மின்சார உயர்-வோல்ட் அடிகளத்தில் பிரச்சனை விளைவு எல்லைப்படுத்திகளின் நம்பிக்கை பகுப்பாய்வு

1 அறிமுகம்

மின்னாற்றல் தேவையின் வேகமான அதிகரிப்பைச் சந்திக்க, மின்உற்பத்தி, மின்சார பரிமாற்றம் மற்றும் பரவல் அமைப்புகள் அதற்கேற்ப வளர வேண்டும். இந்த வளர்ச்சியால் ஏற்படும் ஒரு முக்கிய சிக்கல், குறுக்கு சுற்று மின்னோட்டங்களில் வேகமான அதிகரிப்பாகும். குறுக்கு சுற்று மின்னோட்டங்களின் அதிகரிப்பு பல ஆபத்துகளை ஏற்படுத்துகிறது:

• பிழை பாதையில் தொடராக இணைக்கப்பட்ட சாதனங்களின் அதிக வெப்பமடைதல்;
• மின்னோட்ட தடையின் போது கால நிலை மற்றும் மீட்பு மின்னழுத்தங்கள் அதிகரித்தல், இது மின்காப்பு அமைப்புகளுக்கு சேதத்தை ஏற்படுத்தலாம்;
• கம்பிச்சுருள்-அடிப்படையிலான உபகரணங்களில் (எ.கா., மின்மாற்றிகள், ஜெனரேட்டர்கள், ரியாக்டர்கள்) மிகவும் அதிக இயந்திர விசைகள் உருவாதல்;
• பிழை மின்னோட்டத்தின் அளவு மற்றும் நீக்கும் நேரத்தைப் பொறுத்து அமைப்பு நிலையின்மை ஏற்பட வாய்ப்பு;
• உள்ளமைந்த மின்மாற்றிகள் அதிகரித்த பிழை மின்னோட்டத்தை தடுக்க திறனற்றவையாக இருக்கலாம், இது காலம் மற்றும் பணம் இரண்டிலும் செலவு மிகுந்த மாற்றங்களை தேவைப்படுத்துகிறது; இத்தகைய செலவுகளைத் தவிர்க்க, இணை மின்மாற்றிகள் கட்டுப்படுத்தப்படலாம் அல்லது அமைப்பு இணைப்பு குறைக்கப்படலாம், இது பரிமாற்ற திறன் மற்றும் அமைப்பு நம்பகத்தன்மையை பாதிக்கிறது;
• அதிகரித்த பிழை மின்னோட்டங்கள் திருத்த நடவடிக்கைகளை நீட்டிக்கின்றன, இது நீண்ட நேரம் மின்தடைகளையும் அதிக பொருளாதார இழப்புகளையும் ஏற்படுத்துகிறது;
• வலையமைப்பு நம்பகத்தன்மை குறைதல்.

தற்போது, இந்த விளைவுகளைக் குறைப்பதற்கு மூன்று முக்கிய தீர்வுகள் கிடைக்கின்றன:

• குறைந்த பிழை நிகழ்தகவுடன் வலையமைப்பு கட்டமைப்புகளை உருவாக்குதல்;
• அதிக தடுப்பு திறன் கொண்ட மின்மாற்றிகளைப் பயன்படுத்துதல் அல்லது பலவீனமான மின்மாற்றிகளை திறன்மிக்கவைகளால் மாற்றுதல்;
• குறுக்கு சுற்று மட்டங்களைக் குறைக்க வலையமைப்பை மாற்றுதல். இந்த தீர்வுகளின் கலவை பொதுவாக சிறந்த பிணைய வடிவமைப்பை அடைவதற்கும், அமைப்பு நம்பகத்தன்மையை ஏற்கத்தக்க எல்லைகளுக்குள் பராமரிப்பதற்கும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இருப்பினும், பிழைகளின் சாத்தியத்தை முற்றிலும் நீக்க முடியாது, மேலும் அதிகரித்து வரும் குறுக்கு சுற்று மின்னோட்டங்களை அடிப்படையாகக் கொண்டு மின் உபகரணங்களை வடிவமைப்பது வணிக ரீதியாக சாத்தியமற்றதாகும். மூன்றாவது தீர்வு மேலும் பிரிக்கப்படலாம்:
  • அமைப்பு இணைப்பு குறைத்தல் (எ.கா., பஸ் பிரித்தல்);
  • பிழை மின்னோட்ட கட்டுப்பாட்டாளர்களை (FCLs) பயன்படுத்துதல்.

