Metody łagodzenia przełączeniowych przepięć w sieciach EHV
Szybkie Wprowadzanie Reaktorów Szeregowych
Cel:
Reaktory szeregowe są przede wszystkim wykorzystywane do kompensacji pojemności długich linii przesyłowych, które mogą prowadzić do przepięć i problemów z reaktywną mocą. Dostarczają one dodatkowej korzyści poprzez redukcję przepięć przełącznikowych podczas podłączenia, ale to nie jest zwykle głównym powodem, dla którego przedsiębiorstwa energetyczne je instalują. Głównymi celami reaktorów szeregowych są:
Kompensacja Pojemności: Długie linie przesyłowe mają znaczną pojemność, zwłaszcza na poziomie nadzwyczaj wysokich napięć (EHV). Ta pojemność może powodować przepięcia, szczególnie w warunkach małego obciążenia lub gdy linia jest otwarta. Reaktory szeregowe pomagają zmniejszyć te przepięcia, dostarczając reaktywne obciążenie, które kontruje efekty pojemnościowe.
Redukcja Przepięć Przełącznikowych: Choć nie jest to główny cel, reaktory szeregowe mogą również zmniejszać przepięcia przełącznikowe. Gdy przerywacz otwiera się lub zamyka, mogą wystąpić przejściowe przepięcia. Reaktory szeregowe mogą absorbować niektóre z tych przejść, co zmniejsza ich natężenie.
Zastosowanie:
Reaktory szeregowe są zwykle montowane w stacjach przekształtniowych wzdłuż długich linii przesyłowych, zwłaszcza w systemach EHV, gdzie efekt pojemnościowy jest bardziej zauważalny.
Nie są one zwykle dodawane wyłącznie w celu zmniejszenia przepięć przełącznikowych, ponieważ inne środki (takie jak rezystory zamknięcia lub sterowane zamknięcie) są skuteczniejsze do tego konkretnego celu.
Rezystory Zamknięcia
Cel:
Rezystory zamknięcia są wykorzystywane do ograniczenia wzrostu napięcia na końcówce odbiorczej linii przesyłowej, gdy ta jest energizowana. Głównym celem jest utrzymanie napięcia w akceptowalnych granicach, zwykle około 2 jednostki per unit (p.u.), aby zapobiec uszkodzeniu sprzętu i zapewnić stabilność systemu.
Działanie:
Gdy linia przesyłowa jest energizowana, nagły przypływ prądu może spowodować znaczący wzrost napięcia na końcówce odbiorczej, prowadząc do warunków przepięcia.
Rezystory zamknięcia są tymczasowo podłączone szeregowo z przerywaczem podczas operacji zamknięcia. Ograniczają one początkowy przypływ prądu i tłumią wszelkie wynikające przejścia, zapobiegając przekroczeniu napięcia 2 p.u.
Po ustąpieniu przejść rezystory są omijane, a linia działa normalnie.
Korzyści:
Ograniczenie Napięcia: Utrzymuje napięcie na końcówce odbiorczej w bezpiecznych granicach, chroniąc sprzęt i zapewniając stabilne działanie.
Tłumienie Przejść: Zmniejsza natężenie przepięć przełącznikowych, co jest szczególnie ważne w systemach EHV.
Stopniowe Zamknięcie Faz
Zasada:
Stopniowe zamknięcie faz polega na zamknięciu indywidualnych faz trójfazowego przerywacza, z różnica pół cyklu między fazami. Idea polega na umożliwieniu rozproszeniu przejść w pierwszej fazie, zanim zostanie zamknięta kolejna faza, co zmniejsza prawdopodobieństwo poważnych przepięć.
Działanie:
W systemie trójfazowym każda faza jest zamknięta sekwencyjnie, z opóźnieniem pół cyklu (10 ms przy 50 Hz lub 8,33 ms przy 60 Hz) między fazami.
Przez stopniowe zamknięcie, przejścia generowane przez pierwszą fazę mają czas na osłabnięcie, zanim zostanie energizowana kolejna faza. To zmniejsza kumulatywny efekt przejść i minimalizuje ryzyko zdarzeń przepięciowych.
Korzyści:
Tłumienie Przejść: Pozwala na rozproszenie przejść z pierwszej fazy, zanim zostanie zamknięta kolejna faza, co zmniejsza ogólną nasilenie przepięć.
