Filter Earthing Switch (FES) در شبکه‌های HVDC

تعریف سوئیچ زمین با فشار بالا
سوئیچ زمین با فشار بالا یک دستگاه مکانیکی است که برای اتصال تجهیزات یا خطوط الکتریکی با فشار بالا به زمین در زمان نگهداری یا رفع عیب استفاده می‌شود. این سوئیچ معمولاً کنار شیرهای قطع کننده فشار بالا، شیرهای جداکننده، ترانسفورماتورها و دیگر دستگاه‌ها نصب می‌شود تا بتواند مدارهای فشار بالا را در صورت نیاز به طور سریع و قابل اعتماد به زمین متصل کند.

نقش سوئیچ زمین فیلتر در شبکه HVDC:
وظیفه اصلی سوئیچ زمین فیلتر این است که انتهای فیلتر AC غیرفعال (ACF) را به زمین متصل کند تا ACF بتواند در حالتی که فیلتر فعال (APF) خارج از عمل باشد به طور عادی عمل کند. این طراحی می‌تواند مشکل هارمونیک‌های پنجم و هفتم را در صورت وجود هارمونیک‌های زیاد در شبکه و شرایط ضعیف امپدانس هارمونیکی سیستم حل کند، بنابراین ظرفیت و ایمنی عملیاتی تجهیزات فیلتر را افزایش می‌دهد.

مکان سوئیچ زمین فیلتر در دایره قرمز در شکل 1 نشان داده شده است:

در سیستم‌های جریان مستقیم با فشار بالا (HVDC)، ترتیب عملکرد سوئیچ زمین فیلتر برای اطمینان از عملکرد ایمن و پایدار سیستم بسیار مهم است. در زیر مراحل عملیاتی و احتیاط‌های لازم برای سوئیچ زمین فیلتر در حالت عادی عملکرد آمده است:

حالت عملکرد عادی

وضعیت سوئیچ زمین: در حالت عملکرد عادی، سوئیچ زمین فیلتر (GS) روشن است تا اطمینان حاصل شود که فیلتر بتواند به طور عادی عمل کند.

اجرای مراحل
آماده‌سازی

• دریافت دستور العمل‌ها: اطمینان حاصل کنید که دستور العمل‌های واضح از مرکز تنظیم یا شخص مجاز دریافت شده است.
• بررسی اطلاعات: شماره فیلتر و سوئیچ زمین را بررسی کنید تا اطمینان حاصل شود که هیچ عملیات اشتباهی انجام نشده است.

خاموش کردن فیلتر

• قطع کردن شیر قطع کننده: ابتدا شیر قطع کننده (CB) که فیلتر را به سیستم متصل می‌کند را قطع کنید تا اطمینان حاصل شود که فیلتر به طور کامل از سیستم جدا شده است.
• قطع کردن شیر جداکننده FD (HV): پس از قطع شدن شیر قطع کننده، فیلتر را از شیر جداکننده سمت قطب فشار بالا (FD (HV)) جدا کنید تا جدا شدن بیشتر فیلتر از سیستم اطمینان حاصل شود.

بررسی بار باقی‌مانده

• اندازه‌گیری ولتاژ باقی‌مانده: با استفاده از تجهیزات تشخیص ولتاژ مناسب، ولتاژ باقی‌مانده بانک کنденساتور فیلتر را اندازه‌گیری کنید تا اطمینان حاصل شود که ولتاژ به سطح ایمن رسیده است.
• ضبط نتایج اندازه‌گیری: نتایج اندازه‌گیری را ضبط کنید تا ضمانت کامل رکورد عملیاتی حاصل شود.

بستن سوئیچ زمین فیلتر GS (HV)

• اطمینان از وضعیت شیر جداکننده: اطمینان حاصل کنید که شیر جداکننده FD (HV) خاموش است و شیر جداکننده FD (NB) (شیر جداکننده سمت NB) روشن است.
• عملیات دستی یا الکتریکی: بر اساس دستورالعمل عملیاتی، سوئیچ زمین فیلتر GS (HV) را به صورت دستی یا الکتریکی ببندید.
• بررسی وضعیت زمین: وضعیت نشانگر سوئیچ زمین را بررسی کنید تا اطمینان حاصل شود که سوئیچ زمین به درستی بسته شده است.

بستن سوئیچ زمین فیلتر GS (NB)

• قطع کردن شیر جداکننده FD (NB): پس از بستن سوئیچ زمین GS (HV)، شیر جداکننده FD (NB) را قطع کنید.
• روشن کردن سوئیچ زمین GS (NB): پس از اطمینان از اینکه شیرهای جداکننده FD (HV) و FD (NB) هر دو خاموش هستند، سوئیچ زمین فیلتر GS (NB) را روشن کنید.
• بررسی وضعیت زمین: وضعیت نشانگر سوئیچ زمین را بررسی کنید تا اطمینان حاصل شود که سوئیچ زمین به درستی بسته شده است.

