Fault Current Limiters | Տեխնոլոգիան և ցանցի կայունության ազդեցությունը

1 Fault Current Limiter (FCL) Տեխնոլոգիայի Ներածություն

Ավելորդական ստացիոնար հողումների սահմանափակման մեթոդները՝ օրինակ, բարձր իմպեդանսով ձեռնաշարժների, ֆիքսված ռեակտորների կամ կիսած բաշխիչ շարայի օգտագործումը, ունեն ներհատուկ թերություններ, ներառյալ ցանցի կառուցվածքի խախտումը, ստացիոնար համակարգի իմպեդանսի աճը և համակարգի անվտանգության և կայունության նվազումը։ Այս մոտեցումները ավելի և ավելի անհարմար են դառնում այսօրվա բարդ և մեծ մասշտաբի էլեկտրաէներգետիկ ցանցերի համար։

Մինչդեռ, Fault Current Limiters (FCL)-ները ներկայացնող ակտիվ հողումների սահմանափակման տեխնոլոգիաները նորմալ ցանցի աշխատանքի ընթացքում ցուցադրում են ցածր իմպեդանս։ Երբ ստացիոնար հողում է տեղի ունենում, FCL-ն արագ անցնում է բարձր իմպեդանսի վիճակի, արդյունավետորեն սահմանափակելով հողումը ցածր մակարդակով, այսպիսով հնարավորություն տալով հողումների @dynamic կառավարումը։ FCL-ները ավելի առաջ են գալիս սերիայական ռեակտորների հիմքով հողումների սահմանափակման սովորական գաղափարից, ինտեգրելով առաջադրված տեխնոլոգիաներ, ինչպիսիք են էլեկտրոնային էներգիա, սուպերկոնդուկտիոնություն և մագնիսական շղթայի կառավարումը։

FCL-ների հիմնական սկզբունքը կարող է պարզացվել նկար 1-ում ներկայացված մոդելին. նորմալ համակարգի աշխատանքի ընթացքում սեղմող K փակ է, և FCL-ն հողումների սահմանափակման իմպեդանս չի ներառում։ Միայն ստացիոնար հողումի դեպքում K արագ բացվում է, ներառելով ռեակտորը հողումների սահմանափակման համար։

Ամենաշատը FCL-ները հիմնված են այս հիմնական մոդելի վրա կամ դրա ընդլայնված տարատեսակների վրա։ chied տարբեր տեսակների միջև գլխավոր տարբերությունները կարգավորվում են հողումների սահմանափակման իմպեդանսի բնույթով, սեղմող K-ի իրականացմամբ և առաջացած կառավարման ստրատեգիաներով։

2 FCL-ների Իրականացման Սխեմաները և Կիրառման Վիճակը

2.1 Սուպերկոնդուկտիոն Fault Current Limiters (SFCL-ներ)

SFCL-ները կարող են դասակարգվել որպես քվենչային կամ ոչ քվենչային, ըստ նրանց սուպերկոնդուկտորի S/N անցումի օգտագործման (սուպերկոնդուկտորից նորմալ վիճակի անցում) հողումների սահմանափակման համար։ Սակայն կառուցվածքային դիտարկումով նրանք դասակարգվում են որպես դիմադրության, կանոնավոր, մագնիսական սահմանափակման, ձեռնաշարժային կամ սատուրացված միջոցառող տիպեր։ Քվենչային SFCL-ները հենվում են սուպերկոնդուկտորի S/N անցման վրա (այն արագացվում է, երբ ջերմաստիճանը, մագնիսական դաշտը կամ հողումը գերազանցում են կրիտիկական արժեքները), որը սուպերկոնդուկտորը փոխում է զրո դիմադրությունից բարձր դիմադրության, այսպիսով սահմանափակելով հողումը։

