• Product
  • Suppliers
  • Manufacturers
  • Solutions
  • Free tools
  • Knowledges
  • Experts
  • Communities
Search


Most tipičnog ograničivača struja pri kvaru | Superprovođački i čvrsto tropski

Dyson
Dyson
Polje: Elektrotehnički standardi
China

1 Most bridgov tip superprovođački ograničivač strujnih grešaka
1.1 Struktura i princip rada mostovog SFCL-a
Slika 1 pokazuje jednofazni šematski dijagram mostovog SFCL-a, koji se sastoji od četiri dioda D₁ do D₄, izvora napon V_b za postavljanje prenapona i superprovođačkog zavojnice L. Prekidna kola CB je povezana serijalno sa ograničivačem kako bi prekinula struju greške nakon što je ograničena. Izvor V_b pruža prenaponsku struju i_b superprovođačkoj zavojnici L. Napon V_b je podešen na dovoljnu visinu da premoći pad napona u parovima dioda (D₁ i D₃, ili D₂ i D₄), stvarajući prenaponsku struju i₀. Vrednost i₀ je podešena da bude veća od vrhunskog nivoa linijne struje i_max, uz dopustiv prostor za preopterećenje.

Stoga, pod normalnim uslovima, most dioda ostaje neprekidno vodljiv, a SFCL ne pokazuje nikakvu impedanciju prema linijnoj struj i, ignorisući malo pad napona preko mosta. Pretpostavljajući da tokovi kroz diode D₁ do D₄ tokom normalnog rada su redom iD1 do iD4, linijna struja je:

To se dobija prema Kirchhoffovom zakonu o strujama (KCL):

Kada se dogodi kratkospojna greška na liniji, linijna struja brzo poraste do i₀. Tijekom pozitivnog i negativnog poluperioda, jedan par dioda postane obrnut polarnosti i isključi se, time automatski ubacujući zavojnicu L u kolu. Kratkospojna struja se tako ograničava induktivnom reaktivitetom zavojnice.

Podesivši kritičnu struju superprovođačke zavojnice odgovarajuće, zavojnica ostaje u superprovođačkom stanju tijekom greške, izbegavajući efekte vremena odziva i oporavka od kvenchiranja. Međutim, kako se greška nastavi, struja kroz superprovođačku induktor continuira da raste, te eventualno pristupa stabilnom nivou kratkospojne struje koji bi postojao bez ograničivača. Stoga, izvor greške mora biti na vreme prekinut prekidnom kolom unutar određenog vremenskog okvira. Za jednostavnost, pretpostavlja se da se kratkospojna greška dešava u trenutku kada napon izvora prolazi kroz nulu (t = t₀). Prema Kirchhoffovom zakonu o naponima (KVL), dobija se sledeća jednačina:

Početni uslovi I0, rešavanjem ove diferencijalne jednačine dobija se:

Slika 2 pokazuje talase induktorne i linijne struje tokom normalnog rada i nakon što se dešava greška, sa početkom greške u t = 0.1 s. Rezultati simulacije pokazuju da se kratkospojna struja sporo povećava zbog ograničujućeg efekta superprovođačke zavojnice. Proces ograničivanja struje je u suštini magnetizacija superprovođačke zavojnice. Kada se grešna struja stabilizuje, ograničivač prestaje da djeluje. Stoga, greška mora biti uklonjena prekidnom kolom pre nego što kratkospojna struja dostigne svoju stabilnu vrijednost. Na slici, greška je uklonjena prekidnom kolom u t = 0.2 s.

1.2 Strukturne poboljšanje mostovih superprovođačkih ograničivača strujnih grešaka
Konvencionalni mostovski superprovođački ograničivač strujnih grešaka (SFCL) može samo smanjiti brzinu porasta kratkospojnih struja, ali nije učinkovit u kontroli njihovih stabilnih vrednosti. Da bi se ograničila stabilna vrednost kratkospojnih struja, hibridni SFCL kombinuje karakteristike nultog otpora u superprovođačkom stanju i brz porast otpora tokom kvenchiranja superprovodnika. To se postiže integracijom otpornih superprovođačkih ograničivača strujnih grešaka sa mostovskim SFCL-ovima. Shemički dijagram ovog hibridnog pristupa prikazan je na Slici 3.

