Nofases izstrādājumu pārslēgšana augstsprieguma līknes slēdziena iekšienē

Ja vienā elektrības tīkla daļa ar tādu pašu darbības spriegumu tiek savienota ar citu, notiek fāzes nobīdes pārslēguma parādība, ja to ekvivalentie avoti ir ar dažādiem fāzes leņķiem, un dažas vai visas fāzes ir 180° nesaskaņā. Pārslēguma laikā līdzstrāvas izolators saskaras ar avotu spriegumiem, kuru fāzes leņķi atšķiras, kas rada fāzes nobīdes strāvas savienojumā. Šīs strāvas jāizolē gan no vienas, gan no otras puses līdzstrāvas izolatoriem.

Konkrēti, fāzes leņķu atšķirība starp rotācijas vektoriem, kas attēlo avotu spriegumus, rada nesaskaņotas momentānās sprieguma formu, kas izraisa būtiskas īstermiņa strāvas un sprieguma stresus pārslēguma brīdī. Transitoriālajam atjaunošanās spriegumam (TRV) šis pārslēguma uzdevums ir raksturīgs ar aktīviem enerģijas avotiem abās līdzstrāvas izolatora pusēs, kas palielina pārslēguma operācijas sarežģītību un grūtības.

Kā redzams 1. diagrammā, pieņemsim, ka enerģijas avoti S1 un S2 attēlo divus avotus ar dažādiem fāzes leņķiem. Kad līdzstrāvas izolators pārslēdz starp šiem diviem avotiem, fāzes leņķu atšķirība var radīt būtisku īstermiņa strāvas pieaugumu, kas uzliek lielākas prasības līdzstrāvas izolatoram. Tādējādi līdzstrāvas izolatoram jāspēj apstrādāt šīs augststresu situācijas, nodrošinot drošu un uzticamu pārslēgumu.

Galvenie punkti

• Fāzes nobīdes pārslēgums: Notiek, kad pārslēdz starp diviem avotiem ar dažādiem fāzes leņķiem.

• Īstermiņa strāvas: Būtiskas īstermiņa strāvas rodas dēļ fāzes leņķu atšķirības.

• Transitoriālais atjaunošanās spriegums (TRV): Pārslēguma uzdevums ietver aktīvus enerģijas avotus abās līdzstrāvas izolatora pusēs, kas palielina sarežģītību.

• Līdzstrāvas izolatora prasības: Līdzstrāvas izolatoram jāspēj apstrādāt augststresu situācijas, lai nodrošinātu drošu un uzticamu pārslēgumu.

Iepriekš apspriestos defektu pārslēguma uzdevumos, transitoriālais atjaunošanās sprieguma (TRV) komponents krājēja pusē galu galā samazinās līdz nullei. Tomēr, fāzes nobīdes pārslēguma gadījumā, TRV komponents S2 pusē samazināsies līdz S2 avota strāvas frekvences atjaunošanās spriegumam (RV). Kā redzams 2. diagrammā, pieņemsim, ka divu avotu spriegumu fāzes atšķirība ir 90°, un īstermiņa reaktoru impedancija ir vienāda.

Tādējādi, fāzes nobīdes pārslēguma operācijas galvenā iezīme ir ļoti augsti TRV virsūdens, kamēr atjaunošanās sprieguma pieauguma tempa (RRRV) un strāvas līmenis paliek salīdzinoši mēreni. Ņemot vērā, ka fāzes nobīdes nosacījumiem TRV virsūdens ir visaugstāks visos pārslēguma uzdevumos, tas parasti tiek izmantots kā standarts, lai novērtētu citas sarežģītas pārslēguma situācijas, piemēram, ilgstošu pārvades līniju defektu izsildīšanu vai serijveida kompensēto līniju defektu apstrādāšanu.

Galvenie punkti:

• Krājēja pusē TRV: Visos gadījumos, TRV komponents krājēja pusē samazinās līdz nullei. S2 pusē TRV fāzes nobīdē: Samazinās līdz S2 avota strāvas frekvences atjaunošanās spriegumam (RV).

• TRV virsūdens: Ļoti augsts fāzes nobīdes pārslēguma gadījumā.

• RRRV un Strāva: Paliek salīdzinoši mēreni.

• Atsauces standarts: Fāzes nobīdes nosacījumiem TRV virsūdens ir augstākais, tādējādi to bieži izmanto kā standartu, lai novērtētu citas sarežģītas pārslēguma situācijas.

