Yuqori voltli substantsiyalarda xatolik oqim cheklovchilari ning ishonchiligi tahlili

1 Kirish

Elektr energiya talabining tezroq o'sishi bilan, elektr energiyasini ishlab chiqarish, uzatish va taqsimot tizimlari shunday tarzda rivojlanishi kerak. Bu rivojlanishdan paydo bo'lgan asosiy muammolardan biri qisqa qutbga keluvchi oqimlar tezroq o'sishi. Qisqa qutbga keluvchi oqimlar tezroq o'sishi quyidagi bahaylarni keltirib chiqaradi:

• xato yo'lida seriyaga ulangan qurilmalar o'sib borishi;
• oqimni buzilish paytda o'tkazma va tiklash voltajlari o'sib borishi, bu esa izolyatsiya tizimlariga zarar yetkazishi mumkin;
• spiral asoslangan qurilmalarda (masalan, transformatorlar, generatorlar, reaktorlar) juda yuqori mekhanik kuchlar paydo bo'lishi;
• xato oqimning hajmi va to'g'rilash vaqti asosida tizimning o'zgarishiga ega bo'lishi;
• mavjud avtomatlar o'sib borayotgan xato oqimini buzib yubora olmaydi, bu esa moliyaviy va vaqt jihatidan qimmat bo'lgan almashtirishlarni talab qiladi; bunday xarajatlarni oldini olish uchun parallel ulangan transformatorlar cheklanishi yoki tizim orasidagi bog'liqlilik kamaytirilishi mumkin, bu esa uzatish imkoniyatini va tizimning ishonchiligini pasaytiradi;
• o'sib borayotgan xato oqimlari to'g'rilash harakatlarini uzaytiradi, bu esa energiya yetkazib berishni uzaytiradi va ekonomik zararlarni orttiradi;
• tarmoq ishonchiligini pasaytiradi.

Hozirgi paytda, ushbu effektlarni kamaytirish uchun uchta asosiy yechim mavjud:

• minimal xato ehtimolligiga ega bo'lgan tarmoq strukturalarini qurish;
• yuqori buzish imkoniyatiga ega bo'lgan avtomatlarni ishlatish yoki zayif avtomatlarni eng ko'proq qobilliyatga ega bo'lgan avtomatlarga almashtirish;
• tarmoqni o'zgartirib, qisqa qutbga keluvchi oqimlarni kamaytirish. Bu yechimlarning kombinatsiyasi adolatli tarmoq dizaynini saqlash va tizimning ishonchiligini qabul qilinishi mumkin chegaralarda saqlash uchun ishlatiladi. Amma xato ehtimolligini butunlay bekor qilish mumkin emas, va o'sib borayotgan qisqa qutbga keluvchi oqimlar asosida elektr tarmoq qurilmalarini ishlab chiqarish kommersiya jihatidan amaliy emas. Uchinchi yechim quyidagicha bo'lib olinadi:
  • tizimning orasidagi bog'liqlilikni kamaytirish (masalan, otobusni ajratish);
  • xato oqim cheklovchilarini (FCL) qo'llash.

Yuqori buzish imkoniyatiga ega bo'lgan avtomatlarni almashtirish qimmat bo'lgan yechimdir va ba'zi holatlarda amalga oshirish mumkin emas. Olibda, himoya tizimlari rely qoidalariga asosan xato aniqlashda kechikishni ko'rsatadi. Avtomatlar ishlashi va ognakni sovutish ancha tez emas, adolatli xato to'g'rilash uchun 3-5 tsikl kerak bo'ladi. Natijada, xato oqimlar xato paytda ilk 2-8 tsiklda buzilishi mumkin emas. Bu muddatda, xato yo'lida seriyaga ulangan qurilmalardan o'sib borayotgan oqimlar o'tadi, va hatta bu qisqa muddat ham tahrirog'li bo'lishi mumkin, ayniqsa birinchi tsiklda xato oqimning DC komponenti juda yuqori bo'lganda.

