Profunda Analizo de Mekanismoj por Protektado kontraŭ Defektoj pri Ĝeneratorecaj Saŭtĉiuoj

1.Introducto

1.1 Bazaj Funkcio kaj Fono de GCB
La Ĝeneraĉa Cirkvita Rompilo (GCB), kiel la kritika nodo liganta la ĝeneraĉilon al la etendtransformilo, estas zorgema pri interrompi la korantan sub ambaŭ normalaj kaj defektaĵaj kondiĉoj. Kontraŭe al konvenaj substaciaj cirkvitaj rompiloj, la GCB rekte rezistas la masivan defektan kurantan el la ĝeneraĉilo, kun valoritaj defektaj rompantaj kurantoj atingantaj centojn da kilamperoj. En grandaj ĝeneraĉaj unuoj, la fidinda operacio de la GCB estas direkt ligitaj al la sekureco de la ĝeneraĉilo mem kaj la stabila operacio de la elektraj retoj.

1.2 Graveco de Defekta Protektaj Meĥanismoj
Kiam okazas defekto ene de la ĝeneraĉilo aŭ sur sia eliro-linio, la defekta kuranto povas atingi sian maksimumon en dekajoj de sekundo. Sen celitaj protektaj meĥanismoj, okazos neinverteble danĝeroj kiel spiralo-verŝajna supermalfunkciado/deformiĝo kaj izolbreko. Analizo de la 2010-a nordamerika regiona elektra reto montras, ke elektra equipamento sen rapida protekto suferis post-defekta reparokostoj pli ol 300% pli alta. Do, establi multidimensia, koordinata protektaj sistemo estas la kerndefendo por certigi la fidindon de elektra generado.

2.Fundamentaj Principoj de GCB Protektaj Meĥanismoj
2.1 Difino kaj Kernceloj de Protektaj Meĥanismoj
La GCB protektaj meĥanismoj esence estas sistemo-inĝeniera solvo, kiuj monitoras abnormalajn elektrajn parametrojn en reala tempo kaj aktivigas la rompilon bazitan sur predefinita logiko. La kernceloj estas triopaj: unue, interrompi la defektan kuranton en tri cikloj (60 ms); due, akurate distingi internajn defektojn de eksteraj perturboj; kaj trie, precize lokizigi la defektan pozicion por subteni sekvajn mantenan decidojn.

2.2 Superrigardo de Komunaj Defektoj
Typaj defektoscenaroj falas en tri kategorioj: (1) fazinter short-circuit, karakterizita per súbita kuranta ŝpruceto kaj troa tri-faza malsimileco; (2) unufaza terdefekto, identigita per neutra punkto-voltajo offset; kaj (3) evoluaj defektoj, kiuj komence manifestas kiel abnormala parta disŝargo kaj graduale evoluiĝas al izolbreko. Statistiko montras, ke en unuoj super 600 MW, terdefektoj konsistigas 67%, metante pli altajn postulojn al la sensitiveco de protektaj sistemoj.

3.Ĉefaj Tipoj de Protektaj Meĥanismoj
3.1 Superkuranta Protektaj Meĥanismoj
Multi-etapa kompozita kriterio ebligas graditan respondon: instanta rapidega rompiro celas severaj proksimaj defektoj kun operaciotempo kontrolata ene de 25 ms; definit-tempa inversa kurboj kongruas kun la termika rezisteco de equipamento, iniciatante malfruan rompiro kiam la kuranto superas 1.5 fojon valorita valoro kontinue; direkta diskriminanta elementoj efike prezentas maloperacion dum eksteraj defektoj. Kampdatenoj el marborda elektrostacio konfirmis tiun meĥanismon sukcese limigis la short-circuit duron al 83 ms.

