Ograničivač strujnog prekida | Vodič za instalaciju i istraživanje

1 Lokacije za instaliranje ograničivača strujnih grešaka (FCL-ova)

• Na generator terminalima：Instalacija FCL-a na ovoj lokaciji smanjuje nivo strujnog preopterećenja u mreži tokom grešaka, smanjuje mehanički i termalni stres na generator, i time smanjuje gubitke na opremi i uređajima.

• U podstancama distribucije u objektu：Nivo strujnog preopterećenja na ovoj lokaciji je tipično vrlo visok. Instalacija FCL-a može značajno smanjiti strujne greške.

• Po cijelom shemi：Kada povećanje potražnje za opteretnjom zahtijeva veće transformatore, postojeći prekidači i odvojioci mogu ne trebati zamjeniti. Na višim razinama snage, mogu se koristiti visokokapacitni, niskoprotivni transformatori kako bi se održao regulacija napona, dok se ograničava stres strujnog preopterećenja na transformator. Nakon ograničavanja strujnog preopterećenja na visokonaponskoj strani transformatora, kratkospoj na srednjepotencijskoj shemi uzrokovat će samo minimalnu pad napona na visokonaponskoj shemi.

• Na mrežnim vezama：Instalacija FCL-ova na tačkama interveze mreže pruža značajne prednosti u pogledu kontrola toka snage, stabilnosti napona, sigurnosti snabdijevanja, stabilnosti sistema i mitigacije perturbacija.

• Na vezama između shema：Nakon spajanja razdvojenih shema FCL-om, uticaj strujnih grešaka ne povećava se značajno. Kada dođe do greške na jednoj shemi, pad napona preko SFCL-a pomaze održavati nivo napona na defektne sheme, omogućavajući da ostane u funkciji. Spajanje više shema omogućava paralelnu operaciju transformatora, smanjuje impedanciju sistema, poboljšava sposobnost regulacije napona i eliminira potrebu za transformatorima sa promjenjivim stupnjem. Prekomjerna snaga s jedne sheme može snabdijevati opterećenja na drugoj, poboljšavajući iskorištavanje nominalne kapaciteta transformatora.

• Na lokacijama ograničivača struje：Pod normalnim uslovima, FCL skraćuje ograničivač struje, izbegavajući nepotreban pad napona i gubitke snage.

• Na priključcima transformatora：Instalacija FCL-a na priključku transformatora štiti opremu dolje po lancu i smanjuje strujne talase tijekom operacija prebacivanja.

• Na priključcima sheme：Ako FCL nije instaliran na priključku transformatora, trebao bi biti instaliran na priključku sheme. Iako to može zahtijevati više jedinica FCL, smanjuje gubitke na shemi pod normalnim i greškovitim uslovima.

• Na tačkama priključivanja lokalnih generatora：FCL-ovi su vrlo korisni za priključivanje dodatnih izvora distribuirane generacije (npr., termoelektrana, vjetroelektrane) jer smanjuju doprinos ovih izvora ukupnom strujnom preopterećenju.

• Za zatvaranje otvorenih petlji：U srednjepotencijskim mrežama, petlje se ponekad drže otvorene zbog visokih strujnih preopterećenja. FCL-ovi mogu se koristiti za zatvaranje ovih petlji, poboljšavajući pouzdanost snabdijevanja, ravnotežu napona i smanjujući gubitke mreže.

2 Smjerovi istraživanja ograničivača strujnih grešaka

Trenutno, primjene FCL-ova ograničene su na pojedinačne projekte. Za veliko obuhvaćenje, potrebne su sljedeće oblasti istraživanja:

• Istražite ulogu FCL-ova u poboljšanju kapaciteta prenose snage i njihov uticaj na stabilnost mreže; predložite temeljne parametre koji zadovoljavaju zahteve stabilnosti električnih sistema.

• Proučite optimalne lokacije instalacije i konfiguracije kapaciteta FCL-ova na osnovu tipičnih regionalnih struktura mreže, i odredite ključne parametre koji zadovoljavaju i stabilnost sistema i termalne/mehaničke sposobnosti opreme.

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

• Istražite integraciju kontrole FCL-a sa konvencionalnim sistemima kontrole i shemama relejne zaštite.

• Proučite metode za uključivanje kontrole FCL-a u postojeće sisteme raspodjele i kontrole mreže.

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

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

FCL-ovi su visokonaponski, visokosnopni uređaji, a njihova pouzdanost i ekonomičnost su ključni pokazatelji performansi. Poboljšanje pouzdanosti zahtijeva ne samo racionalne topologije krugova i zrele strategije kontrole, već i jednostavnost dizajna i kontrole. Optimizacija dizajna sustava kako bi se smanjila veličina, težina i trošak ostaje centralni cilj istraživanja FCL-ova. Takođe, sposobnost otpornosti na interferencije i operativna stabilnost sistema kontrole su ključne za pouzdanu ograničenje strujnih grešaka.

Još jedan problem s FCL-ovima jeste njihova jedina funkcija – ostaju neaktivni tokom normalne operacije, povećavajući troškove investicija u mrežu. U distribucijskim mrežama, često se instaliraju različiti uređaji za kompenzaciju kvalitete snage (npr., Dinamički restauratori napona (DVR), Unificirani kondicioneri kvalitete snage (UPQC), Napredni statički generatori varijabilnog reaktivnog snaga (ASVG), Superprovodički magnetni energetski spremnici (SMES)) kako bi se poboljšala kvaliteta snage. Ako bi se mogao dizajnirati uređaj koji pruža više funkcija kompenzacije pod normalnim uslovima (poboljšanje kvalitete snage) i trenutno predstavlja visoku impedanciju tokom sistemskih grešaka kako bi se ograničio strujni preopterećenje, postići bi se multifunkcionalnost. Takav uređaj bi takođe mogao pružiti poboljšane principi i performanse ograničenja struje u poređenju s postojećim FCL-ovima.

3 Trenutni problemi ograničivača strujnih grešaka

Kao novi zaštitni uređaj, FCL-ovi dobivaju sve više pažnje, a njihova buduća primjena u elektroenergetskim sistemima izgleda obećavajuće. Međutim, analiza njihovog potencijalnog uticaja i efekata predstavlja neizbežnu izazov. Glavni trenutni problemi uključuju:

• Dinamičko ponašanje FCL-ova tokom transijentnih stanja grešaka, uključujući uticaje na stabilnost sinkronizma i stabilnost opterećenja.

• Strategije upravljanja greškama FCL-ova i njihova koordinacija sa sistemima relejne zaštite.

• Dizajn ultra-brzih sistema detekcije grešaka i kontrolera za FCL-ove.

• Uticaj FCL-ova na kvalitetu snage, posebno u pogledu generisanja harmonika.

• Optimalna integrisana pozicija FCL-ova u elektroenergetskim sistemima.

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

• Ekonomski procenat primjene FCL-ova u elektroenergetskim sistemima. Rješavanje ovih problema značajno će promovirati razvoj i usvajanje FCL tehnologije.

Specifični problemi superprovodičkih ograničivača strujnih grešaka (SFCL-ova):

• Stabilnost superprovodičkih magneta.

• Vrijeme oporavka superprovodičkih materijala nakon greške.

• Raspored topline od strane superprovodičkih materijala nakon ograničenja struje.