روش‌های کاهش فشار بیش از حد در شبکه‌های انتقال الکتریکی با ولتاژ بسیار بالا
درج سریع راکتورهای شونت
هدف:
راکتورهای شونت اصلی برای جبران ظرفیت خطوط انتقال بلند استفاده می‌شوند که می‌تواند منجر به بیش‌فشاری و مشکلات توان راکتیو شود. آنها با اتصال، مزیت ثانویه‌ای در کاهش بیش‌فشاری تبادلی ارائه می‌دهند، اما این معمولاً دلیل اصلی نصب آنها توسط شرکت‌های برق نیست. اهداف اصلی راکتورهای شونت شامل موارد زیر است:
جبران ظرفیت: خطوط انتقال بلند دارای ظرفیت قابل توجهی هستند، به خصوص در سطح ولتاژ بسیار بالا (EHV). این ظرفیت می‌تواند منجر به بیش‌فشاری، به ویژه در شرایط بار کم یا زمانی که خط باز است. راکتورهای شونت با ارائه بار راکتیو که اثرات ظرفیتی را جبران می‌کند، به کاهش این بیش‌فشاری کمک می‌کنند.
کاهش بیش‌فشاری تبادلی: اگرچه این امر هدف اصلی نیست، راکتورهای شونت می‌توانند بیش‌فشاری تبادلی را نیز کاهش دهند. هنگامی که مداربر قطع یا بسته می‌شود، فشارهای موقت می‌توانند رخ دهند. راکتورهای شونت می‌توانند برخی از این فشارهای موقت را جذب کنند و بنابراین مقدار بیش‌فشاری را کاهش دهند.
کاربرد:
راکتورهای شونت معمولاً در زیرстанسیون‌ها در طول خطوط انتقال بلند، به ویژه در سیستم‌های EHV که اثر ظرفیتی بیشتر است، نصب می‌شوند.
آنها معمولاً فقط برای کاهش بیش‌فشاری تبادلی نصب نمی‌شوند زیرا اقدامات دیگر (مانند مقاومت‌های بسته یا بسته کنترل‌شده) برای این هدف خاص موثرتر هستند.
مقاومت‌های بسته
هدف:
مقاومت‌های بسته برای محدود کردن افزایش فشار در سمت گیرنده یک خط انتقال هنگام تغذیه استفاده می‌شوند. هدف اصلی نگه داشتن فشار در حد مجاز، معمولاً حدود ۲ واحد پر (p.u.)، برای جلوگیری از خسارت تجهیزات و حفظ پایداری سیستم است.
عملکرد:
هنگامی که یک خط انتقال تغذیه می‌شود، جریان ناگهانی می‌تواند منجر به افزایش قابل توجه فشار در سمت گیرنده شود که منجر به شرایط بیش‌فشاری می‌شود.
مقاومت‌های بسته در طی عملیات بسته به صورت موقت در سری با مداربر متصل می‌شوند. آنها جریان اولیه را محدود می‌کنند و هرگونه ترانزیانت را میرا می‌کنند، بنابراین جلوگیری می‌کنند تا فشار بیش از ۲ p.u. نشود.
پس از میرا شدن ترانزیانت‌ها، مقاومت‌ها دور زده می‌شوند و خط به طور عادی عمل می‌کند.
مزایا:
محدود کردن فشار: فشار سمت گیرنده را در حدود ایمن نگه می‌دارد، تجهیزات را محافظت می‌کند و عملکرد پایدار را تضمین می‌کند.
کاهش ترانزیانت: میزان بیش‌فشاری تبادلی را کاهش می‌دهد که در سیستم‌های EHV می‌تواند مهم باشد.
بسته پله‌ای تأخیری
اصول:
بسته پله‌ای تأخیری شامل بسته فاز‌های جداگانه یک مداربر سه‌فازی با یک تأخیر نیم‌دور است. ایده این است که ترانزیانت‌های فاز اول قبل از بسته شدن فاز بعدی میرا شوند، بنابراین احتمال بروز بیش‌فشاری‌های شدید کاهش می‌یابد.
عملکرد:
در یک سیستم سه‌فازی، هر فاز به صورت متوالی بسته می‌شود، با تأخیر نیم‌دور (۱۰ میلی‌ثانیه در ۵۰ Hz یا ۸.۳۳ میلی‌ثانیه در ۶۰ Hz) بین هر فاز.
با تأخیر در بسته، ترانزیانت‌های تولید شده توسط فاز اول فرصت میرایی دارند قبل از تغذیه فاز بعدی. این میزان تجمعی ترانزیانت‌ها را کاهش می‌دهد و خطر بروز رویدادهای بیش‌فشاری را کمینه می‌کند.
مزایا:
میرایی ترانزیانت: اجازه می‌دهد ترانزیانت‌های فاز اول قبل از بسته شدن فاز بعدی میرا شوند، میزان کلی بیش‌فشاری را کاهش می‌دهد.
اجرای ساده: نیاز به سیستم‌های کنترل پیچیده ندارد، بنابراین یک روش نسبتاً ساده و اقتصادی برای کاهش بیش‌فشاری است.
