Səhv Akım Məhdudlaşdırıcıları | Texnologiya və Şəbəkə Stabilizasiyası Təsiri
1 Aşkarlanma Cari Məhdudlayıcı (FCL) Texnologiyasına Giriş
Geleneksel pasif aşkarlanma cari məhdudlama üsulları - örneğin, yüksək impedanslı transformatorların, sabit reaktorların və ya bölməli şina operasiyanın istifadəsi - tələbat grid strukturu bozulması, daimi rejim sistemi impedansının artması və sistem təhlükəsizliyinin və stabiilliyinin azalmasına səbəb olur. Bu yanaşmalar günümüzün mürəkkəb və geniş ölçülü elektrik şəbəkələri üçün gittikcə uyğunlaşmayan hala gəlir.
Rəqabətən, Aşkarlanma Cari Məhdudlayıcıları (FCL-lar) təmsil edən aktiv aşkarlanma cari məhdudlama texnologiyaları, normal şəbəkə işləməsi zamanı aşağı impedansa malikdir. Aşkarlanma baş verdiyi zaman FCL tez-tez yüksək impedanslı vəziyyətə keçir, bu da aşkarlanma carisini daha aşağı səviyyəyə effektiv şəkildə məhdudlayır və aşkarlanma carisinin dinamik idarə edilməsinə imkan verir. FCL-lar, enerji elektronikası, süperkondüktivlik və maqnit çevrə idarəetməsi kimi inkişaf etmiş texnologiyaların inteqrasiyası ilə seriyal reaktoru əsasında olan cərəyan məhdudlama tradisiya anlayışından evrilmişdir.
FCL-nin əsas prinsipi Şəkil 1-də göstərilən modeldə sadələşdirilə bilər: normal sistem işləməsi zamanı K kənarı bağlanır və FCL tərəfindən heç bir cari məhdudlayıcı impedans daxil edilmez. Yalnız aşkarlanma baş verdiyi zaman K tez açılır, reaktoru daxil edərək aşkarlanma carisini məhdudlayır.
Əksər FCL-lar bu əsas model və ya onun genişləndirilmiş variantlarına əsaslanır. Müxtəlif FCL-ların əsas fərqləri, cari məhdudlayıcı impedansın təbiəti, K kənanın icrası və ilgili idarəetmə strategiyalarında gəlir.
2 FCL İcra Sxemləri və Tətbiq Vəziyyəti
2.1 Süperkondüktiv Aşkarlanma Cari Məhdudlayıcılar (SFCL-lar)
SFCL-lar, süperkondüktorun süperkondüktivdən normal vəziyyətinə (S/N keçidi) cari məhdudlamada istifadəsi əsasında quench növü və non-quench növü olaraq təsnif edilə bilər. Strukturilə bağlı olaraq, onlar rezistiv, köprü növü, maqnit qoruyucu, transformator növü və ya doymuş çekirdek növlərə bölünə bilər. Quench növü SFCL-lar, temperatur, maqnit sahə və ya cərəyan kritik dəyərləri aşdıqda (quench) süperkondüktörün sıfır direksiyadan yüksək direksiyyəyə keçməsinə (S/N keçidinə) əsaslanır, bu da aşkarlanma carisini məhdudlayır.
Non-quench növü SFCL-lar, süperkondüktiv bobinlərinin digər komponentlərlə (örn., enerji elektronikası və ya maqnit elementlər) birləşməsindən və idarəetmə rejimlərinin idarə edilməsindən istifadə edir ki, bu da qısacircuit carisini məhdudlaşdırır. SFCL-ların praktiki tətbiqi adi süperkondüktiv problemlərlə, məsələn, qiymət və soğutma effektivliyi ilə üzləşir. Əlavə olaraq, quench növü SFCL-ların uzun bərpa vaxtı, potensial olaraq sistem yenidən bağlanmasi ilə çatışa bilər, non-quench növü SFCL-ların isə impedans dəyişiklikləri rileynin korrelyasiya tənzimləməsinə təsir edə bilər, bu da yenidən tənzimləməni tələb edir.