Ոչ քվենչային SFCL-ները կամայական կոմպոնենտների (օրինակ, էլեկտրոնային էներգիական կամ մագնիսական էլեմենտների) հետ կամայական սուպերկոնդուկտորային կոյլերի համադրումն է և աշխատանքի ռեժիմների կառավարումը կարճ շղթայի հողումների սահմանափակման համար։ Սուպերկոնդուկտորային հողումների սահմանափակման սովորական կիրառման դեպքում հանդիպում են ընդհանուր սուպերկոնդուկտորային դեմ սեղմող առաջադրանքներ, ինչպիսիք են արժեքը և սահմանափակման էֆեկտիվությունը։ Ավելին, քվենչային SFCL-ները ունեն երկար վերականգման ժամանակ, որը պարզապես կարող է հակասել համակարգի կրկնակի փակման հետ, մինչդեռ ոչ քվենչային SFCL-ների իմպեդանսի փոփոխությունը կարող է ազդել ռելե պաշտպանության կոորդինացիայի վրա, պահանջելով կարգավորումների կրկնակի կարգավորում։

2.2 Մագնիսական Էլեմենտներով Հողումների Սահմանափակիչներ

Այս սահմանափակիչները բաժանվում են ֆլուքսի կանցելու և մագնիսական սատուրացման սահմանափակիչների տիպերի։ Ֆլուքսի կանցելու տիպում երկու կոյլեր նույն միջոցառողի վրա են պտտվում հակառակ բևեռությամբ։ Նորմալ պայմանների դեպքում հավասար և հակառակ ֆլուքսները կանցելու համար կանցելու իմպեդանսը ցածր է։

Ստացիոնար հողումի դեպքում մեկ կոյլը շուրջացնում է, դեպրում է ֆլուքսի հավասարակշռությունը և ներկայացնում է բարձր իմպեդանս։ Մագնիսական սատուրացման սահմանափակիչները աշխատում են սահմանափակիչ կոյլը սատուրացնելով (օրինակ, DC շեղումով և այլն) նորմալ պայմանների դեպքում, որը հանգեցնում է ցածր իմպեդանսի։ Ստացիոնար հողումի դեպքում ստացիոնար հողումը միջոցառողը դուրս է սատուրացնում, ստեղծելով բարձր իմպեդանս հողումների սահմանափակման համար։ Ընդհանուր կառավարման պահանջների պատճառով մագնիսական էլեմենտներով սահմանափակիչները սահմանափակ կիրառում ունեն։

2.3 PTC Ռեզիստորներով Հողումների Սահմանափակիչներ

Դրական ջերմաստիճանային գործակից (PTC) ռեզիստորները ոչ գծային են. նորմալ պայմանների դեպքում նրանք ցուցադրում են ցածր դիմադրություն և փոքր ջերմաստիճան։ Կանոնավոր հողումի դեպքում նրանց ջերմաստիճանը արագ աճում է, բարձրացնում է դիմադրությունը 8-10 կարգով միլիսեկունդների ընթացքում։ PTC ռեզիստորներով հիմնված FCL-ները կոմերցիայում կիրառվում են ցածր լարման համակարգերում։

Բայց դրանք ունեն թերություններ. ինդուկտիվ հողումների սահմանափակման ընթացքում առաջացող բարձր լարումները (որոնց համար պահանջվում է զուգահեռ ավելացնել լարումների պաշտպանություն), ռեզիստորների ծավալի աճի պատճառով ծավալային լարվածություն, սահմանափակ լարման/հողումների դիմադրություն (հարյուրավոր վոլտ, մի քանի ամպեր), որը պահանջում է շարասերի համադրություն և սահմանափակում է բարձր լարման կիրառումը. և երկար վերականգման ժամանակ (մի քանի րոպե), կարճ ծառայումը, որը սահմանափակում է լայն կիրառությունը։

2.4 .Solid-State Current Limiters (SSCL-ներ)