அதிக தடுப்பு திறன் கொண்ட மின்மாற்றிகளுக்கு மாற்றுவது செலவு மிகுந்த தீர்வாகும் மற்றும் சில சந்தர்ப்பங்களில் சாத்தியமற்றதாக இருக்கலாம். மேலும், ரிலே தரவரிசைகளைப் பொறுத்து பாதுகாப்பு அமைப்புகள் பிழை கண்டறிதலில் தாமதங்களைக் காட்டுகின்றன. மின்மாற்றி இயக்கம் மற்றும் விலக்கு அகற்றுதல் உடனடியாக இருக்காது, பொதுவாக ஒரு பிழையை முழுமையாக நீக்க 3–5 சுழற்சிகள் தேவைப்படுகின்றன. எனவே, பிழை ஏற்பட்ட பிறகு முதல் 2–8 சுழற்சிகளுக்குள் பிழை மின்னோட்டங்களை தடுக்க முடியாது. இந்த காலகட்டத்தில், பிழை பாதையில் தொடராக உள்ள சாதனங்களின் வழியாக மிக அதிக மின்னோட்டங்கள் பாய்கின்றன, மேலும் இந்த குறுகிய காலம் கூட அழிவு விளைவை ஏற்படுத்தக்கூடும், குறிப்பாக முதல் சுழற்சியில், பிழை மின்னோட்டத்தின் DC கூறு மிகவும் அதிகமாக இருக்கும் போது.

இந்த சிக்கலைத் தீர்க்க பஸ் பிரித்தல் மற்றும் குறைந்த அமைப்பு இணைப்பு மாற்றுகளாகக் கருதப்படலாம். இருப்பினும், இவை குறைந்த பரிமாற்ற திறன், மாற்றப்பட்ட மின்சார ஓட்டம் மற்றும் அதிக இழப்புகள் போன்ற பிற செயல்பாட்டு சவால்களை ஏற்படுத்துகின்றன. FCLகளுக்கான தேவை செலவு மிகுந்த மற்றும் பாதிக்கப்படக்கூடிய உபகரணங்களைப் பாதுகாக்க அவசியமாக உருவாகிறது. பொதுவாக, அனைத்து முன்மொழியப்பட்ட FCL உத்திகளும் பிழையின் போது தொடர் பாதையில் அதிக மின்தடையைச் சேர்ப்பதை அடிப்படையாகக் கொண்டவை, செயல்படுத்துவதில் மட்டுமே வேறுபடுகின்றன. ஒரு சரியான FCL இன் விரும்பிய பண்புகள் பொதுவாக:

• சாதாரண மின்சார அமைப்பு நிலைமைகளில் மிகக் குறைந்த மின்தடை;
• பிழையின் போது அதிக மின்தடையைச் சேர்த்தல்;
• பிழை மின்னோட்டத்தின் DC கூறைக் கட்டுப்படுத்த வேகமான இயக்கம்;
• குறுகிய காலத்திற்குள் பல முறை இயங்கும் திறன் மற்றும் தானியங்கி மீட்பு;
• மின்சார அமைப்பில் ஹார்மோனிக்ஸைச் சேர்க்காமல் இருத்தல்;
• காலநிலை மின்னழுத்த அதிகரிப்புகளைக் குறைத்தல்;
• அதிக நம்பகத்தன்மை.

2 பிழை மின்னோட்ட கட்டுப்பாட்டாளர்களின் நம்பகத்தன்மை

துணை நிலையங்களில் FCLகளைப் பயன்படுத்துவதற்கு பொதுவாக இரண்டு முக்கிய காரணங்கள் உள்ளன:

• அதிக குறுக்கு சுற்று திறன் கொண்ட புதிய மின்மாற்றிகளால் நிறுவப்பட்ட மின்மாற்றிகளை மாற்றுவது போன்ற செலவு மிகுந்த தீர்வைத் தவிர்த்தல்;
• செயல்பாட்டு அல்லது நம்பகத்தன்மை சிக்கல்களுக்காக துணை நிலைய தொலைவியலை பராமரித்தல் மற்றும் பஸ் பிரித்தலைத் தவிர்த்தல். தற்போது, FCLகளின் நம்பகத்தன்மை பண்புகள் குறித்து எந்த நம்பகமான ஆதாரங்கள் அல்லது குறிப்புகளும் கிடைக்கவில்லை; எனவே, இந்த ஆய்வில், நாங்கள் தொழில்நுட்ப பண்புகளைக் கருத்தில் கொண்டு இந்த சிக்கலைப் பகுப்பாய்வு செய்ய முயற்சிக்கிறோம். சில FCLகள் மிகவும் சிக்கலான தொழில்நுட்பங்களைப் பயன்படுத்துகின்றன, இது அவற்றின் நம்பகத்தன்மையைக் குறைக்கலாம்.