Fāzes nobīdes pārslēguma TRV īpašības

Iepriekš apspriestajos defektu pārslēguma scenārijos, transitoriālais atjaunošanās sprieguma (TRV) komponents krājēja pusē samazinās līdz nullei visos gadījumos. Tomēr, fāzes nobīdes pārslēguma gadījumā, TRV komponents S2 pusē samazinās līdz S2 avota strāvas frekvences atjaunošanās spriegumam (RV). Šo uzvedību parāda 2. diagramma, kur pieņemts, ka divu avotu spriegumu fāzes atšķirība ir 90°, un īstermiņa reaktori ir vienādi.

Uzlabota apraksta

Iepriekš apspriestajos defektu pārslēguma scenārijos, transitoriālais atjaunošanās sprieguma (TRV) komponents krājēja pusē vienmēr samazinās līdz nullei. Tomēr, fāzes nobīdes pārslēguma gadījumā, TRV komponents S2 pusē samazinās līdz S2 avota strāvas frekvences atjaunošanās spriegumam (RV). Kā parādīts 2. diagrammā, pieņemts, ka divu enerģijas avotu fāzes atšķirība ir 90° un īstermiņa reaktori ir vienādi.

Tādējādi, fāzes nobīdes pārslēguma operācijas galvenās īpašības ir:

• Ļoti augsti TRV virsūdeni: TRV virsūdens ir būtiski augstāks salīdzinājumā ar citiem pārslēguma režīmiem.

• Mēreni RRRV un strāva: Atjaunošanās sprieguma pieauguma tempa (RRRV) un strāvas līmenis paliek mēreni, neskatoties uz augstu TRV virsūdu.

Ņemot vērā, ka fāzes nobīdes nosacījumiem TRV virsūdens ir augstākais visos pārslēguma režīmos, šī situācija bieži tiek izmantota kā atsauces punkts, lai novērtētu citas īpašas pārslēguma situācijas, piemēram:

• Ilgu pārvades līniju defektu izsildīšana

• Serijveida kompensēto līniju defektu apstrādāšana

Galvenie punkti:

• Krājēja pusē TRV: Visos defektu pārslēguma scenārijos samazinās līdz nullei.

• S2-pusē TRV fāzes nobīdē: Samazinās līdz S2 avota strāvas frekvences atjaunošanās spriegumam (RV).

• TRV virsūdens: Ļoti augsts fāzes nobīdes pārslēguma gadījumā.

• RRRV un strāva: Paliek salīdzinoši mēreni.

• Atsauces standarts: Fāzes nobīdes nosacījumiem TRV virsūdens ir augstākais, tādējādi to bieži izmanto kā standartu, lai novērtētu citas sarežģītas pārslēguma situācijas.

3. diagramma parāda divus scenārijus, kas var radīt fāzes nobīdes situācijas. Pirmajā scenārijā (kreisā attēla puse), ģeneratora nepareizi pieslēdzas tīklam, izmantojot līdzstrāvas izolatoru ar nepareizu fāzes leņķi. Otrajā scenārijā (labā attēla puse), dažādas pārnesuma tīkla daļas zaudē sinhronizāciju, bieži dēļ kaut kura tīkla daļas īstermiņa slēguma.

Abos gadījumos caur tīklu plūst fāzes nobīdes strāvas, ko jāizolē līdzstrāvas izolatoriem. Šīs situācijas rada būtiskas grūtības enerģijas sistēmai, jo fāzes nobīde var radīt augstās īstermiņa strāvas un spriegumus, kas prasa, lai līdzstrāvas izolatori efektīvi apstrādātu šīs ārkārtas situācijas.

Galvenie punkti:

• Scenārijs 1 (kreisā attēla puse): Ģeneratora nepareizi pieslēdzas tīklam, radot fāzes nobīdi.

• Scenārijs 2 (labā attēla puse): Dažādas pārnesuma tīkla daļas zaudē sinhronizāciju, bieži dēļ kaut kura tīkla daļas īstermiņa slēguma, radot fāzes nobīdi.

• Fāzes nobīdes strāvas: Abos scenārijos caur tīklu plūst fāzes nobīdes strāvas.

• Līdzstrāvas izolatora prasības: Līdzstrāvas izolatoriem jāizolē šīs fāzes nobīdes strāvas, lai nodrošinātu sistēmas stabilitāti un drošību.

Pārslēgšana starp ģeneratoru un sistēmu

Izmantojot sprieguma paaugstināšanas transformatoru, pārslēgšana starp ģeneratoru un enerģijas sistēmu var notikt gan augstsprieguma (HV) transformatora pusē, gan vidusprieguma (MV) transformatora pusē. Šī pārslēgšana var notikt ne tikai sistēmas defektu vai elektrostacijas trieciena laikā, bet arī sinhronizācijas un desinhronizācijas laikā.

Nesaskaņotas fāzes stāvokļa smagumu nosaka:

• Fāzes leņķa atšķirība: Jo lielāka ir fāzes leņķa atšķirība starp ģeneratoru un tīklu, jo smagāks ir nesaskaņotas fāzes stāvoklis.

