Anailís Ionraim ar Bhreisíor Chuimsitheach i nStáisiúin Ardsholáin

1 Úvod

Chun taispeáin an éileamh atá ag fás go tapa ar fuinneamh leictreach, ní mór do chórais gineadh, tráchtála, agus roinnt leictreach forbartha i gcomhréir. Is ceann de na cinn príomha atá ag teacht chun cinn ón bhforbairt seo an méadú tapa sa churrachaí-cúrsaíocht. Tugann an méadú sa churrachaí-cúrsaíocht ar aghaidh roinnt ábhair imní:

• teacht ar aird i gcórais sreangach lunga an chúrsaíochta;
• méadú ar voltaga ídirmheánacha agus athchóirithe le linn an chur isteach, is féidir leo a bheith inbhacach do chórais cosanta;
• giniúint fórsaí meicniúla an-ard i gcórais bunaithe ar coil (mar shampla, transfoirmeoirí, gineadóirí, reaccóirí);
• neamhsibhialtas córasa faoi dhóigh ag brath ar mhéid agus am scuabadh an chúrsaíochta cúrsaíochta;
• is féidir nach raibh breacaireanna córasa feasta in ann an currachaí cúrsaíochta ardaithe a scuabadh, ag cruthú costasachtaí airgeadais agus ama chun aionaduithe a dhéanamh; chun a leithéid de chostais a sheachaint, d'fhéadfadh a bheith riachtanach teorainn a chur ar transfoirmeoirí párlálta leictreach nó a laghdú ar idirghníomhaíocht an chórais, rud a chuirfidh leis an gcumasaíocht tráchtála agus sibhialtacht an chórais;
• currachaí cúrsaíochta ardaithe a chuirfidh ar fad a chur chuige, ag cur orthu a bheith as seirbhís níos faide agus a chur isteach ar shonrú eacnamaíoch níos mó;
• laghdú ar sibhialtacht an gréasaí.

Faoi láthair, tá trí rogha príomha ar fáil chun na héifeachtaí seo a laghdú:

• tógáil struchtúr gréasaí le dóchas a bheith ag an gcúrsaíocht is lú;
• úsáid breacaireanna le cumas scuabadh níos airde nó aionaduithe a dhéanamh ar breacaireanna níos laige le breacaireanna níos cumasaí;
• athrú ar an ngcóras chun leibhéal cúrsaíochta cúrsaíochta a laghdú. Úsáidtear comhbhaint den triú rogha seo chun réitigh nádúrtha a bhaint amach agus sibhialtacht an chórais a choimeád i bhfeidhm i gcomhréir lena rialtais. Ach ní féidir a bheith cinnte go dtarlóidh cúrsaíochtaí go díreach, agus níl sé inmharthana gnó a chuid uirlisí leictreach a dhearadh bunaithe ar currachaí cúrsaíochta atá ag dul i méid. Is féidir an tríú rogha a roinnt go:
  • laghdú ar idirghníomhaíocht an chórais (mar shampla, bus splitting);
  • úsáid límiteoirí currachaí cúrsaíochta (FCL).

Is costasach an rogha a bheith ag aionadú breacaireanna le cumas scuabadh níos airde agus d'fhéadfadh go mbeadh sé neamhfheidhmiúil i gcásanna áirithe. Mar sin féin, léiríonn córais cosanta moill i dtábhacht cúrsaíochta bunaithe ar spéicifí réiltí. Níl oibriú breacaire agus dúnmharú arc ina chónra, ag iarraidh 3-5 ciorcail chun cúrsaíocht a scuabadh go hiomlán. Mar thoradh, ní féidir go minic currachaí cúrsaíochta a scuabadh laistigh den chéad 2-8 ciorcail tar éis cúrsaíochta a tharlathe. Le linn an tréimhse seo, téigear currachaí an-arda trí chórais sreangacha lunga an chúrsaíochta, agus fiú a tréimhse ghearr seo is féidir go mbeadh sé diabhalach, go háirithe le linn an chéad ciorcal nuair atá an chuid DC den currachaí cúrsaíochta go hárdréite.

Bus splitting agus laghdú ar idirghníomhaíocht an chórais is féidir é a smaoineamh mar roghanna chun an t-ábhar seo a réiteach. Ach cuireann siad dúshláin oibriútha eile, mar shampla, laghdú ar cumasaíocht tráchtála, athrú ar sruth leictreach, agus méadú ar chaitheachtaí. Tá an riachtanas do FCLs ag teacht ón ghealladh a chosaint ar uirlisí bríomhaireacha agus achrannacha. De ghnáth, bunaithe ar an rogha a chur isteach ar imeall ard i sreang sreangach le linn cúrsaíochta, níl aon difríocht ach i bhfeidhmíocht idir na straitéisí FCL a chuirtear chun cinn. Suntas an FCL idéalach de ghnáth:

• imeall an-íseal faoi chéadach normálach córas leictreach;
• cur isteach imeall ard le linn cúrsaíochta;
• oibriú tapa chun an chuid DC den currachaí cúrsaíochta a laghdú;
• cumas a dhéanamh ar roinnt oibríochtaí laistigh de thréimhse ghearr agus athchóiriú féin;
• gan harmonics a chur isteach i gcóras leictreach;
• laghdú ar voltaga ídirmheánacha;
• sibhialtacht ard.