FCLகளின் பல்வேறு வகைகள் உள்ளன, அவற்றில் ஒத்திசைவு-வகை மற்றும் மேலுண்டு FCLகள் மிகவும் குறிப்பிடத்தக்கவை.

A. ஒத்திசைவு-வகை FCLகள்

ஒத்திசைவு-வகை FCLகளுக்கான பல்வேறு அமைப்புகள் முன்மொழியப்பட்டுள்ளன. பொதுவாக இவை தொடர் ஒத்திசைவு-வகை மற்றும் இணை ஒத்திசைவு-வகை FCLகள் என வகைப்படுத்தப்படுகின்றன. ஒத்திசைவு-வகை FCLகள் பிழையைக் கட்டுப்படுத்துவதற்கு பல நல்ல பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன, அவை உட்பட:

• மின்னோட்ட தடையின்றி இயங்குதல்;
• பிழைகளுக்கு வேகமான பதில்;
• பிழை காலத்தின் போது குறுக்கு சுற்று மின்னோட்டத்தை ஏற்றுக்கொள்ளும் திறன்;
• மீட்டமைக்கும் திறன்.

இருப்பினும், அதிர்வெண் வகை FCLகள் பொதுவாக பல கூறுகளைக் கொண்டுள்ளன, மேலும் மொத்த நம்பகத்தன்மை ஒவ்வொரு கூறுகளின் சரியான செயல்பாட்டைப் பொறுத்தது. மேலும், சில அதிர்வெண் வகை FCLகளுக்கு வெளி செயல்பாட்டு கருவி தேவைப்படுகிறது, அதாவது குறுக்குச் சுற்று கண்டறிந்து செயல்பாட்டைத் தொடங்க கூடுதல் கூறுகள் தேவைப்படுகின்றன. இது அமைப்பின் சிக்கலை அதிகரிக்கிறது மற்றும் நம்பகத்தன்மையைக் குறைக்கிறது. எனவே, தானியங்கி செயல்பாடு கொண்ட FCLகள் தெளிவாக அதிக நம்பகத்தன்மை கொண்டவை.

B. மிக கடத்தா பொருள் FCLகள்

அதிர்வெண் வகை FCLகளை விட, மிக கடத்தா பொருள் FCLகள் குறைந்த கூறுகளை தேவைப்படுத்துகின்றன மற்றும் தானியங்கி செயல்பாடு கொண்டவை. பிழை மின்னோட்ட கட்டுப்பாட்டு உத்தி எளிமையானது மற்றும் மிக கடத்தா பொருட்களின் இயற்கை நடத்தையில் அடிப்படையாக உள்ளது. மிக கடத்தா நிலை மிகக் குறைந்த வெப்பநிலையில் மட்டுமே இருக்கும், எனவே மிக கடத்தா பொருள் FCLகள் கூடுதல் குளிர்விப்பு கருவிகளை தேவைப்படுத்துகின்றன, இது முதலீட்டு செலவை அதிகரிக்கிறது. இந்த ஆய்வில் முன்மொழியப்பட்ட கருத்து, FCL பயன்பாட்டின் மின் நிலைய நம்பகத்தன்மையில் ஏற்படும் தாக்கத்தை மதிப்பீடு செய்வதை மட்டுப்படுத்துகிறது.

3 FCLகளின் தோல்வி பாங்குகள்

உயர் மின்னழுத்த மின் நிலையங்களில் உள்ள பிற கூறுகளைப் போலவே, FCLகளுக்கும் வெவ்வேறு தோல்வி பாங்குகள் உள்ளன, இவை FCLகளைக் கொண்ட பரிமாற்ற மின் நிலையங்களின் நம்பகத்தன்மையை மதிப்பீடு செய்யும் போது கருத்தில் கொள்ளப்பட வேண்டும். இந்த பிரிவு பல்வேறு வகையான FCLகளின் தோல்வி விகிதங்களை ஒப்பிடுகிறது.

