Přepínání proudů mimo fázi v vysokonapěťových vypínačích
Když jsou dvě části elektrické sítě se stejným provozním napětím propojeny, dojde k jevu fázového posunu při přepínání, pokud mají jejich ekvivalentní zdroje různé fázové úhly, přičemž některé nebo všechny fáze mohou být o 180° vyfázovány. Během přepínací operace čelí spínač obvodů zdrojovým napětím s různými fázovými úhly, což vedou k přítomnosti fázově posunutých proudů v spojení. Tyto proudy musí být spolehlivě přerušeny spínači obvodů na obou stranách spojení.
Konkrétně, rozdíl fázových úhlů mezi rotujícími vektory reprezentujícími zdrojová napětí vede k nesynchronizovaným okamžitým vlnovým formám napětí, což způsobuje významné přechodné proudy a napěťové stresy v okamžiku přepínání. Pro přechodné obnovovací napětí (TRV) je tento přepínací úkol charakterizován aktivními zdroji elektrické energie na obou stranách spínače obvodů, což zvyšuje složitost a výzvy přepínací operace.
Jak je znázorněno na obrázku 1, předpokládejme, že zdroje S1 a S2 reprezentují dva zdroje s různými fázovými úhly. Když spínač obvodů přepíná mezi těmito dvěma zdroji, rozdíl fázových úhlů může vést k výraznému nárůstu přechodných proudů, což klade větší nároky na spínač obvodů. Proto musí spínač obvodů mít dostatečnou schopnost zvládat tyto vysokostresové podmínky, aby zajistil bezpečné a spolehlivé přepínací operace.
Shrnutí klíčových bodů
Přepínání s fázovým posunem: Vyskytuje se při přepínání mezi dvěma zdroji s různými fázovými úhly.
Přechodné proudy: Významné přechodné proudy jsou generovány kvůli rozdílu fázových úhlů.
Přechodné obnovovací napětí (TRV): Přepínací úkol zahrnuje aktivní zdroje elektrické energie na obou stranách spínače obvodů, což zvyšuje složitost.
Požadavky na spínač obvodů: Spínač obvodů musí být schopen zvládat vysokostresové podmínky, aby zajistil bezpečné a spolehlivé přepínací operace.
V předchozích diskutovaných přepínacích úkolech při poruchách komponenta TRV na straně zatěžení nakonec dochází k nule. Nicméně, při přepínání s fázovým posunem komponenta TRV na straně S2 postupně dochází k obnovovacímu napětí síťové frekvence (RV) zdroje S2. Jak je znázorněno na obrázku 2, předpokládá se, že rozdíl fázových úhlů mezi oběma zdroji je 90°, a krátkozavření reaktorů mají stejnou impedanci.
Proto hlavní charakteristikou přepínací operace s fázovým posunem jsou výjimečně vysoké vrcholy TRV, zatímco RRRV a proud zůstávají relativně mírné. Vzhledem k tomu, že vrchol TRV za podmínek fázového posunu je nejvyšší ze všech přepínacích operací, je obvykle používán jako benchmark pro hodnocení jiných složitých přepínacích podmínek, jako je odstranění poruch na dlouhých přenosových čárách nebo zpracování poruch na sériově kompenzovaných čárách.
Shrnutí klíčových bodů:
TRV na straně zatěžení: V všech případech komponenta TRV na straně zatěžení dochází k nule. TRV na straně S2 při fázovém posunu: Dochází k obnovovacímu napětí síťové frekvence (RV) zdroje S2.
Vrchol TRV: Výjimečně vysoký při přepínání s fázovým posunem.
RRRV a proud: Zůstávají relativně mírné.
Referenční standard: Vrchol TRV za podmínek fázového posunu je nejvyšší, což z něj činí běžný referenční bod pro hodnocení jiných složitých přepínacích podmínek.
Charakteristiky TRV při přepínání s fázovým posunem
V předchozích diskutovaných scénářích přepínání při poruchách komponenta TRV na straně zatěžení vždy dochází k nule. Nicméně, při přepínání s fázovým posunem komponenta TRV na straně dochází k obnovovacímu napětí síťové frekvence (RV) zdroje . Toto chování je znázorněno na obrázku 2, kde je předpokládán rozdíl fázových úhlů mezi oběma zdroji 90° a krátkozavření reaktory jsou považovány za stejné.