Otobusni ajratish va tizimning orasidagi bog'liqlilikni kamaytirish ushbu muammoni hal qilish uchun alternativ hisoblanishi mumkin. Amma ular boshqa operatsion muammolarni keltirib chiqaradi, masalan, uzatish imkoniyatini kamaytirish, quvvat oqimi o'zgarishi va yuqori yo'qotishlar. FCL lar qimmat va nihoyatda zo'r qurilmalarni himoya qilish uchun zarur. Umumiy ravishda, barcha taklif etilgan FCL strategiyalari xato paytda seriyaga ulangan yo'lga yuqori impedansni joylashtirishga asoslangan, faqat amalga oshirishda farqlanadi. Ideal FCL ning istalgan xarakteristikalariga quyidagilar kiradi:

• normal elektr tizim sharoitlari doirasida juda past impedans;
• xato paytda yuqori impedansni joylashtirish;
• xato oqimning DC komponentini cheklash uchun tez ishlash;
• qisqa muddat ichida bir nechta marta ishlatish va o'z-o'ziga tiklanish imkoniyati;
• elektr tizimga harmonikani kiritmaslik;
• uzrash o'tkazma voltajlarini minimal qilish;
• yuqori ishonchilik.

2 Xato oqim cheklovchilarining ishonchiligi

FCL larning substantsiyalarda qo'llanilishi umumiy holda ikkita asosiy sababdanki motivatsiya qilinadi:

• o'rnatilgan avtomatlarni yuqori qisqa qutbga keluvchi oqim imkoniyatiga ega bo'lgan avtomatlarga almashtirishning qimmat bo'lgan yechimidan safar qilish;
• substantsiya topologiyasini saqlash va ish va ishonchilik muammolaridan otobusni ajratishdan safar qilish. Hozirgi paytda, FCL larning ishonchilik xususiyatlari haqida ishonchli manbalari yoki ilovalari mavjud emas; demak, ushbu tadqiqotda, biz bu muammoga texnik xususiyatlarni hisobga olgan holda analiz qilishga urinmoqdamiz. Ba'zi FCL larning juda murakkab texnologiyalarini ishlatishi, ularning ishonchiligini pasaytirishi mumkin.

Turli turdagi FCL lardan, rezonansli va superconducting FCL lardir ko'proq mashhur.

A. Rezonansli FCL lardir

Rezonansli FCL lardir uchun bir qator konfiguratsiyalar taklif etilgan. Ularning umumiy klassifikatsiyasi seriyaga ulangan rezonansli va parallel rezonansli FCL lardir. Rezonansli FCL lardir xato cheklash uchun quyidagi foydali xususiyatlarga ega:

• oqimni buzishsiz ishlash;
• xato paytda tez javob berish;
• xato muddatida qisqa qutbga keluvchi oqimni ta'minlash imkoniyati;
• qayta tiklanish imkoniyati.

Amma rezonansli FCL lardir ko'plab komponentlardan iborat va umumiy ishonchilik har bir komponentning to'g'ri ishlashiga bog'liq. Shuningdek, ba'zi rezonansli FCL lardir tashqi triggerni talab qiladi, bu esa xato oqimni aniqlash va triggerni ishga tushirish uchun qo'shimcha komponentlar talab qiladi. Bu tizimni murakkablashtiradi va ishonchiligini pasaytiradi. Demak, o'z-o'ziga triggerni ishga tushiradigan FCL lardir aniqroq ishonchli.

B. Superconducting FCL lardir

Rezonansli FCL lardirga nisbatan, superconducting FCL lardir kamroq komponentlardan iborat va o'z-o'ziga triggerni ishga tushiradi. Xato oqim cheklov strategiyasi sodda va superconducting materiallarning tabiiy xususiyatiga asoslangan. Superconductivlik faqat juda past temperaturalarda mavjud, shuning uchun superconducting FCL lardir qo'shimcha sovutish qurilmalarni talab qiladi, bu esa investitsiya xarajatlarni oshiradi. Ushbu maqolada taklif etilgan konseptsiya FCL lardirning substantsiyadagi ishonchilikka ta'sirini baholashga cheklanadi.

