דרכים להפחתת מתח יתר במעברי מתג בזרם עילאיremely High Voltage (EHV)
הכנסת מבעיטים צדדיים מהירה
מטרה:
מבעיטים צדדיים משמשים בעיקר לפיצוי על הקיבוליות של קווי העברה ארוכים, שיכולים לגרום לתחום יתר ובעיות של כוח ריאקטיבי. הם מספקים תועלת נוספת בהפחתת תחום היתר בפעולה, אך זה אינו בדרך כלל הסיבה העיקרית להתקנתם על ידי חברות החשמל. המטרות העיקריות של מבעיטים צדדיים כוללות:
פיצוי קיבוליות: קווי העברה ארוכים מכילים קיבוליות משמעותית, במיוחד ברמות מתח גבוה מאוד (EHV). קיבוליות זו יכולה לגרום לתחום יתר, במיוחד בתנאי עומס קל או כאשר הקו פתוח. מבעיטים צדדיים עוזרים להפחית את תחום היתר הזה על ידי מתן עומס ריאקטיבי שמגביר את השפעות הקיבוליות.
הפחתת תחום היתר בפעולה: אם כי לא המטרה העיקרית, מבעיטים צדדיים יכולים גם להפחית תחום יתר בפעולה. כאשר מתג חשמלי נפתח או מתכנס, יכולים להתרחש תחום יתר טרנסינטיים. מבעיטים צדדיים יכולים לספוג חלק מהטרנסינטיים הללו, ובכך להפחית את הגודל של תחום היתר.
יישום:
מבעיטים צדדיים מותקנים בדרך כלל בתחנות התחברות לאורך קווי העברה ארוכים, במיוחד במערכות EHV שבהן השפעת הקיבוליות יותר ניכרת.
הם בדרך כלל אינם מוספים רק כדי להפחית תחום יתר בפעולה כי אמצעים אחרים (כמונגדי סגירה או סגירה מבוקרת) הם יעילים יותר למטרה זו.
נגדי סגירה
מטרה:
נגדי סגירה משמשים להגבלה של עלייה במתח בקצה המקבל של קו העברה כשהוא מופעל. המטרה העיקרית היא לשמור על המתח בתוך גבולות מקובלים, בדרך כלל סביב 2 יחידות (p.u.), למנוע נזק לציוד ולצורך יציבות המערכת.
פעולת:
כאשר קו העברה מופעל, זרם פתאומי יכול לגרום לעלייה משמעותית במתח בקצה המקבל, מה שגורם לתנאי תחום יתר.
נגדי סגירה מחוברים באופן זמני בשורה עם המתג במהלך פעולת הסגירה. הם מגבילים את ההשראה הראשונית של הזרם ומפחיתים כל טרנסינטיים שנוצרים, ובכך מונעים מהמתח לעלות מעל 2 p.u.
כשהטרנסינטיים נעלמים, הנגדים מypassed, והקו פועל בצורה נורמלית.
יתרונות:
הגבלת מתח: שומר על המתח בקצה המקבל בגבולות בטוחים, מגן על הציוד ומבטיח פעולה יציבה.
הפחתת טרנסינטיים: מפחית את הגודל של תחום יתר בפעולה, מה שיכול להיות חשוב במיוחד במערכות EHV.
סגירה מפוצלת של קטבים
עקרון:
סגירת קטבים מפוצלת כוללת סגירת הקטבים הפרטיים של מתג שלושה פאזות אחת לחצי מחזור. הרעיון הוא לאפשר לטרנסינטיים של הפאזה הראשונה להתכלה לפני שהפאזה הבאה נסגרת, ובכך להפחית את הסיכוי להתפרצות חמורה של תחום יתר.
פעולת:
במערכת שלושה פאזות, כל פאזה נסגרת באופן סדרתי, עם דילוג של חצי מחזור (10 מ"ש ב-50 Hz או 8.33 מ"ש ב-60 Hz) בין כל פאזה.
באמצעות סגירה מפוצלת, הטרנסינטיים שנוצרים על ידי הפאזה הראשונה מקבלים זמן להתכלה לפני שהפאזה הבאה מופעלת. זה מפחית את האפקט המצטבר של הטרנסינטיים וממזער את הסיכון להתפרצות של תחום יתר.
יתרונות:
הכלה של טרנסינטיים: מאפשר לטרנסינטיים של הפאזה הראשונה להתכלה לפני שהפאזה הבאה נסגרת, מפחית את החומרה הכוללת של תחום יתר.