2 Sibhialtacht Límiteoirí Currachaí Cúrsaíochta

Tá an t-úsáid de FCLs i stáisiúin tráchtála de ghnáth bunaithe ar dhá chúis phríomha:

• seachaint ar an tionscadal coisantach a bheith ag aionadú breacaireanna suite le cumas scuabadh cúrsaíochta níos airde;
• cothú topolaíocht stáisiún agus seachaint ar bus splitting de bharr fadhbanna oibriútha nó sibhialta. Faoi láthair, níl aon foinse iontaofa nó tagairtí ar fáil faoi charachtar sibhialta FCL, mar sin, san staidéar seo, is ábhar don phróiseas an t-ábhar seo a chur chun cinn ag plé le carachtar teicniúil. D'fhéadfadh roinnt de na FCL a úsáideann teicneolaíochtaí an-chomhchló, laghdú a dhéanamh ar a sibhialtacht.

Tá roinnt cineálacha FCL ann, ina measc, tá límiteoirí cúrsaíochta resonant agus superconducting níos conspóideacha.

A. Límiteoirí Currachaí Cúrsaíochta Resonant

Tá roinnt confadúnaíteacha ar fáil do límiteoirí cúrsaíochta resonant. Tá siad go coitianta a riochtadh mar límiteoirí cúrsaíochta resonant sreangach agus párlálta. Tá roinnt de na carachtar suntasa a bhaineann le límiteoirí cúrsaíochta resonant, lena n-áirítear:

• Oibriú gan currachaí a scuabadh;
• Freagra tapa ar cúrsaíochta;
• Cumasaíocht a chur ar currachaí cúrsaíochta le linn tréimhse an chúrsaíochta;
• Cumas a chur ar athchóiriú.

Mar sin féin, d'fhéadfadh límiteoirí cúrsaíochta resonant a bheith bunaithe ar roinnt compónáin, agus déantar an t-sibhialtacht iomlán a chur ar a bonn ar oibriú cruinn gach compónáin. I measc roinnt de na límiteoirí cúrsaíochta resonant, is féidir go mbeadh uathfhorbairt extern ag teastáil, agus sin a chur isteach compónáin breise chun an cúrsaíocht a thapú agus a thosaíocht a thosaíocht. Seo a chuirfidh suas an castacht agus a laghdú ar an sibhialtacht. Mar sin, is sibhialta níos fearr límiteoirí cúrsaíochta a chuirfidh isteach go sibhialt.

B. Límiteoirí Currachaí Cúrsaíochta Superconducting

Compared to resonant-type FCLs, superconducting FCLs require fewer components and are self-triggered. The fault current limiting strategy is simple and based on the natural behavior of superconducting materials. Superconductivity exists only at very low temperatures, so superconducting FCLs require additional cooling equipment, increasing investment costs. The concept proposed in this paper is limited to evaluating the impact of FCL application on substation reliability.

3 Módanna Failiú FCL

Cosúil le haon chuid eile de chórais high-voltage substations, tá modhanna failiú éagsúla ag FCLs a bhfuil ábalta a bheith ina chuid den phróiseas nuair a dhéantar measúnú ar sibhialtacht substations tráchtála a chuirtear chun cinn FCLs. Sa rannán seo, déantar comparáid ar rátaí failiú FCL éagsúla.

Tá gaol bunúsach idir sibhialtacht an chórais iomlán agus líon a n-fofhoinsí, go léir a bhfuil ábalta a bheith ag oibriú go cruinn chun an t-ordáid iomlán a bhaint amach.

• A. Modhanna failiú gníomhacha
• B. Modhanna failiú pasíva
• C. Modhanna failiú seasta

Go soiléir, tá rátaí failiú níos airde ag FCLs atá ag teastáil uathfhorbairt (externally triggered FCLs). De ghnáth, aon FCL a bhfuil forbairt nó commutation ag teastáil a dhéanamh, bíonn sé ag cruthú oibriú seasta a chuid switching devices, ag teastáil a dhéanamh ar a chuid síncronachta agus co-ordination, ag cur suas an castacht go mór i gcomparáid le breacaireanna córasa coitianta.

I límiteoirí cúrsaíochta resonant (go sreangach agus go sibhialt), d'fhéadfadh modhanna failiú seasta a bheith ag teacht chun cinn mar gheall ar athruithe ar a chuid carachtar resonant bunaithe ar athruithe i gceadacha oibre, mar shampla, teocht, nó oibriú faoi cheadacha neamhraithe.