2.2 Maqnit Element Cari Məhdudlayıcıları
Bu, flux ləğv edici və maqnit doymuşluq anahtarı növlərə bölünür. Flux ləğv edici növdə, iki zidd polardan olan bobinlər eyni çekirdeklər üzərində sarılır. Normal şəraitdə, bərabər və zidd fluxlar bir-birini ləğv edir, bu da aşağı sızıntı impedansını nəticələndirir.
Aşkarlanma zamanı, bir bobin atlanır, bu da flux balansını pozub, yüksək impedansı təmin edir. Maqnit doymuşluq anahtarı növü, normal şəraitdə, DC bias və s. vasitəsilə cari məhdudlayıcı bobunu doymuşluğa salmaqla, aşağı impedans verir. Aşkarlanma zamanı, aşkarlanma carisi çekirdeyi doymuşluqdan çıxarır, bu da cari məhdudlama üçün yüksək impedans yaratır. Kompleks idarəetmə tələbləri səbəbindən, maqnit element limitələri sınıqlıqda tətbiq olunur.
2.3 PTC Rezistor Cari Məhdudlayıcıları
Müsbət Temperatur Koeffisiyentli (PTC) rezistorlar xətti deyil; normal şəraitdə aşağı direksiyaya və minimal istiqliqa malikdir. Qısa circuit zamanı, onların temperatur tez-tez artır, bu da milisaniyələr içində rezistansi 8-10 rəddə yüksəldir. PTC rezistorlara əsaslanan FCL-lar, aşağı voltajlı tətbiqlərdə ticarət istifadəsinə gəlmişdir.
Lakin, çətinliklər arasında: induktiv cari məhdudlama zamanı yarandığında yüksək gerilimlər (paralel gerilim müdafiəsi tələb olunur); istifadə zamanı rezistorun genişlənməsindən ola bilən mexaniki stress; məhdud voltaj/cari qiymətlər (yüzərlə volt, bir neçə amper), bu da seriyal-paralel bağlantıları və yüksək voltajlı istifadənin məhdudlaşmasını tələb edir; və uzun bərpa vaxtları (bir neçə dəqiqə) və qısa xidmət ömrü, bu da geniş ölçekli tətbiqə mane olur.
2.4 Qatı Halda Cari Məhdudlayıcılar (SSCL-lar)
SSCL-lar, enerji elektronikasına əsaslanan yeni növ qısa circuit məhdudlayıcıdır, adətən gələcək reaktorlar, enerji elektronikası cihazları və idarəetmə modullarından ibarətdir. Onlar müxtəlif topologiyalar, tez cavab, yüksək işləmə dayanığı və sadə idarəetməyə malikdir. Enerji elektronikası cihazlarının vəziyyətinin idarə edilməsi ilə SSCL-nin ekvivalent impedansı dəyişdirilir ki, bu da aşkarlanma carisini məhdudlaşdırır. SSCL-lar, yeni FACTS cihazı kimi nəzərdə tutulur və artan diqqətə məruz qalır. Lakin, aşkarlanma zamanı, enerji elektronikası cihazları tam aşkarlanma carisini daşımalıdırlar, bu da yüksək performans və kapasite tələb edir. Bir neçə SSCL və ya digər FACTS idarəetmə sistemləri arasında koordinasiya hələ də mühüm çətinlikdir.
2.5 İqtisadi Cari Məhdudlayıcılar
Bu, inkişaf etmiş texnologiya, yüksək etibarlılıq, aşağı qiymət və xarici idarəetməsiz avtomatik kənar keçirilməyə malikdir. Onlar əsasən ark cərəyan transferi və seriyal rezonans növlərə bölünür. Ark cərəyan transferi növü, vakuum kənarı paralel cərəyan məhdudlayıcı ilə ibarətdir. Normal işləmə zamanı, yüklə cərəyanı kənarda keçir. Qısa circuit zamanı, kənar açılır, cərəyanı rezistorda transfer edir və cərəyan məhdudlaşdırır.