Pod normalnim radnim uslovima, prekidnik K je otvoren, pa otporni SFCL ne pokazuje nikakvu vanjsku impedanciju, omogućavajući struj i_L da prođe kroz njega bez otpora. Nakon što se dešava greška, otporni SFCL odmah pokazuje visoku impedanciju i radi serijalno sa superprovođačkim induktorom kako bi zajedno smanjili struju greške. Nakon što se greška ukloni, prekidnik K se zatvara; u tom trenutku, zbog sopstvene visoke impedancije, otporni SFCL se krati i brzo vraća u superprovođačko stanje.

Pošto prekidnik K ima otpor u zatvorenom stanju, on će biti skraćen oporavljanim otpornim SFCL-om, čime ceo hibridni mostovski ograničivač izgleda kao niska impedancija vanjski. U tom trenutku, otvaranjem K završava se celi proces ograničivanja struje. Da bi se povećala kapacitet otpornog SFCL-a, obično se koriste serijalne i paralelne veze otpornih jedinica SFCL-a kako bi se poboljšali naponi i strujni rangovi uređaja. Slika 4 ilustruje shemu otpornog superprovođačkog ograničivača, gde R₁ do R₆ predstavljaju superprovođačke otpornike, a R služi kao omični otpornik koji može poticati istovremeno kvenchiranje dva superprovodnika u istoj serijalnoj grani tokom kratkospojne greške.

Uloga međufaznog spojnog transformatora je da osigura iL1 = iL2 = iL3, kako bi SFCL jedinice u različitim paralelnim granama mogle istovremeno kvenchirati nakon što se dešava kratkospojna greška. Hibridni mostovski SFCL učinkovito ograničava stabilnu vrednost kratkospojnih struja korišćenjem prelaznih karakteristika superprovodnika iz superprovođačkog u normalno stanje (S/N), automatski uključujući ograničivač otpora nakon detektovanja greške, bez potrebe za dodatnim mehanizmima detektovanja grešaka. Međutim, dodavanje otpornog superprovođačkog ograničivača strujnih grešaka povećava ukupne operativne troškove i produžava vreme oporavka od kvenchiranja, komplikujući koordinaciju sa operacijama ponovnog zatvaranja sistema.

2 Mostovski ne-superprovođački ograničivač strujnih grešaka
2.1 Solid-state ograničivač struje
U poslednjih godina, brzi napredak tehnologije elektronskih napajanja i visokokapacitetnih poluvodičkih uređaja – poput SCR, GTO, GTR i IGBT – uz njihovu široku primenu u praktičnim sistemima, ograničivači strujnih grešaka sastavljeni od induktora, otpornika, kondenzatora i komponenti elektronskih napajanja postali su fokus istraživanja. Ne-superprovođački mostovski ograničivač strujnih grešaka konstruisan je od konvencionalnih komponenti, izbegavajući složenu superprovođačku tehnologiju, i nudi prednosti visoke pouzdanosti i dobre ekonomičnosti.

Slika 5 pokazuje shemu idealnog jednofaznog mostovskog ograničivača struje, sastavljenog od jednofaznog mostovskog kola i ograničivača struje L. Pod normalnim radnim uslovima, neprekidni impulsni signali se primjenjuju na četiri tiristora. Nakon kraćeg magnetizacijskog procesa, struja u induktoru dostiže vrhunsku vrednost struje opterećenja. Kada se ignoriše pad napona na tiristorima T₁ do T₄, ograničivač ne pokazuje nikakvu vanjsku impedanciju.

Ako se dešava kratkospojna greška tokom pozitivnog poluperioda napajanja, T₃ se prisilno isključi, ubacujući ograničivač struje u kolu kako bi se smanjila struja greške. Podešavanjem odgovarajuće vrednosti induktora L, kratkospojna struja može biti ograničena na bilo koju željenu razinu. Osim toga, ovaj ograničivač ima sposobnost da trenutno prekine kratkospojnu struju. Međutim, zbog korišćenja četiri kontrolisanih prekidnika, logika kontrole za trenutno prekidanje je relativno složena. Tijekom ograničivanja struje greške, generišu se značajne harmonike; one se mogu efikasno smanjiti vezivanjem omičnih induktora paralelno preko ramena mosta.