SSCL-ները նոր տիպի կանոնավոր հողումների սահմանափակիչներ են, որոնք հիմնված են էլեկտրոնային էներգիայի վրա, սովորաբար ներառում են սովորական ռեակտորներ, էլեկտրոնային սարքեր և կոնտրոլեր։ Նրանք ներկայացնում են տարբեր տոպոլոգիաներ, արագ պատասխան, բարձր գործառույթային կայունություն և պարզ կառավարում։ Էլեկտրոնային սարքերի վիճակը կառավարելով, SSCL-ների համարժեք իմպեդանսը փոփոխվում է հողումների սահմանափակման համար։ Որպես նոր FACTS սարք, SSCL-ները ավելի և ավելի շատ ուշադրություն են ստանում։ Բայց ստացիոնար հողումի դեպքում էլեկտրոնային սարքերը պետք է հարկավոր լինեն ամբողջ հողումը տանել, որը պահանջում է բարձր սարքավորում և հնարավորություն։ Բազմաթիվ SSCL-ների կամ այլ FACTS կոնտրոլ համակարգերի հետ կոորդինացիան մնում է կարևոր դեմ սեղմող առաջադրանք։

2.5 Էկոնոմիկ Հողումների Սահմանափակիչներ

Այս սահմանափակիչները ներկայացնում են առաջարկային տեխնոլոգիա, բարձր ամրություն, ցածր արժեք և ավտոմատ փոփոխում արտաքին կառավարման առանց։ Նրանք գլխավորապես դասակարգվում են որպես արկ-հողումների փոխանցում և շարասերային ռեզոնանս տիպեր։ Արկ-հողումների փոխանցման տիպում պարունակում է վակուում սեղմող և հողումների սահմանափակող ռեզիստոր։ Նորմալ պայմանների դեպքում բեռնային հողումը հոսում է սեղմողով։ Ստացիոնար հողումի դեպքում սեղմողը բացվում է, որով հողումը փոխանցվում է ռեզիստորի հողումների սահմանափակման համար։

Հարցերը ներառում են. փոխանցման հողումը վակուում արկի լարումի և կողմնային ինդուկտիվության կախվածություն է ունենում. փոխանցման ժամանակը կախված է սեղմողի արագությունից. և ցածր արկ լարումների դեպքում հողումների փոխանցումը դառնում է դժվար, պահանջում է օգնական սարքեր արկ լարումը բարձրացնելու և հողումը զրո հատում կատարելու համար։ Շարասերային ռեզոնանս հողումների սահմանափակիչները օգտագործում են սատուրացված ռեակտորներ կամ սուր արկ սարքեր որպես սեղմողներ։ Նորմալ պայմանների դեպքում կոնդենսատորը և ինդուկտորը շարասերային ռեզոնանսի հետ ցածր իմպեդանս ունեն։ Ստացիոնար հողումի դեպքում բարձր հողումը սատուրացնում է ռեակտորը կամ ակտիվացնում է սուր արկ սարքը, դեռացնում է ռեզոնանսը և ներառում է ռեակտորը գծի հողումների սահմանափակման համար։ Էլեկտրամագնիսական դեմ սեղմող արագ սեղմողները կարող են արագ շուրջացնել կոնդենսատորը։

2.6 FCL-ների Կիրառման Գործնական Վիճակը

Արժեքավոր գործնական կիրառումի համար FCL-ները պետք է ոչ միայն արագ ներառեն իմպեդանս ստացիոնար հողումի դեպքում, այլ նաև ներառեն ավտոմատ վերականգում, մի քանի հաջորդական գործողություններ, ցածր համարժեք ստեղծում, և ընդունելի ներդրում և աշխատանքային արժեքներ։ Այս պահի, տեխնիկական դեմ սեղմող առաջադրանքների և արժեքական արդյունավետության սահմանափակումների պատճառով, այն է առաջ գալիս տարբեր փորձարկման պրոտոտիպներ ողջ աշխարհով,