Stroomverkiewing buite fase in Hoogspanningskrekbreekers

Wanneer twee dele van 'n elektriese netwerk met dieselfde werkspanning gekoppel word, kom 'n faseverskuiwing-skuif-fenomeen voor as hul ekwivalente bronne verskillende fasehoeke het, met sommige of alle fases 180° uit fase. Tydens die skuifoperasie ervaar die sirkuitbreker bronnepanings met verskillende fasehoeke, wat lei tot die aanwesigheid van faseverskuiwde strome in die verbinding. Hierdie strome moet betroubaar deur die sirkuitbrekers aan albei kante van die verbinding onderbreek word.

Spesifiek veroorsaak die fasehoekverskil tussen die roterende vektore wat die bronnepaninge verteenwoordig, ongesinste oombliklike spanningsgolwe, wat beduidende oorgangstrome en spanningsbelastings op die oomblik van skakeling veroorsaak. Vir oorgangs-herstelspanning (TRV) word hierdie skakeltaak gekenmerk deur aktiewe kragbronne aan albei kante van die sirkuitbreker, wat die kompleksiteit en uitdagings van die skakeloperasie verhoog.

Soos in Figuur 1 getoon, neem aan dat kragbronne S1 en S2 twee bronne met verskillende fasehoeke verteenwoordig. Wanneer die sirkuitbreker tussen hierdie twee bronne skakel, kan die fasehoekverskil lei tot 'n aansienlike toename in oorgangstroom, wat groter onderbreekvraagstukke op die sirkuitbreker plaas. Daarom moet die sirkuitbreker voldoende vermoege hê om hierdie hoë-belastingstoestande te hanteer, om veilige en betroubare skakeloperasies te verseker.

Belangrike Punte Opsomming

• Faseverskuiwing Skakeling: Kom voor wanneer daar tussen twee bronne met verskillende fasehoeke geskakel word.

• Oorgangstrome: Beduidende oorgangstrome word weens fasehoekverskille gegenereer.

• Oorgangs-herstelspanning (TRV): Die skakeltaak sluit aktiewe kragbronne aan albei kante van die sirkuitbreker in, wat die kompleksiteit verhoog.

• Sirkuitbreker Vereistes: Die sirkuitbreker moet in staat wees om hoë-belastingstoestande te hanteer om veilige en betroubare skakeloperasies te verseker.

In die voordien besproke foutskakeltaakte, verdwyn die TRV-komponent aan die laadkant uiteindelik na nul. In faseverskuiwing skakeling egter, verdwyn die TRV-komponent aan die S2-kant geleidelik na die kragfrequentie herstelspanning (RV) van die S2-bron. Soos in Figuur 2 getoon, word dit aangeneme dat die spanningsfaseverskil tussen die twee bronne 90° is, en dat die kortsluitreaktore gelyke impedansie het.

Daarom is die primêre kenmerk van faseverskuiwing skakeloperasie uitermate hoë TRV-pieke, terwyl die Tempo van Toename van Herlaaispanning (RRRV) en stroom relatief matig bly. Aangesien die TRV-piek onder faseverskuiwingsomstandighede die hoogste is van alle skakeloperasies, word dit tipies as 'n maatstaf gebruik om ander komplekse skakeltoestande, soos die verduideliking van foute op langafstandsoordraglyne of die hanteer van foute op reeks-geskommenseerde lyne, te evalueer.

Belangrike Punte Opsomming:

• Laadkant TRV: In alle gevalle verdwyn die TRV-komponent aan die laadkant na nul. S2-kant TRV in Faseverskuiwing: Verdwyn na die kragfrequentie herstelspanning (RV) van die S2-bron.

• TRV-Piek: Uitermate hoog onder faseverskuiwing skakeling.

• RRRV en Stroom: Bly relatief matig.

• Verwysingstandaard: Die TRV-piek onder faseverskuiwingsomstandighede is die hoogste, wat dit 'n algemene verwysing maak vir die evaluering van ander komplekse skakeltoestande.

Karakteristieke van TRV in Faseverskuiwing Skakeling

In die voordien besproke foutskakelsituasies, verdwyn die TRV-komponent aan die laadkant in alle gevalle na nul. In faseverskuiwing skakeling egter, verdwyn die TRV-komponent aan die S2-kant na die kragfrequentie herstelspanning (RV) van die S2-bron. Hierdie gedrag word in Figuur 2 geïllustreer, waar dit aangenome word dat die spanningsfaseverskil tussen die twee bronne 90° is, en die kortsluitreaktore gelykwaardig beskou word.