3.2 Diferenciala Protektaj Meĥanismoj
Plene cifereca protektaj skemo estas konstruita bazita sur Kirchhoff’s Current Law. Klasi 0.2S kuranttransformiloj estas sinkronaj instalitaj je la ĝeneraĉilo neutralpunkto kaj la GCB eliro-flanko. Kiam la vektora diferenco inter du flankoj superas la limon (ofte agordita je 15% de valorita kuranto), interna defekto estas deklarita. La plej nova implementado inkludas faz-korektadon algoritmo, sukcese solvas la 15° fazangula eraro kaŭzita de distribuita kapacitaj kurantoj.

3.3 Terdefekta Protektaj Meĥanismoj
Pour alta impedanco terligitaj sistemoj, nul-sekvenco direkta protekto estas disvolvita: nul-sekvenco voltaj komponentoj estas akiritaj via specialaj voltaj transformiloj kaj kombinitaj kun nul-sekvenco kuranto formi direkta diskriminanta matrico. Inova tria harmonia blokada tekniko efike evitas interferencan de harmoniaj voltajoj je la neutra punkto dum normala operacio. Kamp-praktiko montras, ke tiu meĥanismo atingas 98.7% sukceso en detektado de terdefektoj kun rezisteco super 10 Ω.

4.Implementado Proceso de Protektaj Meĥanismoj
4.1 Rolo de Relais kaj Kontrolsistemoj
Moderna mikroprocesor-bazita protektaj aparatoj adoptas tri-nivela arkiteturo: la mezur-nivelo fiksas ondformojn en reala tempo je 4000 Hz specimena ratego; la decid-nivelo uzas multi-CPU paralela procesado fini 32 kalkuloj—incluzive Fourier-transformo kaj harmonia analizo—en 10 ms; la ekzekut-nivelo uzas fibro-optikajn rekta rompiro circuitojn por certigi komando transdonado retardo pli malalta ol 2 ms. Kritikaj unuoj kutime realigas “du el tri” votado logiko por elimini unu-punkta risko.

4.2 Defekto Detekto kaj Rapida Operacio Sekvenco
Tipa rompiro sekvenco inkluzivas ok klavajn paŝojn: defekta kuranto okazo → dua signalo konvertado per kuranttransformiloj → protektaj aparato aktiviĝo → defekta tipo identigo → rompiro logiko komputado → blokiro signalo verfiko → energizado de la rompilo trip-coil → ark-extinktado. Tempa optimigo studoj montras, ke uzante antaŭ-premata ark-extinktado kameroj povas redukti totalan interrupton tempoon al 58 ms, 22% plibonigo super konvenaj meĥanismoj.

5.Konkludo
5.1 Resumo de Kernaj Protektaj Meĥanismoj Punktoj
Moderna GCB protekto evoluis al mult-lagera, inteligenta defensa sistemo: superkuranta protekto servas kiel fundamenta lagero, diferenciala protekto provizas preciza zona isolado, kaj terdefekta protekto fortiĝas malforta kovrado. La kern progreso estas en atingi defekton eliminon en tri cikloj dum tenado falsa-tripo rate sub 0.01 fojon jare. Tamen, notu, ke protektaj agordo devas esti rekalibrata ĉiuj du jaroj laŭ equipamento aldonaĝo kurboj.

5.2 Optimumigoj por praktikaj aplikoj
Tri progresivaj plibonigoj estas proponitaj: unue, integri teknologion de flanka ŝovada faltlokigo por plibonigi la akuratecon de faltloko al ±5 metroj; due, disvolvi adapteblan protektan algoritmon, kiu aŭtomate ĝustigas sensiĝecfaktorojn laŭ la operacia aĝo de la unuoj; trie, enkonduki enlinian moniton de la mekanika stato de elŝaltilo, uzante 12 parametrojn — inkluzive de malferma rapido kaj kontakta uso — por antaŭdiri la fidon de la mekanismo. Demonstra elektrocentralo konfirmis, ke tiuj mezuroj pligrandigis la disponeblecon de la protekta sistemo al 99,97%.