Rafinovaný popis
V předchozích diskutovaných scénářích přepínání při poruchách komponenta TRV na straně zatěžení vždy dochází k nule. Nicméně, při přepínání s fázovým posunem komponenta TRV na straně dochází k obnovovacímu napětí síťové frekvence (RV) zdroje . Jak je znázorněno na obrázku 2, předpokládá se rozdíl fázových úhlů 90° mezi oběma zdroji a rovnocenné krátkozavření reaktory.
Proto jsou klíčové charakteristiky přepínací operace s fázovým posunem:
Velmi vysoké vrcholy TRV: Vrcholové hodnoty TRV jsou výrazně vyšší ve srovnání s jinými přepínacími režimy.
Mírné RRRV a proud: Rychlost narůstání napětí po opětovném zapnutí (RRRV) a hladiny proudu zůstávají mírné, i přes vysoké vrcholy TRV.
Vzhledem k tomu, že vrchol TRV za podmínek fázového posunu je nejvyšší ze všech přepínacích režimů, tento scénář je často používán jako referenční bod pro hodnocení jiných speciálních přepínacích podmínek, jako jsou:
Odstranění poruch na dlouhých přenosových čárách
Zpracování poruch na sériově kompenzovaných čárách
Shrnutí klíčových bodů:
TRV na straně zatěžení: Vždy dochází k nule ve všech scénářích přepínání při poruchách.
-strana TRV při fázovém posunu: Dochází k obnovovacímu napětí síťové frekvence (RV) zdroje .
Vrchol TRV: Výjimečně vysoký při přepínání s fázovým posunem.
RRRV a proud: Zůstávají relativně mírné.
Referenční standard: Vrchol TRV za podmínek fázového posunu je nejvyšší, což z něj činí běžný benchmark pro hodnocení jiných složitých přepínacích podmínek.
Obrázek 3 znázorňuje dva scénáře, které mohou vést k podmínkám fázového posunu. V prvním scénáři (levý obrázek) je generátor neúmyslně připojen k síti spínačem obvodů s nesprávným fázovým úhlem. Ve druhém scénáři (pravý obrázek) různé části přenosové sítě ztrácejí synchronizaci, často kvůli krátkému zavření někde v síti.
V obou případech proudy s fázovým posunem protékají sítí, které musí být spolehlivě přerušeny spínači obvodů. Tyto situace představují významné výzvy pro elektrický systém, protože fázový posun může vést k vysokým přechodným proudům a napětím, což vyžaduje, aby spínače obvodů efektivně zvládaly tyto extrémní podmínky.
Shrnutí klíčových bodů:
Scénář 1 (levý obrázek): Generátor je připojen k síti s nesprávným fázovým úhlem, což vede k fázovému posunu.
Scénář 2 (pravý obrázek): Různé části přenosové sítě ztrácejí synchronizaci, obvykle kvůli krátkému zavření, což způsobuje fázový posun.
Proudy s fázovým posunem: V obou scénářích proudy s fázovým posunem protékají sítí.
Požadavek na spínač obvodů: Spínače obvodů musí spolehlivě přerušit tyto proudy s fázovým posunem, aby udržely stabilitu a bezpečnost systému.
Přepínání mezi generátorem a systémem
Při použití transformátoru na vyšší napětí může přepínání mezi generátorem a elektrickým systémem probíhat buď na vysokonapěťové (HV) straně, nebo na středněnapěťové (MV) straně transformátoru. To může nastat nejen při poruchách systému nebo haváriích elektrárny, ale také během synchronizace a desynchronizace.
Závažnost stavů mimo fázi závisí na:
Rozdíl fázových úhlů: Čím větší je rozdíl fázových úhlů mezi generátorem a sítí, tím závažnější je stav mimo fázi.
Stav excitace rotoru: Úroveň excitace v rotoru generátoru také ovlivňuje závažnost stavu mimo fázi. Obvykle systém řízení excitace rychle sníží magnetickou intenzitu rotoru, aby minimalizoval dopad stavu mimo fázi.
Pro řešení těchto výzev jsou elektrárny vybaveny různými ochrannými a řídícími zařízeními:
Ochranná zařízení pro stav mimo fázi: Tyto detekují a prev