فنرهای پایانه خط
هدف:
فنرهای پایانه خط در انتهای خطوط انتقال نصب می‌شوند تا در برابر بیش‌فشاری‌های ناشی از ضربه برق یا عملیات تبادلی محافظت کنند. آنها بیش‌فشاری‌ها را در نقاطی که نصب شده‌اند به سطح محافظ فنر محدود می‌کنند.
عملکرد:
فنرهای طراحی شده‌اند تا زمانی که بیش‌فشاری‌ها از یک آستانه خاص عبور می‌کنند، انرژی اضافی را از سیستم دور می‌کنند. آنها فشار را به سطح ایمن محدود می‌کنند و از خسارت تجهیزات و حفظ تمامیت سیستم انتقال جلوگیری می‌کنند.
معمولاً، فنرهای در هر دو سر خط انتقال (سر فرستنده و گیرنده) نصب می‌شوند. با این حال، آنها فقط بیش‌فشاری‌ها را در آن مکان‌های خاص محدود می‌کنند و محافظت در طول کل خط را ارائه نمی‌دهند.
مزایا:
محافظت از بیش‌فشاری: به طور مؤثر تجهیزات در پایانه‌های خط را در برابر بیش‌فشاری‌های ناشی از ضربه برق یا تبادلی محافظت می‌کند.
حفاظت متمرکز: محافظت متمرکز در نقاط بحرانی سیستم بدون نیاز به تجهیزات اضافی در طول کل خط ارائه می‌دهد.
بسته کنترل‌شده
اصول:
بسته کنترل‌شده یک روش پیشرفته می‌باشد که از یک کنترل‌کننده دینامیکی برای تحلیل فشار دیفرانسیل در دو طرف مداربر، پیش‌بینی نقاط حداقل فشار آینده و بسته مداربر در لحظه بهینه برای کاهش بیش‌فشاری استفاده می‌کند. کل فرآیند باید در کمتر از ۰.۵ ثانیه تکمیل شود تا مؤثر باشد.
عملکرد:
یک کنترل‌کننده دینامیکی به طور مداوم فشار دیفرانسیل در دو طرف مداربر را می‌رسد.
نقاط حداقل فشار را شناسایی می‌کند و پیش‌بینی می‌کند که نقاط حداقل آینده کی رخ می‌دهند.
سپس کنترل‌کننده مداربر را در نقطه حداقل فشار پیش‌بینی شده بسته می‌کند، به طوری که بسته در دوره فشار پایین رخ دهد و خطر بیش‌فشاری را کاهش دهد.
این روش نیاز به الگوریتم‌های کنترلی سریع و دقیق دارد، به همراه زمان‌بندی دقیق برای تضمین بسته مداربر در لحظه بهینه.
مزایا:
کاهش بیش‌فشاری: با بسته مداربر در نقطه بهینه فشار، بسته کنترل‌شده میزان بیش‌فشاری را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد.
بهبود پایداری سیستم: با جلوگیری از فشارهای بیش از حد در طی تغذیه خط، به پایداری سیستم کمک می‌کند.
تکنولوژی پیشرفته: راه‌حلی پیشرفته‌تر و موثرتر نسبت به روش‌های سنتی مانند بسته پله‌ای تأخیری یا مقاومت‌های بسته ارائه می‌دهد.
پروفایل بیش‌فشاری در خطوط بلند EHV
نمودار نشان‌دهنده پروفایل بیش‌فشاری در یک خط بلند EHV مؤثر بودن گزینه‌های مختلف محدود کردن بیش‌فشاری را نشان می‌دهد. هر روش تأثیر خاص خود را بر سطوح بیش‌فشاری دارد و انتخاب روش بستگی به نیازهای خاص سیستم دارد.
درج سریع راکتورهای شونت: بیش‌فشاری‌های ناشی از ظرفیت خط و کاهشی در بیش‌فشاری تبادلی ارائه می‌دهد.
مقاومت‌های بسته: فشار سمت گیرنده را به ۲ p.u. محدود می‌کند و به طور مؤثر بیش‌فشاری‌ها را در طی تغذیه خط کنترل می‌کند.
بسته پله‌ای تأخیری: با اجازه میرایی ترانزیانت‌ها بین بسته فاز‌ها، اثر تجمعی ترانزیانت‌ها را کاهش می‌دهد.
فنرهای پایانه خط: پایانه‌های خط را در برابر بیش‌فشاری محافظت می‌کند اما محافظت در طول کل خط را ارائه نمی‌دهد.
بسته کنترل‌شده: با بسته مداربر در نقطه بهینه فشار، کنترل مؤثری بر بیش‌فشاری‌های ترانزیانت ارائه می‌دهد.
هر یک از این روش‌ها می‌توانند به طور جداگانه یا ترکیبی برای دستیابی به محدود کردن مورد نظر بیش‌فشاری در خطوط بلند EHV استفاده شوند، بسته به نیازها و محدودیت‌های خاص سیستم.