Geverfynde Beskrywing

In die voordien besproke foutskakelsituasies, verdwyn die TRV-komponent aan die laadkant altyd na nul. In faseverskuiwing skakeling egter, verdwyn die TRV-komponent aan die S2-kant na die kragfrequentie herstelspanning (RV) van die S2-bron. Soos in Figuur 2 getoon, word dit aangenome dat daar 'n 90° faseverskil tussen die twee kragbronne is en dat die kortsluitreaktore gelykwaardig is.

Dus, die sleutelkenmerke van faseverskuiwing skakeloperasie is:

• Baie Hoë TRV-Pieke: Die piekwaardes van die TRV is beduidend hoër in vergelyking met ander skakelmodusse.

• Moderate RRRV en Stroom: Die Tempo van Toename van Herlaaispanning (RRRV) en stroomvlakke bly matig, ten spyte van die hoë TRV-pieke.

Aangesien die TRV-piek onder faseverskuiwingsomstandighede die hoogste is van alle skakelmodusse, word hierdie situasie dikwels as 'n verwysing gebruik om ander spesiale skakeltoestande, soos:

• Die verduideliking van foute op lange oordraglyne

• Die hanteer van foute op reeks-geskommenseerde lyne

Belangrike Punte Opsomming:

• Laadkant TRV: Verdwyn altyd na nul in alle foutskakelsituasies.

• S2-kant TRV in Faseverskuiwing: Verdwyn na die kragfrequentie herstelspanning (RV) van die S2 bron.

• TRV-Piek: Uitermate hoog onder faseverskuiwing skakeling.

• RRRV en Stroom: Bly relatief matig.

• Verwysingstandaard: Die TRV-piek onder faseverskuiwingsomstandighede is die hoogste, wat dit 'n algemene maatstaf maak vir die evaluering van ander komplekse skakeltoestande.

Figuur 3 illustreer twee situasies wat tot faseverskuiwingsomstandighede kan lei. In die eerste situasie (linkerbeeld), word 'n generator per ongeluk met die netwerk deur 'n sirkuitbreker by 'n verkeerde fasehoek verbonden. In die tweede situasie (regterbeeld), verloor verskillende dele van die oordragnetwerk sinchronisering, gewoonlik as gevolg van 'n kortsluit ergens in die netwerk.

In albei gevalle, vloei faseverskuiwde strome deur die netwerk, wat betroubaar deur die sirkuitbrekers onderbreek moet word. Hierdie situasies bied beduidende uitdagings vir die kragstelsel, aangesien die faseverskuiwing kan lei tot hoë oorgangstrome en spannings, wat van die sirkuitbrekers vereis word om hierdie ekstreme toestande doeltreffend te hanteer.

Belangrike Punte Opsomming:

• Situasie 1 (Linkerbeeld): 'n Generator word met die netwerk by 'n verkeerde fasehoek verbonden, wat faseverskuiwing lei.

• Situasie 2 (Regterbeeld): Verskillende dele van die oordragnetwerk verloor sinchronisering, tipies as gevolg van 'n kortsluit, wat faseverskuiwing lei.

• Faseverskuiwde Strome: In albei situasies, vloei faseverskuiwde strome deur die netwerk.

• Sirkuitbreker Vereiste: Die sirkuitbrekers moet hierdie faseverskuiwde strome betroubaar onderbreek om stelselstabiliteit en veiligheid te handhaaf.

Skakeling tussen Generator en Stelsel

Wanneer 'n spanningsverhoogtransformateur gebruik word, kan die skakeling tussen die generator en die kragstelsel op of die hoëspannings (HV)-kant of die middelspannings (MV)-kant van die transformateur plaasvind. Hierdie skakeling kan nie net tydens stelselfoute of kragstasie-uitval voorkom, maar ook tydens sinchronisasie- en desinchronisasie-gebeure.

Die erns van out-of-phase-toestande hang af van:

• Fasehoekverskil: Hoe groter die fasehoekverskil tussen die generator en die netwerk, hoe ernser die out-of-phase-toestand.

• Rotor-opwondingstoestand: Die vlak van opwonding in die generator se rotor beïnvloed ook die erns van die out-of-phase-toestand. Tipies sal die opwondingbeheerssisteem die rotor se magnetiese veldsterkte vinnig verlaag om die impak van die out-of-phase-toestand te minimeer.

