Schakeloverspanningsbeheersingsmethoden in EHZ

Snelle Insluiting van Schakelreactoren

Doel:

Schakelreactoren worden voornamelijk gebruikt om de capaciteit van lange overlijnleidingen te compenseren, wat kan leiden tot overspanningen en problemen met reactieve vermogen. Ze bieden een secundair voordeel door de schakeloverspanningen te verlagen wanneer ze zijn aangesloten, maar dit is niet typisch de primaire reden waarom nutsbedrijven ze installeren. De hoofddoelen van schakelreactoren omvatten:

• Capaciteitscompensatie: Lange overlijnleidingen hebben een aanzienlijke capaciteit, vooral op Extra Hoog Spannings (EHS) niveaus. Deze capaciteit kan leiden tot overspanningen, vooral tijdens lichte belasting of wanneer de lijn open is. Schakelreactoren helpen deze overspanningen te verminderen door een reactief vermogen te leveren dat de capacitaire effecten tegenwerkt.

• Verlaging van Schakeloverspanningen: Hoewel dit niet het primaire doel is, kunnen schakelreactoren ook schakeloverspanningen verlagen. Wanneer een schakelaar opent of sluit, kunnen tijdelijke overspanningen optreden. Schakelreactoren kunnen een deel van deze tijdelijke toestanden absorberen, waardoor de magnitude van de overspanningen wordt verlaagd.

Toepassing:

• Schakelreactoren worden meestal geïnstalleerd in onderstations langs lange overlijnleidingen, vooral in EHS-systemen waar het capacitaire effect meer uitgesproken is.

• Ze worden niet gewoonlijk alleen toegevoegd om schakeloverspanningen te verlagen, omdat andere maatregelen (zoals sluitweerstanden of gecontroleerde sluiting) effectiever zijn voor dit specifieke doel.

Sluitweerstanden

Doel:

Sluitweerstanden worden gebruikt om de spanningstoename aan de ontvangende kant van een overlijnleiding te beperken wanneer deze wordt ingeschakeld. Het primaire doel is om de spanning binnen aanvaardbare grenzen, meestal rond 2 per unit (p.u.), te houden, om schade aan apparatuur te voorkomen en de systeemstabiliteit te waarborgen.

Werking:

• Wanneer een overlijnleiding wordt ingeschakeld, kan een plotselinge stroomstoot een significante spanningstoename aan de ontvangende kant veroorzaken, wat leidt tot overspanningstoestanden.

• Sluitweerstanden worden tijdelijk in serie met de schakelaar verbonden tijdens de sluitoperatie. Ze beperken de initiële stroomstoot en dempen eventuele resultaterende tijdelijke toestanden, waardoor wordt voorkomen dat de spanning 2 p.u. overschrijdt.

• Zodra de tijdelijke toestanden zijn afgenomen, worden de weerstanden omzeild en werkt de lijn normaal.

Voordelen:

• Spanningsbeperking: Houdt de spanning aan de ontvangende kant binnen veilige grenzen, beschermt apparatuur en zorgt voor stabiele bedrijfsvoering.

• Demping van Tijdelijke Toestanden: Vermindert de magnitude van schakeloverspanningen, wat bijzonder belangrijk kan zijn in EHS-systemen.

Gestage Polsluiting

Principe:

Gestage polssluiting betreft het sluiten van de individuele polen van een driefase schakelaar één halve cyclus uit elkaar. Het idee is om de tijdelijke toestanden in de eerste fase de kans te geven te verminderen voordat de volgende fase wordt gesloten, waardoor de kans op ernstige overspanningen wordt verkleind.

Werking:

• In een driefasesysteem wordt elke fase achtereenvolgens gesloten, met een vertraging van een halve cyclus (10 ms bij 50 Hz of 8,33 ms bij 60 Hz) tussen elke fase.

• Door de sluiting te verspreiden, krijgen de tijdelijke toestanden die door de eerste fase worden gegenereerd de tijd om af te nemen voordat de volgende fase wordt ingeschakeld. Dit vermindert het cumulatieve effect van tijdelijke toestanden en minimaliseert het risico op overspanningsevents.

Voordelen:

• Demping van Tijdelijke Toestanden: Staat tijdelijke toestanden van de eerste fase toe om af te nemen voordat de volgende fase wordt gesloten, waardoor de algehele ernst van overspanningen wordt verlaagd.