بررسی مجدد
اندازه‌گیری ولتاژ مجدداً: پس از بستن سوئیچ زمین GS (NB)، ولتاژ بانک کنденساتور فیلتر را مجدداً اندازه‌گیری کنید تا اطمینان حاصل شود که ولتاژ به صفر کامل رسیده است.
ضبط نتایج اندازه‌گیری مجدد: نتایج اندازه‌گیری مجدد را ضبط کنید تا اطمینان حاصل شود که رکورد عملیاتی کامل است.

اتمام عملیات

• تأیید ایمنی: اطمینان حاصل کنید که فیلتر به طور قابل اعتماد به زمین متصل شده و منطقه عملیاتی ایمن است.
• گزارش اتمام: اتمام عملیات را به مرکز تنظیم یا شخص مجاز گزارش دهید و زمان و نتیجه عملیات را ضبط کنید.

مکانیسم قفل‌گذاری

• نیازهای قفل‌گذاری: اطمینان حاصل کنید که شیر جداکننده FD (HV) باید خاموش باشد و شیر جداکننده FD (NB) باید خاموش باشد قبل از روشن شدن سوئیچ زمین فیلتر GS (HV).
• تأیید مجدد: مطمئن شوید که هر دو شیر جداکننده FD (HV) و FD (NB) خاموش هستند قبل از بستن سوئیچ زمین فیلتر GS (NB).
• قفل‌گذاری خودکار: سیستم باید دارای قابلیت قفل‌گذاری خودکار باشد تا از حوادث ایمنی ناشی از عملیات اشتباه جلوگیری شود.

نیازهای فنی
ظرفیت قطع
عدم نیاز به ظرفیت قطع: سوئیچ زمین فیلتر (FES) نیازی به ظرفیت قطع ندارد. این بدان معناست که نیازی به توانایی قطع مدار تحت بار ندارد.

ظرفیت تخلیه
تخلیه فیلتر: سوئیچ زمین فیلتر باید بتواند فیلتر تخلیه جزئی که از طریق شیر جداکننده FD (NB) به خط متعادل متصل شده است را به طور قابل اعتماد به زمین متصل کند. این اطمینان می‌دهد که بار باقی‌مانده در بانک کنденساتور فیلتر در زمان نگهداری یا تعمیر کاملاً تخلیه شده است.

ظرفیت تغییر مدار

عدم نیاز به ظرفیت اتصال: سوئیچ زمین FES نیازی به ظرفیت اتصال ندارد. در اغلب موارد، سوئیچ‌های زمین معمولی می‌توانند برای تأمین این نیاز استفاده شوند.

نگهداری

نگهداری پس از قطع فیلتر: نگهداری سوئیچ زمین فیلتر FES می‌تواند پس از قطع فیلتر انجام شود تا اطمینان حاصل شود که اپراتور ایمن است.

مقاومت در برابر فشار
مقاومت تماس باز و ولتاژ مستقیم به زمین: مقاومت تماس باز و ولتاژ مستقیم به زمین باید مشابه سایر دستگاه‌های متصل به قطب و خط متعادل باشد. این اطمینان می‌دهد که سوئیچ زمین فیلتر در محیط‌های فشار بالا قابل اعتماد و ایمن است.

ویژگی‌های زمان عملکرد

• جریان تسربی کم: در شرایط عادی، سوئیچ زمین فیلتر به جز یک بخش بسیار کم از جریان تسربی، هیچ جریان عادی دیگری ندارد.
• قابلیت روشن شدن: سوئیچ زمین فیلتر قابلیت روشن شدن به عنوان جریان شارژ فیلتر در شبکه HVDC را دارد. این اطمینان می‌دهد که فیلتر به طور قابل اعتماد می‌تواند وقتی نیاز است به زمین متصل شود.

استانداردها و درجه‌بندی
استانداردهای IEC: بر اساس استانداردهای IEC، درجه سوئیچ زمین فیلتر بیشتر E0 است. سطح E0 نشان می‌دهد که سوئیچ در عملیات عادی نیازی به قطع جریان ندارد و فقط باید دارای عملکردهای اساسی زمین‌کشی و تخلیه باشد.

می‌توانیم نوعی سوئیچ زمین HVDC را در شکل شماره 2 زیر مشاهده کنیم که توسط شرکت Coelme-Egic ساخته شده است: