Peralihan arus yang tidak sefase dalam Pemutus Litar Voltan Tinggi

Apabila dua bahagian rangkaian elektrik dengan voltan operasi yang sama disambungkan, fenomena pemindahan fasa berlaku jika sumber setara mereka mempunyai sudut fasa yang berbeza, dengan sebahagian atau semua fasa berada 180° tidak sefasa. Semasa operasi pemindahan, pemutus litar menghadapi voltan sumber dengan sudut fasa yang berbeza, menyebabkan hadiran arus fasa terpisah dalam sambungan. Arus-arus ini mesti diputuskan secara boleh dipercayai oleh pemutus litar di kedua-dua sisi sambungan.

Secara khusus, perbezaan sudut fasa antara vektor berputar yang mewakili voltan sumber menghasilkan bentuk gelombang voltan seketika yang tidak seiras, menyebabkan arus dan tegangan sementara yang signifikan pada masa pemindahan. Untuk voltan pemulihan sementara (TRV), tugas pemindahan ini ditandai oleh sumber kuasa aktif di kedua-dua sisi pemutus litar, meningkatkan kerumitan dan cabaran operasi pemindahan.

Seperti yang ditunjukkan dalam Gambaraj 1, andaikan sumber kuasa S1 dan S2 mewakili dua sumber dengan sudut fasa yang berbeza. Apabila pemutus litar beralih antara dua sumber ini, perbezaan sudut fasa boleh menyebabkan peningkatan yang ketara dalam arus sementara, menambah beban pemutusan yang lebih besar pada pemutus litar. Oleh itu, pemutus litar mesti mempunyai keupayaan yang mencukupi untuk mengendalikan keadaan-keadaan tekanan tinggi ini, memastikan operasi pemindahan yang selamat dan boleh dipercayai.

Ringkasan Titik Utama

• Pemindahan Fasa: Berlaku apabila beralih antara dua sumber dengan sudut fasa yang berbeza.

• Arus Sementara: Arus sementara yang signifikan dihasilkan akibat perbezaan sudut fasa.

• Voltan Pemulihan Sementara (TRV): Tugas pemindahan melibatkan sumber kuasa aktif di kedua-dua sisi pemutus litar, meningkatkan kerumitan.

• Keperluan Pemutus Litar: Pemutus litar mesti mampu mengendalikan keadaan tekanan tinggi untuk memastikan operasi pemindahan yang selamat dan boleh dipercayai.

Dalam tugas pemindahan kesalahan yang telah dibincangkan sebelumnya, komponen Voltan Pemulihan Sementara (TRV) pada sisi beban akhirnya merosot menjadi sifar. Walau bagaimanapun, dalam pemindahan fasa, komponen TRV pada sisi S2 merosot secara beransur-ansur kepada voltan pemulihan frekuensi kuasa (RV) sumber S2. Seperti yang ditunjukkan dalam Gambaraj 2, andaikan perbezaan fasa voltan antara dua sumber adalah 90°, dan reaktor pendek sirkuit mempunyai rintangan yang sama.

Oleh itu, ciri utama operasi pemindahan fasa adalah puncak TRV yang sangat tinggi, manakala kadar peningkatan voltan restriking (RRRV) dan arus kekal relatif sederhana. Mengingat bahawa puncak TRV dalam keadaan pemindahan fasa adalah yang tertinggi di antara semua operasi pemindahan, ia biasanya digunakan sebagai ukuran untuk menilai keadaan pemindahan kompleks lain, seperti membersihkan kesalahan pada garis transmisi jarak jauh atau mengendalikan kesalahan pada garis bersiri-kompensasi.

Ringkasan Titik Utama:

• TRV Sisi Beban: Dalam semua kes, komponen TRV pada sisi beban merosot menjadi sifar. TRV Sisi S2 dalam Pemindahan Fasa: Merosot kepada voltan pemulihan frekuensi kuasa (RV) sumber S2.

• Puncak TRV: Sangat tinggi dalam pemindahan fasa.

• RRRV dan Arus: Kekal relatif sederhana.

• Standard Rujukan: Puncak TRV dalam keadaan pemindahan fasa adalah yang tertinggi, menjadikannya rujukan biasa untuk menilai keadaan pemindahan kompleks lain.

Ciri-ciri TRV dalam Pemindahan Fasa

Dalam skenario pemindahan kesalahan yang telah dibincangkan sebelumnya, komponen Voltan Pemulihan Sementara (TRV) pada sisi beban merosot menjadi sifar dalam semua kes. Walau bagaimanapun, dalam pemindahan fasa, komponen TRV pada sisi S2 merosot kepada voltan pemulihan frekuensi kuasa (RV) sumber S2. Tingkah laku ini ditunjukkan dalam Gambaraj 2, di mana andaikan perbezaan fasa voltan antara dua sumber adalah 90°, dan reaktor pendek sirkuit dianggap sama.