• Vereenvoudigde Implementatie: Vereist geen complexe controle systemen, waardoor het een relatief eenvoudige en kosteneffectieve methode is voor het beperken van overspanningen.

Lijnkoppelingsafschermers

Doel:

Lijnkoppelingsafschermers worden aan de einden van overlijnleidingen geïnstalleerd om bescherming te bieden tegen overspanningen veroorzaakt door blikseminslagen of schakeloperaties. Ze beperken de overspanningen op de punten waar ze zijn geïnstalleerd tot het beschermingsniveau van de afscheider.

Werking:

• Afscheiders zijn ontworpen om overtollige energie weg te geleiden van het systeem wanneer overspanningen een bepaald drempelniveau overschrijden. Ze klampen de spanning vast op een veilig niveau, waardoor schade aan apparatuur wordt voorkomen en de integriteit van het transmissiesysteem wordt gewaarborgd.

• Meestal worden afscheiders aan beide einden van de overlijnleiding (zend- en ontvangstterminals) geplaatst. Echter, ze beperken slechts overspanningen op die specifieke locaties en bieden geen bescherming langs de gehele lengte van de lijn.

Voordelen:

• Bescherming tegen Overspanningen: Beschermt effectief apparatuur aan de lijnterminals tegen overspanningen veroorzaakt door bliksem of schakeling.

• Gericht Bescherming: Biedt gerichte bescherming op cruciale punten in het systeem zonder de noodzaak voor extra apparatuur langs de gehele lijn.

Gecontroleerde Sluiting

Principe:

Gecontroleerde sluiting is een geavanceerde beperkingsmaatregel die gebruik maakt van een dynamische controller om de differentiële spanning over de schakelaar te analyseren, toekomstige spanningsminima te voorspellen en de schakelaar op het optimale moment te sluiten om overspanningen te minimaliseren. Het hele proces moet binnen minder dan 0,5 seconden worden voltooid om effectief te zijn.

Werking:

• Een dynamische controller monitort continu de spanningverschillen over de schakelaar.

• Het identificeert de minimumspanningspunten en voorspelt wanneer toekomstige minima zullen optreden.

• De controller sluit de schakelaar vervolgens op het voorspelde minimumspanningspunt, waardoor de sluiting plaatsvindt tijdens een laagspanningsperiode en het risico op overspanning wordt geminimaliseerd.

• Deze methode vereist snelle en nauwkeurige controlealgoritmen, evenals precieze timing om ervoor te zorgen dat de schakelaar op het optimale moment sluit.

Voordelen:

• Geminiimaliseerde Overspanningen: Door de schakelaar op het optimale spanningpunt te sluiten, vermindert gecontroleerde sluiting significant de magnitude van overspanningen.

• Verbeterde Systeemstabiliteit: Draagt bij aan de systeemstabiliteit door extreme spanningssprongen tijdens lijningeschakeling te voorkomen.

• Geavanceerde Technologie: Biedt een meer geavanceerde en effectieve oplossing vergeleken met traditionele methoden zoals gestage polssluiting of sluitweerstanden.

Overspanningsprofiel in EHS Lange Lijnen

De figuur die het overspanningsprofiel in een EHS lange lijn toont, demonstreert de effectiviteit van verschillende opties voor overspanningsbeperking. Elke methode heeft zijn eigen impact op de overspanningsniveaus, en de keuze van de methode hangt af van de specifieke eisen van het systeem.

• Snelle Insluiting van Schakelreactoren: Vermindert overspanningen door lijncapaciteit en biedt enige reductie in schakeloverspanningen.

• Sluitweerstanden: Beperkt de spanning aan de ontvangende kant tot 2 p.u., waardoor overspanningen effectief worden gecontroleerd tijdens lijningeschakeling.

• Gestage Polsluiting: Vermindert het cumulatieve effect van tijdelijke toestanden door ze de kans te geven af te nemen tussen fasesluitingen.

• Lijnkoppelingsafschermers: Beschermt de lijnterminals tegen overspanningen, maar biedt geen bescherming langs de gehele lijn.

• Gecontroleerde Sluiting: Minimaliseert overspanningen door de schakelaar op het optimale spanningpunt te sluiten, en biedt de meest effectieve controle over tijdelijke overspanningen.

Elk van deze methoden kan individueel of in combinatie worden gebruikt om de gewenste overspanningsbeperking in EHS lange lijnen te bereiken, afhankelijk van de specifieke behoeften en beperkingen van het systeem.