Övergångsspänningssänkande metoder i UHV

Snabb inmatning av shuntreaktorer

Syfte:

Shuntreaktorer används huvudsakligen för att kompensera för kapacitansen i långa överföringsledningar, vilket kan leda till överspänningar och reaktiv effektproblem. De ger ett sekundärt fördel genom att minska spänningshöjningen vid koppling, men detta är sällan den primära anledningen till att energiföretag installerar dem. De viktigaste målen med shuntreaktorer inkluderar:

• Kapacitanskompensation: Långa överföringsledningar har betydande kapacitans, särskilt på Extra Hög Spänning (EHS)-nivå. Denna kapacitans kan orsaka överspänningar, särskilt under lätta belastningsförhållanden eller när ledningen är öppen. Shuntreaktorer hjälper till att mildra dessa överspänningar genom att erbjuda en reaktiv last som motverkar de kapacitiva effekterna.

• Minska spänningshöjning vid koppling: Även om det inte är det primära syftet, kan shuntreaktorer också minska spänningshöjning vid koppling. När en strömbrytare öppnas eller stängs kan transitoriska överspänningar uppstå. Shuntreaktorer kan absorbera några av dessa transitoriska effekter, vilket minskar magnituden av överspänningarna.

Användning:

• Shuntreaktorer installeras vanligtvis vid understationer längs långa överföringsledningar, särskilt i EHS-system där kapacitanseffekten är mer uttalad.

• De läggs sällan endast för att minska spänningshöjning vid koppling eftersom andra åtgärder (som stängningsmotstånd eller kontrollerad stängning) är mer effektiva för detta specifika ändamål.

Stängningsmotstånd

Syfte:

Stängningsmotstånd används för att begränsa spänningsökningen vid mottagaränden av en överföringsledning när den energiseras. Det primära målet är att hålla spänningen inom acceptabla gränser, vanligtvis runt 2 per enhet (p.u.), för att förhindra skador på utrustning och säkerställa systemets stabilitет. **注意：** 上面的翻译中，最后一句话的末尾出现了非瑞典语字符（俄语字符），这显然是一个错误。下面是修正后的版本：

Syfte:

Stängningsmotstånd används för att begränsa spänningsökningen vid mottagaränden av en överföringsledning när den energiseras. Det primära målet är att hålla spänningen inom acceptabla gränser, vanligtvis runt 2 per enhet (p.u.), för att förhindra skador på utrustning och säkerställa systemets stabilitet.

Funktionssätt:

• När en överföringsledning energiseras kan en plötslig strömflod orsaka en betydande spänningsökning vid mottagaränden, vilket leder till överspänningstillstånd.

• Stängningsmotstånd kopplas temporärt i serie med strömbrytaren under stängningsoperationen. De begränsar den initiala strömfloden och dämpar eventuella resulterande transitoriska effekter, vilket förhindrar att spänningen överstiger 2 p.u.

• När transitorerna har lagt sig kringgås motstånden, och ledningen fungerar normalt.

Fördelar:

• Spänningsbegränsning: Håller mottagarändens spänning inom säkra gränser, skyddar utrustning och säkerställer stabilt driftsätt.

• Transitorreducering: Minskar magnituden av spänningshöjning vid koppling, vilket kan vara särskilt viktigt i EHS-system.

Staggered Pole Closing (Stegvis polstängning)

Princip:

Stegvis polstängning innebär att de enskilda polerna i en trefasströmbrytare stängs med ett halvt cykelavstånd mellan varandra. Tanken är att låta transitorerna i den första fasen dämpas innan nästa fase stängs, vilket minskar risken för allvarliga överspänningar.

Funktionssätt:

• I ett trefassystem stängs varje fas sekventiellt, med en fördröjning på ett halvt cykel (10 ms vid 50 Hz eller 8,33 ms vid 60 Hz) mellan varje fas.

• Genom att stänga stegvis får transitorerna från den första fasen tid att dämpas innan nästa fase energiseras. Detta minskar den kumulativa effekten av transitorerna och minimerar risken för överspänningstillstånd.