Penerangan Refined

Dalam skenario pemindahan kesalahan yang telah dibincangkan sebelumnya, komponen Voltan Pemulihan Sementara (TRV) pada sisi beban sentiasa merosot menjadi sifar. Walau bagaimanapun, dalam pemindahan fasa, komponen TRV pada sisi S2 merosot kepada voltan pemulihan frekuensi kuasa (RV) sumber S2. Seperti yang ditunjukkan dalam Gambaraj 2, ini mengandaikan perbezaan fasa 90° antara dua sumber kuasa dan reaktor pendek sirkuit yang sama.

Oleh itu, ciri-ciri utama operasi pemindahan fasa adalah:

• Puncak TRV Sangat Tinggi: Nilai puncak TRV jauh lebih tinggi berbanding mod pemindahan lain.

• RRRV dan Arus Sederhana: Kadar peningkatan voltan restriking (RRRV) dan aras arus kekal sederhana, walaupun puncak TRV yang tinggi.

Mengingat bahawa puncak TRV dalam keadaan pemindahan fasa adalah yang tertinggi di antara semua mod pemindahan, situasi ini sering digunakan sebagai rujukan untuk menilai keadaan pemindahan khas lain, seperti:

• Membersihkan kesalahan pada garis transmisi panjang

• Mengendalikan kesalahan pada garis bersiri-kompensasi

Ringkasan Titik Utama:

• TRV Sisi Beban: Sentiasa merosot menjadi sifar dalam semua skenario pemindahan kesalahan.

• S2-side TRV in Phase Displacement: Merosot kepada voltan pemulihan frekuensi kuasa (RV) sumber S2.

• Puncak TRV: Sangat tinggi dalam pemindahan fasa.

• RRRV dan Arus: Kekal relatif sederhana.

• Standard Rujukan: Puncak TRV dalam keadaan pemindahan fasa adalah yang tertinggi, menjadikannya ukuran biasa untuk menilai keadaan pemindahan kompleks lain.

Gambaraj 3 menunjukkan dua skenario yang boleh menyebabkan keadaan pemindahan fasa. Dalam skenario pertama (gambar kiri), generator secara tidak sengaja disambungkan ke grid oleh pemutus litar pada sudut fasa yang salah. Dalam skenario kedua (gambar kanan), bahagian-bahagian berbeza dalam rangkaian transmisi kehilangan sinkron, sering disebabkan oleh pendek sirkuit yang berlaku di suatu tempat dalam rangkaian.

Dalam kedua-dua kes, arus fasa terpisah mengalir melalui rangkaian, yang mesti diputuskan secara boleh dipercayai oleh pemutus litar. Situasi-situasi ini membawa cabaran yang signifikan kepada sistem kuasa, kerana pemindahan fasa boleh mengakibatkan arus dan voltan sementara yang tinggi, memerlukan pemutus litar untuk mengendalikan keadaan-keadaan ekstrem ini dengan efektif.

Ringkasan Titik Utama:

• Skenario 1 (Gambar Kiri): Sebuah generator disambungkan ke grid pada sudut fasa yang salah, menyebabkan pemindahan fasa.

• Skenario 2 (Gambar Kanan): Bahagian-bahagian berbeza dalam rangkaian transmisi kehilangan sinkron, biasanya disebabkan oleh pendek sirkuit, menyebabkan pemindahan fasa.

• Arus Fasa Terpisah: Dalam kedua-dua skenario, arus fasa terpisah mengalir melalui rangkaian.

• Keperluan Pemutus Litar: Pemutus litar mesti memutuskan arus fasa terpisah ini secara boleh dipercayai untuk mengekalkan kestabilan dan keselamatan sistem.

Pemindahan Antara Generator dan Sistem

Apabila menggunakan transformator step-up, pemindahan antara generator dan sistem kuasa boleh berlaku di sisi voltan tinggi (HV) atau sisi voltan sederhana (MV) transformator. Pemindahan ini boleh berlaku tidak hanya semasa kesalahan sistem atau perjalanan pembangkit kuasa, tetapi juga semasa sinkronisasi dan desinkronisasi.

Kecerunan keadaan tidak sefasa bergantung pada:

• Perbezaan Sudut Fasa: Semakin besar perbezaan sudut fasa antara generator dan grid, semakin cerun keadaan tidak sefasa.

• Keadaan Penggerakan Rotor: Tahap penggerakan dalam rotor generator juga mempengaruhi kecerunan keadaan tidak sefasa. Biasanya, sistem kawalan penggerakan akan mengurangkan kekuatan medan magnet rotor dengan cepat untuk mengurangkan impak keadaan tidak sefasa.