הישג פשוט: לא דורש מערכות בקרה מורכבות, מה שהופך אותו לשיטה יחסית פשוטה וקosti-effective לפיזור תחום יתר.
מדחיסי קצה קו
מטרה:
מדחיסי קצה קו מותקנים בסוף קווי העברה כדי להגן על תחום יתר שנגרמים על ידי פגיעות ברק או פעולות סגירה. הם מגבילים את תחום היתר במקום שבו הם מותקנים לרמה המוגנת של המדחס.
פעולת:
מדחסים מתוכנים להעביר אנרגיה עודפת מהמערכת כשתחום היתר עולה מעל סף מסוים. הם מגבילים את המתח לרמה בטוחה, למנוע נזק לציוד ולשמור על שלמות מערכת ההעברה.
בדרך כלל, מדחסים מוקמים בשני קצות הקו (קצוות המשלוח והקבל). עם זאת, הם מגבילים את תחום היתר רק במקומות ספציפיים אלו ולא מספקים הגנה לאורך כל אורך הקו.
יתרונות:
הגנה על תחום יתר: מגן בצורה יעילה על הציוד בקצוות הקו מתחום יתר שנגרמים על ידי ברק או סגירה.
הגנה ממוקדת: מספק הגנה ממוקדת בנקודות קריטיות במערכת ללא צורך בציוד נוסף לאורך כל הקו.
סגירה מבוקרת
עקרון:
סגירה מבוקרת היא אמצעי התמודדות מתקדם שמשתמש בשלטן דינמי לנתח את המתח הדיפרנציאלי על המתג, לחזות מינימום מתח עתידי ולהסגור את המתג ברגע האופטימלי להפחתת תחום היתר. כל התהליך חייב להיעשות תוך פחות מ-0.5 שניות כדי להיות יעיל.
פעולת:
שלטן דינמי מפקח באופן מתמיד על ההבדל במתח על המתג.
זה מזהה את נקודות המינימום של המתח ומחזיר מתי יקרו מינימומים עתידיים.
השלטן אז מסגר את המתג בנקודה המינימלית המחזויה, ומבטיח שהסגירה תתרחש במהלך תקופה של מתח נמוך ומפחיתה את הסיכון לתחום יתר.
שיטה זו דורשת אלגוריתמים שליטה מהירים ומדויקים, כמו גם דיוק מדויק כדי לוודא שהמתג מסגר בזמן האופטימלי.
יתרונות:
הצטמצמות תחום יתר: על ידי סגירת המתג בנקודה האופטימלית של המתח, סגירה מבוקרת מפחיתה באופן משמעותי את הגודל של תחום היתר.
שיפור יציבות המערכת: מסייע לשמור על יציבות המערכת על ידי מניעת עליות מתח מופרזות במהלך מפעיל קו.
טכנולוגיה מתקדמת: מציעה פתרון מתקדם ויעיל יותר לעומת שיטות מסורתיות כמו סגירה מפוצלת של קטבים או נגדי סגירה.
פרופיל תחום יתר בקווים ארוכים של מתח גבוה מאוד
האיור המציג את פרופיל תחום היתר בקווים ארוכים של מתח גבוה מאוד מדגים את יעילות אופציות שונות להגבלת תחום יתר. לכל שיטה יש השפעה משלה על רמות תחום היתר, והבחירה בשיטה תלויה בדרישות הספציפיות של המערכת.
הכנסת מבעיטים צדדיים מהירה: מפחיתת תחום יתר עקב קיבוליות הקו ומספקת הפחתה מסוימת בתחום היתר בפעולה.
נגדי סגירה: מגבילים את המתח בקצה המקבל ל-2 p.u., ושולטים באופן יעיל בתחום יתר במהלך מפעיל קו.
סגירה מפוצלת של קטבים: מפחיתה את האפקט המצטבר של טרנסינטיים על ידי מתן להם זמן להתכלה בין סגירות פאזות.
מדחיסי קצה קו: מגינים על קצות הקו מתחום יתר אך לא מספקים הגנה לאורך כל הקו.
סגירה מבוקרת: מפחיתה תחום יתר על ידי סגירת המתג בנקודה האופטימלית של המתח, ומציעה שליטה יעילה ביותר על תחום יתר טרנסינטי.
כל אחת מהשיטות האלו יכולה לשמש בנפרד או בשילוב כדי להשיג את ההגבלת תחום היתר הנדרשת בקווים ארוכים של מתח גבוה מאוד, בהתאם לצרכים והגבלות הספציפיות של המערכת.
