Stroombeperkers | Technologie & Impact op Netstabiliteit
1 Inleiding tot Foutstroomlimiter (FCL) Technologie
Traditionele passieve methoden voor het beperken van foutstromen, zoals het gebruik van transformatoren met hoge impedantie, vaste reactors of gesplitste busbarbedrijf, hebben inherente nadelen, waaronder verstoring van het netwerk, toegenomen systeemimpedantie in stabiele toestand en verminderde systeemveiligheid en -stabiliteit. Deze benaderingen worden steeds minder geschikt voor de complexe en grootschalige elektriciteitsnetwerken van vandaag.
Actieve technologieën voor het beperken van foutstromen, vertegenwoordigd door Foutstroomlimiters (FCLs), tonen een lage impedantie tijdens normale netwerkoperatie. Wanneer er een fout optreedt, schakelt de FCL snel over naar een toestand met hoge impedantie, waardoor de foutstroom effectief wordt beperkt tot een lagere waarde, wat dynamische controle over foutstromen mogelijk maakt. FCLs zijn geëvolueerd vanuit het traditionele concept van stroombeperking op basis van reeksschakeling door de integratie van geavanceerde technologieën zoals kracht-elektronica, supergeleiding en magnetische circuitscontrole.
Het fundamentele principe van een FCL kan worden vereenvoudigd tot het model dat wordt weergegeven in Figuur 1: tijdens normale systeemoperatie is schakelaar K gesloten en introduceert de FCL geen stroombeperkende impedantie. Alleen wanneer er een fout optreedt, opent K snel en voegt de reactor toe om de foutstroom te beperken.
De meeste FCLs zijn gebaseerd op dit fundamentele model of zijn uitgebreide varianten. De belangrijkste verschillen tussen diverse FCLs liggen in de aard van de stroombeperkende impedantie, de implementatie van schakelaar K en de bijbehorende besturingssystemen.
2 Implementatieschema's en Toepassingsstatus van FCLs
2.1 Supergeleidende Foutstroomlimiters (SFCLs)
SFCLs kunnen worden ingedeeld als quench-type of non-quench-type, afhankelijk van of ze de overgang van de supergeleider van supergeleidend naar normaal (S/N-overgang) gebruiken voor stroombeperking. Structuurtechnisch worden ze verder ingedeeld als weerstandstype, brugtype, magnetisch afgeschermd, transformator- of verzadigde kern type. Quench-type SFCLs vertrouwen op de S/N-overgang (getriggerd wanneer temperatuur, magnetisch veld of stroom de kritieke waarden overschrijdt), waarbij de supergeleider verschuift van nulweerstand naar hoge weerstand, waardoor de foutstroom wordt beperkt.
Non-quench-type SFCLs combineren supergeleidende spullen met andere componenten (bijvoorbeeld kracht-elektronica of magnetische elementen) en controleren bedrijfsmodi om kortsluitsstromen te beperken. Praktische toepassing van SFCLs komt tegen algemene supergeleidende uitdagingen zoals kosten en koelrendement. Bovendien hebben quench-type SFCLs lange hersteltijden, die potentieel in conflict kunnen zijn met systeemheropening, terwijl veranderingen in impedantie bij non-quench-type SFCLs de coördinatie van relaisbescherming kunnen beïnvloeden, wat een herinstelling vereist.
2.2 Magnetische Element Stroomlimiters