3 FCL lardirning xato rejimlari

Boshqa komponentlar kabi, FCL lardirning ham turli xato rejimlari mavjud va ularni FCL lardirni o'z ichiga olgan uzatish substantsiyalarining ishonchiligini baholashda hisobga olish kerak. Bu bo'limda turli turdagi FCL lardirning xato rejimlari solishtiriladi.

Tumanni ishonchligi va uning subsistemlari soni orasida asosiy munosabat mavjud, barcha subsistemlar to'g'ri ishlashi kerak bo'lib, umumiy vazifani bajardi.

• A. Aktiv xato rejimlari
• B. Passiv xato rejimlari
• C. Sabit xato rejimlari

Aniqroq, tashqi triggerni talab qiladigan FCL lardir (tashqi triggerni ishga tushiradigan FCL lardir) yuqori xato rejimlari bilan ta'shiradi. Umumiy holda, triggerni yoki kommutatsiyani talab qiladigan har qanday FCL lardir bir nechta o'zaro ishlovchi vositalarni talab qiladi, bu esa to'g'ri sinxronizatsiya va koordinatsiya talab qiladi, bu esa aniqroq ishonchli avtomatlarga nisbatan aniqroq murakkablashtiradi.

Rezonansli FCL lardirda (ham tashqi triggerni ishga tushiradigan va o'z-o'ziga triggerni ishga tushiradigan), ish rezhimlarining o'zgarishi sababli rezonans elementlari xususiyatlarida o'zgarishlar paydo bo'lishi mumkin, bu esa temperatura kabi ish sharoitlarining o'zgarishi yoki namoyon qilingan rejalardan tashqari ishlash holatida bo'lishi mumkin.

Superconducting FCL lardir faqat juda yuqori sovutish holatida bunday xato rejimlari paydo bo'lishi mumkin, bu jarayon nadir sodir bo'ladi. Shuning uchun, superconducting FCL lardirning bunday xato rejimi yo'q deb aytish mumkin. Ko'pincha, superconducting FCL lardir progresiv parametrlar bilan ishlab chiqarilishi mumkin va minglab aktivlashtirish va tiklanish tsikllarini tasdiqlash mumkin. Shuningdek, kichikroq FCL lardir katta FCL lardirga nisbatan ishonchilik va oqim cheklov imkoniyatini yaxshilaydi. Jadvallar 1-da turli FCL lardirning xato rejimlari orasidagi paydo bo'lish ehtimolligini qisqacha solishtiriladi.

4 Amaliy qo'llanish

Rasm 1-da ko'rsatilgan misol substantsiya FCL lardirning substantsiyadagi ishonchilikka ta'sirini baholash uchun ishlatiladi. Har qandaydir, remont paytda, himoya rejalarini boshqarish va substantsiya konfiguratsiyalarining moslashuvchanligini oshirish uchun bus-sectioning circuit breakerlar ishlatilishi ko'zichadir. Agar substantsiyadagi xato oqim hajmi avtomatlarning buzish imkoniyatidan oshib ketgan bo'lsa, bus-sectioning breaker ni FCL bilan almashtirish samarali yechim bo'lib qoladi. Alhaqda, Inter-Bus FCL lardir FCL lardirning eng ko'p qo'llaniladigan variantlari orasidagi biridir.

Har qandaydir, 330 kV otobusga ulangan barcha yuklar bir xil. Islonchlik baholash solishtirishda chap 330 kV otobusdagi Yuk 1 va o'ng 330 kV otobusdagi Yuk 5 ga qaratiladi. Yuk ishonchligi quyidagi kriteriyalarga asosan baholangan: (1) Yuk yo'qotish ehtimolligi (%); (2) Yillik yo'qotilgan vaqt (U). 330 kV otobusi to'liq ishonchli deb taxmin qilinadi. Nodir xato rejimlarini hisobga olish uchun, unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda unda......