முழு அமைப்பின் நம்பகத்தன்மைக்கும் அதன் துணை அமைப்புகளின் எண்ணிக்கைக்கும் இடையே ஒரு அடிப்படை தொடர்பு உள்ளது, இவை அனைத்தும் விரும்பிய மொத்த செயல்பாட்டை அடைய சரியாக செயல்பட வேண்டும்.

• A. செயலில் தோல்வி பாங்குகள்
• B. செயலில்லா தோல்வி பாங்குகள்
• C. நிலையான தோல்வி பாங்குகள்

தெளிவாக, செயல்பாட்டு அமைப்பை தேவைப்படுத்தும் FCLகள் (வெளி செயல்பாடு கொண்ட FCLகள்) அதிக தோல்வி விகிதங்களைக் கொண்டுள்ளன. பொதுவாக, செயல்பாடு அல்லது மாற்றுதல் தொடர்பான எந்த FCLகளும் பல மின்மாற்றி கருவிகளின் தொடர் செயல்பாடுகளை ஈடுபடுத்துகின்றன, இது துல்லியமான ஒத்திசைவு மற்றும் ஒருங்கிணைப்பை தேவைப்படுத்துகிறது, பாரம்பரிய மின்மாற்றிகளுடன் ஒப்பிடும்போது சிக்கலை கணிசமாக அதிகரிக்கிறது.

அதிர்வெண் வகை FCLகளில் (வெளி மற்றும் தானியங்கி செயல்பாடு கொண்டவை), வெப்பநிலை போன்ற செயல்பாட்டு நிலைமைகளில் ஏற்படும் மாற்றங்களால் அல்லது தரப்பட்ட நிலையில் இல்லாமல் செயல்படும் போது அதிர்வெண் கூறுகளின் பண்புகளில் ஏற்படும் மாற்றங்களால் நிலையான தோல்வி பாங்குகள் ஏற்படலாம்.

மிக கடத்தா பொருள் FCLகள் அதிக குளிர்விப்பின் கீழ் மட்டுமே இதுபோன்ற தோல்வி பாங்குகளைக் காட்டுகின்றன, இது மிகவும் அரிதாக நிகழ்கிறது. எனவே, மிக கடத்தா பொருள் FCLகளுக்கு இந்த தோல்வி பாங்கு உண்மையில் இல்லை என்று கூறலாம். பெரும்பாலான சந்தர்ப்பங்களில், மிக கடத்தா பொருள் FCLகள் முன்னறியப்பட்ட அளவுருக்களுடன் வடிவமைக்கப்படலாம் மற்றும் ஆயிரக்கணக்கான செயல்பாடு மற்றும் மீட்பு சுழற்சிகளைத் தாங்க முடியும். மேலும், பெரியவற்றிற்குப் பதிலாக சிறிய FCLகளைப் பயன்படுத்துவது நம்பகத்தன்மை மற்றும் மின்னோட்ட கட்டுப்பாட்டு திறன் இரண்டையும் மேம்படுத்தும். பல்வேறு FCL வகைகளில் வெவ்வேறு தோல்வி பாங்குகளின் நிகழ்வு விகிதங்களை அட்டவணை 1 சுருக்கமாக ஒப்பிடுகிறது.

4 நடைமுறை பயன்பாடு

படம் 1 இல் காட்டப்பட்டுள்ள ஒரு மாதிரி மின் நிலையம், FCLகளை செயல்படுத்துவதால் மின் நிலைய நம்பகத்தன்மையில் ஏற்படும் தாக்கத்தை மதிப்பீடு செய்ய பயன்படுத்தப்படுகிறது. பராமரிப்பு சமயங்களில், பாதுகாப்பு திட்டங்களை நிர்வகிக்கவும், மின் நிலைய அமைப்புகளின் நெகிழ்வுத்தன்மையை அதிகரிக்கவும் பஸ்-பிரிப்பு மின்மாற்றிகளைப் பயன்படுத்துவது பொதுவான நடைமுறை என நன்கு அறியப்பட்டுள்ளது. ஒரு மின் நிலையத்தில் பிழை மின்னோட்ட அளவு மின்மாற்றிகளின் துண்டிப்பு திறனை மீறும்போது, பஸ்-பிரிப்பு மின்மாற்றியை FCL ஆல் மாற்றுவது ஒரு சாத்தியமான தீர்வாகிறது. உண்மையில், இன்டர்-பஸ் FCL என்பது FCLகளின் மிகவும் பொதுவான பயன்பாடுகளில் ஒன்றாகும்.