Prosta Implementacja: Nie wymaga skomplikowanych systemów sterowania, co czyni go stosunkowo prostym i kosztoszczęśliwym sposobem na łagodzenie przepięć.
Arrestery Terminalne Linii
Cel:
Arrestery terminalne linii są montowane na końcach linii przesyłowych, aby chronić przed przepięciami spowodowanymi uderzeniami piorunów lub operacjami przełączania. Ograniczają one przepięcia w punktach, w których są zainstalowane, do poziomu ochronnego arrestera.
Działanie:
Arrestery są zaprojektowane tak, aby odprowadzać nadmiarową energię z systemu, gdy przepięcia przekraczają określony próg. Zatrzymują napięcie na bezpiecznym poziomie, zapobiegając uszkodzeniom sprzętu i zapewniając integralność systemu przesyłowego.
Typowo, arrestery są umieszczane na obu końcach linii przesyłowej (terminalach nadawczych i odbiorczych). Jednak ograniczają one przepięcia tylko w tych określonych lokalizacjach i nie zapewniają ochrony wzdłuż całej długości linii.
Korzyści:
Ochrona Przed Przepięciami: Efektywnie chroni sprzęt na końcach linii przed przepięciami spowodowanymi uderzeniami piorunów lub operacjami przełączania.
Skierowana Ochrona: Zapewnia skupioną ochronę w kluczowych punktach systemu bez potrzeby dodatkowego sprzętu wzdłuż całej linii.
Sterowane Zamknięcie
Zasada:
Sterowane zamknięcie to zaawansowana metoda łagodzenia, która wykorzystuje dynamiczny kontroler do analizy różnicowego napięcia na przerywaczu, przewidywania przyszłych minimum napięcia i zamknięcia przerywacza w optymalnym momencie, aby zminimalizować przepięcia. Cały proces musi być zakończony w mniej niż 0,5 sekundy, aby był skuteczny.
Działanie:
Dynamiczny kontroler ciągle monitoruje różnicę napięcia na przerywaczu.
Identyfikuje punkty minimum napięcia i przewiduje, kiedy wystąpią przyszłe minimum.
Kontroler następnie zamyka przerywacz w przewidywanym punkcie minimum napięcia, zapewniając, że zamknięcie nastąpi podczas okresu niskiego napięcia i minimalizując ryzyko przepięcia.
Ta metoda wymaga szybkich i dokładnych algorytmów sterujących, a także precyzyjnego czasowania, aby upewnić się, że przerywacz zamyka się w optymalnym momencie.
Korzyści:
Minimalizacja Przepięć: Poprzez zamknięcie przerywacza w optymalnym punkcie napięcia, sterowane zamknięcie znacząco zmniejsza natężenie przepięć.
Poprawa Stabilności Systemu: Pomaga utrzymać stabilność systemu, zapobiegając nadmiernym przypływom napięcia podczas energizacji linii.
Zaawansowana Technologia: Oferuje bardziej sofistykowane i skuteczne rozwiązanie w porównaniu do tradycyjnych metod, takich jak stopniowe zamknięcie faz lub rezystory zamknięcia.
Profil Przepięć w Długich Liniach EHV
Wykres pokazujący profil przepięć w długiej linii EHV demonstruje skuteczność różnych opcji ograniczania przepięć. Każda metoda ma swój własny wpływ na poziomy przepięć, a wybór metody zależy od specyficznych wymagań systemu.
Szybkie Wprowadzanie Reaktorów Szeregowych: Redukuje przepięcia związane z pojemnością linii i zapewnia pewne zmniejszenie przepięć przełącznikowych.
Rezystory Zamknięcia: Ograniczają napięcie na końcówce odbiorczej do 2 p.u., efektywnie kontrolując przepięcia podczas energizacji linii.
Stopniowe Zamknięcie Faz: Redukuje kumulatywny efekt przejść, pozwalając im osłabnąć między zamknięciami faz.
Arrestery Terminalne Linii: Chronią końce linii przed przepięciami, ale nie zapewniają ochrony wzdłuż całej linii.
Sterowane Zamknięcie: Minimalizuje przepięcia, zamykając przerywacz w optymalnym punkcie napięcia, oferując najskuteczniejszą kontrolę nad przejściowymi przepięciami.
Każda z tych metod może być używana osobno lub w połączeniu, aby osiągnąć pożądane łagodzenie przepięć w długich liniach EHV, w zależności od specyficznych potrzeb i ograniczeń systemu.