Om hierdie uitdagings te hanteer, word kragstasies toegerus met verskeie beskerm- en beheerapparate:

• Out-of-Step Beskermapparate: Hierdie apparate ontdek en verhoed dat die generator sinchronisering met die netwerk verloor.

• Sinchronisatie Kontrole Apparate: Hierdie apparate verseker dat die generator met die netwerk by die korrekte fasehoek verbonden word, om out-of-phase-toestande te verhoed.

• Sinchronisatie Beheer Uitrusting: Hierdie uitrusting help om gladde sinchronisering tussen die generator en die netwerk te bereik.

Figuur 4 illustreer hierdie tipiese opstelling, wat die verbinding tussen die spanningsverhoogtransformateur, die generator, en die kragstelsel, sowel as die konfigurasie van die geassosieerde beskerm- en beheerapparate wys.

Belangrike Punte Opsomming:

• Skakelplek: Skakeling tussen die generator en die kragstelsel kan op of die hoëspannings (HV)-kant of die middelspannings (MV)-kant van die spanningsverhoogtransformateur plaasvind.

• Out-of-Phase Toestande: Die erns van out-of-phase-toestande hang af van die fasehoekverskil en die rotor opwondingstoestand.

• Beskerm- en Beheerapparate: Kragstasies word toegerus met out-of-step beskermapparate, sinchronisatie kontrole apparate, en sinchronisatie beheer uitrusting om veilige en betroubare skakeloperasies te verseker.

2-Skakeling tussen Twee Stelsels:

Skakeling tussen twee kragstelsels vind tipies plaas in situasies met kragonevenwigt en stelselinstabiliteit. Voorbeelde verwys na groot stelselverstoringe, situasies tydens stelselherstel, en as gevolg van die misbedryf van beskermingsisteme.

Die belangrikste oordraglyne mag met 'n out-of-phase-blokkering in hul beskermingssisteem toegerus wees en/of 'n spesiale stelselwye beskerming mag toegepas word om samesmelting van die stelsels onder ernste out-of-phase-toestande te verhoed.

Gevolgtrekkings van out-of-phase-verskynsels:

• Die gerateerde out-of-phase-strome is voorgestel om 25% van die gerateerde kortsluitstroom te wees. Weens ekonomiese en statistiese redes, is minimumpiekwaardes van die TRV-analise voorgestel: 'n RV van 2,0 p.u. en 'n overschot van 25%.

• Aangesien stelselskeiding met 'n kaskade-uitskakeling van oorliglyne gepaard gaan en dus 'n toename van die stelselimpendans, lyk 'n maksimumwaarde van 25% van die gerateerde kortsluitstroom redelik, selfs vandag. Die maksimumwaarde van die out-of-phase-stroom is 'n belangrike parameter vir die vermoëns van hoëspanningsirkuitbrekers.

• Groot verstoringe wys out-of-phase-hoeke baie groter as die 105 tot 115 grade waardes wat met die TRV-piekwaardes in standaarde geassosieer word. Dit geld vir beide straal- en mesh-netwerke; egter, historiese gebeure het getoon dat groot out-of-phase-hoeke dieselfde tyd kan voorkom as lae werkspannings. Die kombinasie van 'n groot out-of-phase-hoek en lae werkspanning lewer TRV-piekwaardes soortgelyk aan dié in standaarde vir situasies met 'n relatief lae out-of-phase-hoek en gerateerde spanning (maksimum werkspanning).

• Oordragstelsel sirkuitbrekers wat gebruik word om konvensionele kragstasies te verbind of te skei, kan ook aan out-of-phase-skuif blootgestel word. Om kragstasies tydens onstabiele kragswaaiings te skei, is dieselfde oorwegings as vir stelselskeiding van toepassing, alhoewel met sorg vir die moontlikheid dat 'n transformatorbegrensse fouttoetskondisie spesifieke moet word.

• Om kragstasies as gevolg van foute sinchronisering te skei, is soortgelyke toestande en vereistes as beskryf vir middelspanningsgenerator sirkuitbrekers van toepassing, en simulasies is nodig om te bepaal of 'n ontwerp die taak kan volhou. Simulasies van sodanige gebeure moet die reaksietyd van beskermingssisteme, die depressieverskynsel van die generatorspanning, en die versnelling/vertraag van die rotor insluit om te identifiseer of die out-of-phase-stroom en die TRV na vals sinchronisering van generators die toestande voorgeskryf deur die gebruiker, soos 180 grade, dek.