• Rotorā eksitācijas stāvoklis: Ķermeņa rotorā esošā eksitācijas līmenis arī ietekmē nesaskaņotas fāzes stāvokļa smagumu. Parasti eksitācijas kontroles sistēma ātri samazina rotora magnētiskā lauka stiprumu, lai minimizētu nesaskaņotas fāzes stāvokļa ietekmi.

Lai risinātu šīs problēmas, elektrostacijas ir aprīkotas ar dažādiem aizsardzības un kontrolēšanas ierīcēm:

• Nesaskaņotas fāzes aizsardzības ierīces: Tas uzsver un novērš ģeneratora sinhronizācijas zaudēšanu ar tīklu.

• Sinhronizācijas pārbaudes ierīces: Tas nodrošina, ka ģeneratoru pareizi pieslēdz tīklam, novēršot nesaskaņotas fāzes stāvokli.

• Sinhronizācijas kontroles aprīkojums: Tas palīdz sasniegt gludu sinhronizāciju starp ģeneratoru un tīklu.

4. diagramma parāda šo tipisko izkārtojumu, attēlojot savienojumu starp sprieguma paaugstināšanas transformatoru, ģeneratoru un enerģijas sistēmu, kā arī saistīto aizsardzības un kontrolēšanas ierīču konfigurāciju.

Galvenie punkti:

• Pārslēgšanas vieta: Pārslēgšana starp ģeneratoru un enerģijas sistēmu var notikt gan augstsprieguma (HV) transformatora pusē, gan vidusprieguma (MV) transformatora pusē.

• Nesaskaņotas fāzes stāvokļi: Nesaskaņotas fāzes stāvokļa smagumu nosaka fāzes leņķa atšķirība un rotorā eksitācijas stāvoklis.

• Aizsardzības un kontrolēšanas ierīces: Elektrostacijas ir aprīkotas ar nesaskaņotas fāzes aizsardzības, sinhronizācijas pārbaudes ierīcēm un sinhronizācijas kontroles aprīkojumu, lai nodrošinātu drošu un uzticamu pārslēgumu.

2-Pārslēgšana starp divām sistēmām:

Pārslēgšana starp divām enerģijas sistēmām parasti notiek situācijās ar enerģijas nelīdzsvarotību un sistēmas nestabilitāti. Piemēri attiecas uz lielu sistēmas traucējumiem, sistēmas atjaunošanas situācijām un dēļ aizsardzības sistēmu nepareizas darbības.

Vairākām svarīgākām pārnesuma līnijām var būt pievienotas nesaskaņotas fāzes blokādes aizsardzības sistēmā un/vai var tikt piemērotas speciālas sistēmas plašākas aizsardzības, lai novērstu sistēmu sadalīšanos smagās nesaskaņotas fāzes stāvokļos.

Nesaskaņotas fāzes parādību secinājumi:

• Normatīvie nesaskaņotas fāzes strāvas ir piedāvāti kā 25% no normatīvā īstermiņa slēguma strāvas. Ekonomisku un statistiku apsvērumu dēļ, minimaļie TRV analīzes virsūdeni ir piedāvāti: RV 2.0 p.u. un pārsprādzenis 25%.

• Kā sistēmas sadalīšanās notiek ar gaisa līniju kaskādējošu triecieniem, tādējādi palielinot sistēmas impedanci, maksimālā vērtība 25% no normatīvā īstermiņa slēguma strāvas šķiet saprātīga pat šodien. Maksimālā nesaskaņotas fāzes strāvas vērtība ir svarīgs parametrs augstsprieguma līdzstrāvas izolatoru spējas.

• Lieli traucējumi rāda nesaskaņotas fāzes leņķus, kas daudz lielāki par 105 grādiem līdz 115 grādiem, kas saistīti ar TRV virsūdeni standartos. Tas attiecas gan uz radālajiem, gan tīkla tīkliem; tomēr, vēsturiski notikumi liecina, ka lieli nesaskaņotas fāzes leņķi var notikt vienlaikus ar zemu darbības spriegumu. Liela nesaskaņotas fāzes leņķa un zema darbības sprieguma kombinācija dod TRV virsūdens vērtības, kas līdzīgas standartos minētajām situācijām ar relatīvi zemu nesaskaņotas fāzes leņķi un normatīvu spriegumu (maksimāls darbības spriegums).

• Pārnesuma sistēmas līdzstrāvas izolatori, kas tiek izmantoti, lai pieslēgtu vai atslēgtu parastus enerģijas avotus, var tikt pakļauti arī nesaskaņotas fāzes pārslēgumam. La