Ní mian le límiteoirí cúrsaíochta superconducting a bheith ag tarlú ach faoi chur isteach an-cothrom, a n-aon tréimhse a tharlathe. Mar sin, is féidir a rá go bhfuil límiteoirí cúrsaíochta superconducting gan an modh failiú seo. I gcóir na n-ábhar, is féidir a chur isteach límiteoirí cúrsaíochta superconducting le paraiméadar a chur isteach agus a chur isteach ar mílte ciorcail a chur isteach agus a chur isteach. Chomh maith leis, is féidir a chur isteach límiteoirí cúrsaíochta níos lú chun an sibhialtacht agus an cumas a chur isteach a fheabhsú. Tá an Tabhlach 1 ag déanamh comparáid ghearr ar rátaí éagsúla modhanna failiú FCL éagsúla.

4 Feidhm Ghnách

Úsáidtear stáisiún tráchtála samplach leis an Fig. 1 chun an tionchar a mheas ar sibhialtacht stáisiún tráchtála agus FCLs a chur isteach. Tá sé aitheanta go ginearálta gur prionsabal é a bheith ag úsáid breacaireanna bus-sectioning le linn na mbainistiúcháin chun scéimeanna cosanta a bhainistiú agus an infheisteacht a chur isteach. Nuair a thagann an leibhéal currachaí cúrsaíochta i stáisiún tráchtála os cionn an chumas scuabadh na mbreacaire, is féidir a bheith ag aionadú an breacaire bus-sectioning le FCL a dhéanamh. Go cinnte, is ceann de na húsáidí is coitianta FCLs ná Inter-Bus FCL.

Déantar a rá go bhfuil gach cáil aice ar an 330 kV bus coitianta. Tá an measúnú sibhialtachta dírithe ar Cáil 1 ar an 330 kV bus ar an taobh clé agus Cáil 5 ar an 330 kV bus ar an taobh deas. Déantar measúnú sibhialtachta ar an gcáil leis an bhfeidhmíocht seo: (1) Cáil anois (%); (2) Am as seirbhís bliantúil (U). Tá sé aitheanta go bhfuil an 330 kV bus ina chuid uirthi. Chun a chur isteach ar a chuid ríomhaíochtaí neamhriachtanacha, níl aon modh failiú a chuirtear chun cinn a bhfuil aon chuid a chuid compónáin níos mó ná trí. Ós rud é go bhfuil an ráta tarlúchán a chuid modhanna failiú seo an-íseal, ní chuirfidh an aiompar seo aon earráid suntasach.

Tá an Tábla 2 ag léiriú rátaí failiú agus am a chur isteach ar an chuid compónáin. Do an chuid chéanna, tosaímid leis an chuid indexeanna sibhialtachta a bhaint amach a bhaineann leis an 330 kV bus ar an taobh clé. Chun a dhéanamh comparáid fiosrach agus iomlán, ba chóir go deimhin a dhéanamh ar an chuid indexeanna sibhialtachta a bhaineann le gach pointe cáil ó L1 go L7. Ach, mar gheall ar an gcáil seo a bheith coitianta agus a bheith ceangailte leis an bus céanna, beidh aon chuid modhanna failiú coitianta acu. Mar sin, ní mian ach a dhéanamh ar an chuid indexeanna sibhialtachta a bhaineann le Pointe Cáil 1 (L1) ar an bus clé agus Pointe Cáil 5 (L5) ar an bus deas.

Mar a luaitear thuas, tá dhá index probailteachta á úsáid don anailís: cáil anois (i f/yr) agus am as seirbhís bliantúil (i nóiméad/bl, A). Tá na indexí seo ag déanamh measúnú ar an chás aon chuid compónáin a bheith as seirbhís.

Do an chás aon chuid compónáin a bheith as seirbhís, is féidir an ráta failiú cothroimeach (λₑ), am as seirbhís meánach (r), agus am as seirbhís bliantúil (u) a léiriú mar seo:

Do an chás aon chuid compónáin a bheith as seirbhís trí chéim, is féidir é a léiriú mar seo:

Ag breathnú ar gach modh failiú, is féidir an ráta failiú iomlán agus an t-am as seirbhís bliantúil iomlán a chur isteach mar seo:

Tá an Tábla 3 ag léiriú torthaí anailís sibhialtachta ar an gcáil.

Anois, déantar an chuid chéanna a chur isteach ar an chuid feeders ar an 230 kV bus eile. Tá an Tábla 4 ag léiriú na torthaí a bhaineann le pointe cáil LS.

5 Conclúid

Tá an tionscadal seo ag léiriú an t-úsáid a bhfuil le límiteoirí currachaí cúrsaíochta (FCLs) chun sibhialtacht stáisiún tráchtála a fheabhsú, ag cur síos ar an mód matamaiticiúil agus an próiseas chun an t-anailís sibhialtachta a dhéanamh, agus ag déanamh measúnú ar an tionchar a bhfuil ag FCLs ar sibhialtacht stáisiún tráchtála. Léiríonn na torthaí go bhfuil sibhialtacht stáisiún tráchtála ag fheabhsú trí FCLs a chur isteach. Tá anailís sensitiviti á dhéanamh freisin chun a scrúdú an tionchar a bhfuil ag roinnt paraiméadar, mar shampla, an ráta failiú gníomhach, an ráta failiú pasív, agus am a chur isteach ar an FCL, ar an chuid indexí sibhialtachta.