Fördelar:

• Transitorreducering: Låter transitorerna från den första fasen dämpas innan nästa fase stängs, vilket minskar den totala svårigheten av överspänningar.

• Enkel implementering: Kräver inte komplexa styrsystem, vilket gör det till en relativt enkel och kostnadseffektiv metod för att minska överspänningar.

Linjeterminalskydd (Line Terminal Arresters)

Syfte:

Linjeterminalskydd installeras vid ändarna av överföringsledningar för att skydda mot överspänningar orsakade av blixtslag eller kopplingsoperationer. De begränsar överspänningarna vid de punkter där de är installerade till skyddsnivån för skyddet.

Funktionssätt:

• Skydd är utformade för att leda bort överflödig energi från systemet när överspänningar överskrider en viss tröskel. De klämmer spänningen till en säker nivå, vilket förhindrar skador på utrustning och säkerställer integriteten hos överföringssystemet.

• Vanligtvis placeras skydd vid båda ändarna av överföringsledningen (avsändar- och mottagarterminaler). Men de begränsar bara överspänningarna vid dessa specifika platser och ger inte skydd längs hela ledningen.

Fördelar:

• Överspänningsskydd: Skyddar effektivt utrustning vid linjeterminaler från överspänningar orsakade av blixt eller koppling.

• Fokuserat skydd: Ger fokuserat skydd vid kritiska punkter i systemet utan behov av ytterligare utrustning längs hela ledningen.

Kontrollerad stängning

Princip:

Kontrollerad stängning är en avancerad mitigationsåtgärd som använder en dynamisk reglerare för att analysera differentiell spänning över strömbrytaren, förutse framtida spänningsminima och stänga brytaren vid det optimala ögonblicket för att minimera överspänningar. Hela processen måste slutföras inom mindre än 0,5 sekunder för att vara effektiv.

Funktionssätt:

• En dynamisk reglerare övervakar kontinuerligt spänningskillnaden över strömbrytaren.

• Den identifierar spänningsminimipunkter och förutsäger när framtida minima kommer att inträffa.

• Regleraren stänger sedan brytaren vid den förutsagda spänningsminimipunkten, vilket säkerställer att stängningen sker under en lågspänningsperiod och minimerar risken för överspänning.

• Denna metod kräver snabba och exakta regleralgoritmer, samt precist tidsbestämmande för att säkerställa att brytaren stängs vid det optimala ögonblicket.

Fördelar:

• Minimerade överspänningar: Genom att stänga brytaren vid det optimala spänningspunkten minimerar kontrollerad stängning signifikant magnituden av överspänningar.

• Förbättrad systemstabilitet: Hjälper till att bibehålla systemets stabilitet genom att förhindra excessiva spänningsfloder under ledningens energisering.

• Avancerad teknik: Erbjuder en mer sofistikerad och effektiv lösning jämfört med traditionella metoder som stegvis polstängning eller stängningsmotstånd.

Överspänningsprofil i EHS-långa ledningar

Figuren som visar överspänningsprofilen i en EHS-lång ledning demonstrerar effektiviteten av olika överspänningsbegränsningsalternativ. Varje metod har sin egen inverkan på överspänningsnivåerna, och valet av metod beror på systemets specifika krav.

• Snabb inmatning av shuntreaktorer: Minskar överspänningar på grund av ledningens kapacitans och ger en viss reduktion av spänningshöjning vid koppling.

• Stängningsmotstånd: Begränsar mottagarändens spänning till 2 p.u., vilket effektivt kontrollerar överspänningar under ledningens energisering.

• Stegvis polstängning: Minskar den kumulativa effekten av transitorer genom att låta dem dämpas mellan fasstängningar.

• Linjeterminalskydd: Skyddar linjeterminalerna från överspänningar men ger inte skydd längs hela ledningen.

• Kontrollerad stängning: Minimerar överspänningar genom att stänga brytaren vid det optimala spänningspunkten, vilket erbjuder den mest effektiva kontrollen över transitoriska överspänningar.

Var och en av dessa metoder kan användas individuellt eller i kombination för att uppnå önskad överspänningsmitigation i EHS-långa ledningar, beroende på systemets specifika behov och begränsningar.