2.2 Polukontrolisan mostovski ograničivač kratkospojne struje
Slika 6 ilustruje topologiju jednofaznog ograničivača kratkospojne struje temeljene na polukontrolisanom mostu i samougasiocima. Ovaj sistem se sastoji od dioda D₁ do D₄, samougasioca T₁ i T₂, superprovođačkog induktora L, ograničivača struje Llim i apsurbera prekomernog napona ZnO, gde us predstavlja AC izvor snage, a CB služi kao prekidna kola linije.

Pod normalnim radnim uslovima, dva samougasioca T₁ i T₂ su neprekidno aktivirana. Pri prvom podizanju napajanja, struja u superprovođačkom induktoru postepeno raste do vrhunske vrednosti struje linije pod uticajem izvora napona. Kada se opterećenje stabilizuje, iL ostaje konstantan. Ignorisajući pad napona preko dioda D₁ do D₄ i samougasioca T₁ i T₂, napon preko mosta je nula, a napon preko ograničivača struje Llim je takođe nula. Stoga, ograničivač struje ne pokazuje nikakvu vanjsku impedanciju i nema uticaja na sistem.

Kada se dešava kratkospojna greška u sistemu, struja iL u superprovođačkom induktoru raste. Nakon detektovanja kratkospojne greške, T₁ i T₂ se odmah isključe, čime most izlazi iz rada. Kratkospojna struja se tada prebacuje na omični ograničivač struje Llim, dok struja u superprovođačkom induktoru nastavlja da teče kroz diode D₁ i D₄ sve dok ne opadne na nulu. Slika 7 pokazuje talase struje i napona u stanju ravnoteže i greške jednofaznog ograničivača kratkospojne struje temeljenog na polukontrolisanom mostu.

Sistem se podiže u t=0.02 sekundi i dostiže ravnotežu unutar jednog ciklusa. Kratkospojna greška se dešava u t=0.1 sekundi, a T₁ se isključi unutar četvrtine ciklusa nakon detektovanja greške. Parametri kola korišćeni za simulaciju su sledeći: vrhunski fazni napon izvora snage je 100V/50Hz; vrhunska nominalna struja opterećenja je 10A; otpor opterećenja je 10Ω; superprovođački DC induktor L je 10mH; pad napona preko dioda i kontrolisanih prekidnika je 0.8V; a ograničivač struje Llim je 10mH.

Jedan od glavnih ciljeva upotrebe superprovođačkih ograničivača strujnih grešaka (SFCL) u elektroenergetskim sistemima jeste ograničenje strujnih grešaka kako ne bi prekoracile trenutnu prekidnu kapacitet linijskih prekidnih kola. U analizi, omjer smanjenja struje greške D (0<D<1) se često koristi za predstavljanje procenata smanjenja vrhunske struje greške, a izraz za D je:

je vrhunska struja priliva tokom kratkospoja bez instaliranog SFCL-a, a njegova vrednost je povezana sa ekvivalentnim omjerom X/R sistema.

U Jednačini (7), Ip označava amplitudu periodičnog komponenta kratkospojne struje, a Ta je vremenska konstanta. ilim predstavlja vrhunsku vrednost ograničene kratkospojne struje, koja zavisi od veličine ograničivača struje Llim. Odgovarajućim izborom vrednosti Llim, može se postići željeni procenat smanjenja vrhunske struje greške. Simulacije su provedene sa Llim postavljenim na 10 mH, 15 mH i 20 mH, a rezultati su prikazani na Slici 8. Može se primijetiti da veći Llim pruža bolju performansu ograničivanja struje, ali takođe dovodi do većih operativnih troškova.

