradi visokih strmi toka. FCL-ji se lahko uporabljajo za zaprtje teh zank, kar izboljša zanesljivost oskrbe, uravnoteženost napetosti in zmanjša izgube v omrežju.

2 Smeri raziskav za omejevalnike strmih tokov

Trenutno so uporabe FCL-jev omejene na posamezne projekte. Za velikomasko uporabo so nujno potrebne naslednje raziskovalne področja:

• Preučite vlogo FCL-jev pri izboljševanju kapacitete prenosa moči in njihov učinek na stabilnost omrežja; predlagajte osnovne parametre, ki izpolnjujejo zahteve stabilnosti sistema za prenos moči.

• Preučite optimalne lokacije in konfiguracije kapacitet FCL-jev glede na tipične regionalne strukture omrežja in določite ključne parametre, ki zadovoljujejo hkrati stabilnost sistema in toplinsko/mehansko trdnost opreme.

• Raziskujte koordinacijo in strategije nadzora med večimi FCL-ji ali med FCL-ji in obstoječimi FACTS napravami.

• Preučite integracijo nadzora FCL-jev z navadnimi sistemskimi nadzornimi in ščitnimi shemi.

• Preučite metode za vključitev nadzora FCL-jev v obstoječe sisteme za usmerjanje in nadzor omrežja.

• Analizirajte vzajemne učinke med FCL-ji in sistemom za prenos moči, ko so nameščeni na različnih obremenitvenih lokacijah, in razvijte ustreznim zmanjševalne strategije.

• Raziskujte vlogo FCL-jev v velikih povezanim omrežjih za prenos moči.

FCL-ji so naprave z visokim naponom in visoko močjo, in njihova zanesljivost in ekonomičnost sta ključna kazalca zmogljivosti. Izboljšanje zanesljivosti zahteva ne le racionalne topologije vezij in zrela nadzorna strategija, ampak tudi enostavnost v dizajnu in nadzoru. Optimalizacija sistemskih projektov za zmanjšanje velikosti, teže in stroškov ostaja centralni cilj v raziskavah FCL-jev. Poleg tega so protiinterferenčna sposobnost in operativna stabilnost nadzornega sistema ključni za zanesljivo omejevanje strmi toka.

Drugo težavo FCL-jev je njihova enofunkcijska narava - v normalnih pogojih so neaktivni, kar povečuje investicijske stroške omrežja. V distribucijskih omrežjih se pogosto nameščajo različne naprave za kompenzacijo kakovosti moči (npr. dinamični obnovitelji napetosti (DVR), unificirani kondicionerji kakovosti moči (UPQC), napredni statični generatorji varnega toka (ASVG), superprovodni magnetni shrambi (SMES)) za izboljšanje kakovosti moči. Če bi bila naprava zmožna zagotoviti več kompenzacijskih funkcij v normalnih pogojih (izboljšanje kakovosti moči) in takoj prikazati visoko impedanco ob napakah v sistemu, da bi omejila strmi toki, bi dosegla večfunkcijsko uporabo. Takšna naprava bi lahko ponudila izboljšane principi in zmogljivosti omejevanja strmi toka v primerjavi s obstoječimi FCL-ji.

3 Trenutni problemi omejevalnikov strmih tokov

Kot nova zaščitna naprava FCL-ji pridobivajo vedno več pozornosti, in njihova prihodnja uporaba v sistemih za prenos moči se zdi obetajoča. Vendar analiza njihovih potencialnih učinkov in vplivov predstavlja nesprejemljivo izziv. Glavni trenutni problemi vključujejo:

• Dinamično obnašanje FCL-jev med prehodnimi fazami napak, vključno s vplivi na stabilnost sinhronizacije in obremenitveno stabilnost.

• Strategije nadzora napak FCL-jev in njihova koordinacija z ščitnimi sistemi.

• Projektiranje ultra hitrih sistemov za zaznavanje napak in nadzornikov za FCL-je.

• Vpliv FCL-jev na kakovost moči, zlasti glede generiranja harmonik.

• Optimalna celostna postavitev FCL-jev v sistemih za prenos moči.

• Učinki FCL-jev na operativno stanje obstoječe opreme in komponent v omrežju.

• Gospodarska ocena uporabe FCL-jev v sistemih za prenos moči. Reševanje teh problemov bo veliko spodbudilo razvoj in sprejetje tehnologije FCL-jev.

Specifični problemi superprovodnih omejevalnikov strmih tokov (SFCL-jev):

• Stabilnost superprovodnih magnetov.

• Čas obnovitve superprovodnikov po napaki.

• Odtujanje toplote iz superprovodnikov po omejevanju strmi toka.