330 kV பஸ்சில் இணைக்கப்பட்டுள்ள அனைத்து சுமைகளும் ஒரே மாதிரியானவை என அனுமானிக்கப்படுகிறது. நம்பகத்தன்மை மதிப்பீடு இடது 330 kV பஸ்சில் உள்ள சுமை 1 மற்றும் வலது 330 kV பஸ்சில் உள்ள சுமை 5 கவனம் செலுத்துகிறது. சுமை நம்பகத்தன்மை பின்வரும் குறியீடுகளைப் பயன்படுத்தி மதிப்பீடு செய்யப்படுகிறது: (1) சுமை இழப்பு நிகழ்தகவு (%); (2) ஆண்டு துண்டிப்பு நேரம் (U). 330 kV பஸ் முற்றிலும் நம்பகமானது என அனுமானிக்கப்படுகிறது. தேவையற்ற கணக்கீடுகளைத் தவிர்க்க, மூன்றுக்கும் மேற்பட்ட கூறுகளின் ஒரே நேரத்தில் தோல்வியை ஈடுபடுத்தும் தோல்வி பாங்குகள் கருத்தில் கொள்ளப்படவில்லை. இதுபோன்ற தோல்வி பாங்குகளின் நிகழ்வு விகிதம் மிகக் குறைவாக இருப்பதால், இந்த அனுமானம் கணிசமான பிழையை ஏற்படுத்தாது.

அட்டவணை 2 கூறுகளின் தோல்வி விகிதங்கள் மற்றும் பழுது நேரங்களைக் காட்டுகிறது. ஆரம்ப பகுப்பாய்விற்காக, இடது 330 kV பஸ்சுடன் தொடர்புடைய நம்பகத்தன்மை குறியீடுகளைக் கணக்கிடுவதில் தொடங்குகிறோம். ஒரு சிறந்த மற்றும் விரிவான ஒப்பிட்டலை செய்ய, கோட்பாட்டளவில், L1 முதல் L7 வரையிலான அனைத்து சுமை புள்ளிகளுக்கும் நம்பகத்தன்மை குறியீடுகளைக் கணக்கிட வேண்டும். இருப்பினும், இந்த சுமைகள் ஒரே மாதிரிய

மூன்று அளவிலும் ஒரே நேரத்தில் பழுது ஏற்படும் வழக்கில், அது கீழ்க்காணுமாறு குறிப்பிடப்படுகிறது:

அனைத்து பழுது வகைகளையும் கருத்தில் கொண்டு, மொத்த பழுது விகிதம் மற்றும் ஆண்டுக்கு மொத்த சோர்வு நேரம் கீழ்க்காணுமாறு கணக்கிடப்படலாம்:

போக்குவரத்துகளுக்கான நம்பிக்கை பகுப்பாய்வு முடிவுகள் அட்டவணை 3 இல் காட்டப்பட்டுள்ளன.

இப்போது, 230 kV பஸ் இல் உள்ள மற்ற போக்குவரத்துகளுக்கு அதே கணக்கீடு செய்யப்படுகிறது. அட்டவணை 4 ல் போக்குவரத்து புள்ளி LS க்கு தொடர்பான முடிவுகள் காட்டப்பட்டுள்ளன.

5 கீழ்கண்ட முடிவு

இந்த கட்டுரை IEE-Business உள்ளடக்கும் பழுது குறியீட்டு எல்லையாளர்களின் (FCLs) பயன்பாட்டை உள்ளடக்கி, உள்ளிட்ட நம்பிக்கை கணக்கீடு கணித மாதிரி மற்றும் செயல்முறையை விளக்குகிறது, FCL நிறுவலின் உள்ளிட்ட நம்பிக்கையின் தாக்கத்தை மதிப்பிடுகிறது. முடிவுகள் உள்ளிட்ட நம்பிக்கையை FCLs உள்ளடக்குவதன் மூலம் மேம்படுத்தப்பட்டது என்பதை காட்டுகின்றன. FCL இன் செயல்பாட்டு பழுது விகிதம், நிறுத்தப்பாடு பழுது விகிதம், மற்றும் சேர்ப்பு நேரம் போன்ற வெவ்வேறு அளவுகளின் தாக்கத்தை ஆராய ஒரு உணர்ச்சிப் பகுப்பாய்வும் நடத்தப்படுகிறது.