Mübahisələr arasında: vakuum ark gerilimi və qarışıq indüktivlik təsirli olan transfer cərəyandır; transfer vaxtı kənar sürətinə asılıdır; və aşağı ark gerilimlərində cərəyan transferi çətinliklərə səbəb olur, bu da arka gerilimi artırmaq və cərəyan sıfır keçməsinə məcbur etmək üçün köməkçi cihazların tələb olunmasını tələb edir. Seriyal rezonans FCL-ları, doymuş reaktorlar və ya qarışıq gerilim məhdudlayıcılar kimi kənarlardan istifadə edir. Normal şəraitdə, kondensor və indüktor seriyal rezonansdadır və aşağı impedanslıdır. Aşkarlanma zamanı, yüksək cərəyan reaktoru doymur və ya məhdudlayıcı aktiv olur, rezonansı detun edir və reaktoru xəttə daxil edir ki, cərəyan məhdudlaşdırılır. Elektromaqnit repulsiv tez kənarlardan da kondensordan tez atlayır.
2.6 FCL İnşaat Tətbiqlərinin Cari Vəziyyəti
Praktiki dəyər üçün, FCL-lar yalnız aşkarlanma zamanı tez impedans daxil etməlidir, lakin avtomatik bərpa, bir neçə ardıcıl işləmə, aşağı harmonik yaratma, və qəbul edilə bilən investisiya və işləmə maliyyəti də malik olmalıdır. Hazırda, texniki çətinliklər və maliyyə effektivliyinə görə, dünya ətrafında müxtəlif təcrübə nümunələrinin hazırlanmasına baxmayaraq, faktiki şəbəkə tətbiqləri azdır və əksər də aşağı voltajlı, kiçik kapasiteli pilot layihələrə məhdudlaşır.
Bu sahə xaricdə daha çox inkişaf etmişdir, solid-state və süperkondüktiv FCL-ların təcrübə tətbiqində mühüm proqres göstərilmiştir. 1993-cü ildə, anti-paralel GTO-lar istifadə edən 6.6 MW solid-state kesici New Jersey, ABŞ-da Army Power Center-da 4.6 kV hatda quraşdırılmışdır, bu da 300 μs içində aşkarlanmanı təmizləyə bilər. 1995-ci ildə, EPRI və Westinghouse tərəfindən hazırlanmış 13.8 kV/675 A solid-state FCL PSE&G substation-da komissiyaya verilmişdir. Süperkondüktiv FCL-lar üçün, ACEC-Transport və GEC-Alsthom tərəfindən 1998-ci ildə hazırlanmış hibrid AC/DC FCL ticarətə gəlmişdir. 1999-cu ildə, General Atomics və başqaları tərəfindən ortaq hazırlanan 15 kV/1200 A SFCL Southern California Edison (SCE) substation-da quraşdırılmışdır.
İçki FCL araşdırmaları daha sonra başlamış, lakin tez inkişaf etmişdir. 2007-ci ildə, Tianjin Electromechanical Holdings və Beijing YunDian YingNa Superconductor Cable Co., Ltd. tərəfindən hazırlanmış Çin 35 kV süperkondüktiv doymuş çekirdek FCL, Yunnan-da Puji Substation-da şəbəkəyə birləşdirilmiş təcrübə işləməyə başlamışdır - o vaxta dünyanın ən yüksək voltajlı, ən böyük kapasiteli süperkondüktiv limitörüdür. Seriyal rezonans FCL-lar üçün, Çin Elektrik Nəqliyyat Araşdırma Enstitusu, Zhongdian Puri və East China Grid tərəfindən ortaq hazırlanan Çinin ilk 500 kV cihazı, 2009-cu ilin sonunda 500 kV Bingyao Station-da komissiyaya verilmişdir, bu da qısa circuit cərəyanını 47 kA-a endirmişdir.
Globallaşma, FCL tətbiqləri hələ də individual layihələrə məhdudlaşır, lakin artan diqqətə məruz qalır. Kapasitənin artırılması, voltaj dayanığının artırılması, materialların iyiləştirilməsi, istiqliq buraxılışının optimallaşdırılması, maliyyə kontrolü və topoloji optimallaşdırılması sahələrində əhəmiyyətli potensial var.
3 FCL İntegrasiyasının Elektrik Sistem Təhlükəsizliyi və Stabiləliyinə Təsiri
Aşkarlanma zamanı FCL-ların tez impedans daxil etməsi, cərəyanı effektiv şəkildə məhdudlasa da, şəbəkə parametrlərini dəyişdirir, bu da transiet stabiilliyə, voltaj stabiilliyinə, rileynin qoruyucu tənzimləməsinə və yenidən bağlanmaya təsir edir. Yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, yoxsa, y......