2.3 Poboljšanje polukontrolisanog mostovskog ograničivača kratkospojne struje
U konfiguraciji prikazanoj na Slici 6, T₁ i T₂ su neprekidno aktivirani pod normalnim radnim uslovima. Kada se detektuje kratkospojna greška, kontrolni kolo isključuje oba T₁ i T₂. Postavljanjem jednog kontrolisanog prekidnika T u zajedničku putanju mosta umesto T₁ i T₂, može se postići slična efikasnost ograničivanja struje. Ova modifikacija smanjuje broj kontrolisanih komponenti, snižava troškove i pojednostavljuje složenost kola. Shemički dijagram prikazan je na Slici 9.

3 Zaključak

Dajte nagradu i ohrabrite autora
Preporučeno
Minimalna radna naponska nivo za vakuumski prekidače
Minimalna radna naponska nivo za vakuumski prekidače
Minimalna operativna naponska ravan za prekid i zatvaranje u vakuumskim prekidačima1. UvodKada čujete izraz "vakuumski prekidač", može zvučati nepoznato. Ali ako kažemo "prekidač" ili "prekidač struje", većina ljudi će znati o čemu se radi. Zapravo, vakuumski prekidači su ključni komponenti savremenih sistema snabdijevanja električnom energijom, odgovorni za zaštitu krugova od oštećenja. Danas ćemo istražiti važan koncept — minimalnu operativnu naponsku ravan za prekid i zatvaranje.Iako zvuči te
Dyson
10/18/2025
Efikasna optimizacija hibridnog sistema vetro-pV sa skladištenjem
Efikasna optimizacija hibridnog sistema vetro-pV sa skladištenjem
1. Analiza karakteristika proizvodnje električne energije iz vjetra i suncaAnaliza karakteristika proizvodnje električne energije iz vjetra i fotovoltaičkih (PV) panela je fundamentalna za dizajn komplementarnog hibridnog sistema. Statistička analiza godišnjih podataka o brzini vjetra i solarnoj radijaciji za određenu regiju pokazuje da resurse vjetra pokazuju sezone varijacije, s većom brzinom vjetra u zimskim i prolaznim mjesecima i nižom brzinom u ljetnim i jesenskim mjesecima. Proizvodnja el
Dyson
10/15/2025
Hibridni vetro-suncani sistem za napajanje IoT sistema za stvarnovremensko praćenje vodovodnih cijevi
Hibridni vetro-suncani sistem za napajanje IoT sistema za stvarnovremensko praćenje vodovodnih cijevi
I. Trenutno stanje i postojeći problemiTrenutno, kompanije za opskrbu vodom imaju obimne mreže vodovodnih cijevi raspoređene podzemno širom gradskih i ruralnih područja. Realno vreme nadzora podataka o radu cijevi je neophodno za efikasnu komandu i kontrolu proizvodnje i distribucije vode. Kao rezultat, duž cijevi mora biti uspostavljeno mnogo stanica za nadzor podataka. Međutim, stabilni i pouzdani izvori struje blizu ovih cijevi rijetko su dostupni. Čak i kada je struja dostupna, postavljanje
Dyson
10/14/2025
Kako izgraditi sistem inteligentnog skladišta baziran na AGV
Kako izgraditi sistem inteligentnog skladišta baziran na AGV
Inteligentni sistem skladišne logistike baziran na AGVSa brzim razvojem logističke industrije, rastućom skrovnosti zemljišta i povećanjem troškova rada, skladišta, kao ključni logistički čvorovi, suočavaju se sa značajnim izazovima. Kako se skladišta uvećavaju, učestalost operacija raste, kompleksnost informacija se povećava, a zadaci preuzimanja narudžbi postaju složeniji, postavljanje niskih stopa grešaka i smanjenje troškova rada uz poboljšanje ukupne efikasnosti skladišta postalo je primarni
Dyson
10/08/2025
Pošalji upit
Преузми
Preuzmi IEE Business aplikaciju
Koristite IEE-Business aplikaciju za pronalaženje opreme dobijanje rešenja povezivanje sa stručnjacima i učešće u industrijskoj saradnji bilo kada i bilo gde potpuno podržavajući razvoj vaših projekata i poslovanja u energetskom sektoru