Untuk mengatasi cabaran-cabaran ini, pembangkit kuasa dilengkapi dengan pelbagai peranti perlindungan dan kawalan:

• Peranti Perlindungan Out-of-Step: Ini mendeteksi dan mencegah generator daripada kehilangan sinkron dengan grid.

• Peranti Periksa Sinkronisasi: Ini memastikan generator disambungkan ke grid pada sudut fasa yang betul, mencegah keadaan tidak sefasa.

• Perlengkapan Kawalan Sinkronisasi: Ini membantu mencapai sinkronisasi yang lancar antara generator dan grid.

Gambaraj 4 menunjukkan susunan tipikal ini, menunjukkan sambungan antara transformator step-up, generator, dan sistem kuasa, serta konfigurasi peranti perlindungan dan kawalan yang berkaitan.

Ringkasan Titik Utama:

• Lokasi Pemindahan: Pemindahan antara generator dan sistem kuasa boleh berlaku di sisi voltan tinggi (HV) atau sisi voltan sederhana (MV) transformator step-up.

• Keadaan Tidak Sefasa: Kecerunan keadaan tidak sefasa bergantung pada perbezaan sudut fasa dan keadaan penggerakan rotor.

• Peranti Perlindungan dan Kawalan: Pembangkit kuasa dilengkapi dengan peranti perlindungan out-of-step, peranti periksa sinkronisasi, dan perlengkapan kawalan sinkronisasi untuk memastikan operasi pemindahan yang selamat dan boleh dipercayai.

2-Pemindahan antara Dua Sistem:

Pemindahan antara dua sistem kuasa biasanya berlaku dalam situasi dengan ketidakseimbangan kuasa dan ketidakstabilan sistem. Contoh merujuk kepada gangguan sistem yang besar, situasi semasa pemulihan sistem, dan akibat kesalahan operasi sistem perlindungan.

Laluan transmisi yang lebih penting mungkin dilengkapi dengan blok tidak sefasa dalam sistem perlindungan mereka dan/atau perlindungan sistem seluruh mungkin diterapkan untuk mencegah pemisahan sistem dalam keadaan tidak sefasa yang serius.

Kesimpulan fenomena tidak sefasa:

• Arus tidak sefasa yang ditetapkan telah dicadangkan untuk menjadi 25% daripada arus pendek sertakan. Berdasarkan alasan ekonomi dan statistik, nilai puncak minimum dari analisis TRV telah dicadangkan: RV 2.0 p.u. dan over shoot 25%.

• Seiring dengan pemisahan sistem yang datang dengan pemutusan bertingkat laluan udara dan kenaikan rintangan sistem, nilai maksimum 25% daripada arus pendek sertakan kelihatan masuk akal, walaupun hari ini. Nilai maksimum arus tidak sefasa adalah parameter penting untuk keupayaan pemutus litar voltan tinggi.

• Gangguan besar menunjukkan sudut tidak sefasa yang jauh lebih besar daripada nilai 105 derajat hingga 115 derajat yang dikaitkan dengan nilai puncak TRV dalam piawaian. Ini berlaku baik untuk rangkaian radial mahupun meshed; namun, peristiwa sejarah telah menunjukkan bahawa sudut tidak sefasa yang besar mungkin berlaku pada masa yang sama dengan voltan operasi rendah. Gabungan sudut tidak sefasa yang besar dan voltan operasi rendah menghasilkan nilai puncak TRV yang serupa dengan yang disebutkan dalam piawaian untuk situasi dengan sudut tidak sefasa yang relatif rendah dan voltan sertakan (voltan operasi maksimum).

• Pemutus litar sistem transmisi yang digunakan untuk menyambung atau memutuskan pembangkit kuasa konvensional mungkin juga mengalami pemindahan tidak sefasa. Untuk memutuskan pembangkit kuasa semasa ayunan kuasa yang tidak stabil, pertimbangan yang sama seperti untuk pemisahan sistem adalah berlaku, walaupun dengan perhatian terhadap kemungkinan bahawa keadaan ujian kesalahan yang terbatas oleh transformer perlu ditentukan.

• Untuk memutuskan pembangkit kuasa akibat sinkronisasi yang salah, syarat dan keperluan yang serupa seperti yang dinyatakan untuk pemutus litar generator voltan sederhana adalah berlaku, dan simulasi diperlukan untuk menilai sama ada reka bentuk dapat memenuhi tugas. Simulasi peristiwa tersebut harus termasuk masa respons sistem perlindungan, fenomena penurunan voltan generator, dan percepatan/perlahatan rotor untuk mengenal pasti sama ada arus tidak sefasa dan TRV selepas sinkronisasi palsu generator mencakupi syarat yang ditetapkan oleh pengguna, contohnya 180 derajat.