نقش سوئیچ زمین‌گذاری فیلتر (FES) در شبکه‌های HVDC
تعریف سوئیچ زمین‌سازی ولتاژ بالا
سوئیچ زمین‌سازی ولتاژ بالا یک دستگاه تبدیل مکانیکی است که برای اتصال تجهیزات یا خطوط الکتریکی ولتاژ بالا به زمین استفاده می‌شود تا ایمنی را در حین تعمیر یا تشخیص مشکلات تضمین کند. اغلب در کنار شیرها، سوئیچ‌های جداسازی، ترانسفورماتورها و دیگر دستگاه‌ها نصب می‌شود تا در صورت نیاز مدارهای ولتاژ بالا را به سرعت و با قابلیت اطمینان به زمین متصل کند.
نقش سوئیچ زمین‌سازی فیلتر در شبکه HVDC:
وظیفه اصلی سوئیچ زمین‌سازی فیلتر این است که انتهای فیلتر AC غیرفعال (ACF) را به زمین متصل کند تا ACF بتواند هنگامی که فیلتر فعال (APF) خارج از عمل است، به طور عادی کار کند. این طراحی می‌تواند مشکل هارمونیک‌های پنجم و هفتم را در صورت وجود هارمونیک‌های زیاد در شبکه برق و شرایط ضعیف امپدانس هارمونیک سیستم حل کند، بدین ترتیب ظرفیت و ایمنی عملیاتی تجهیزات فیلتر را افزایش می‌دهد.
موقعیت سوئیچ زمین‌سازی فیلتر در دایره قرمز در شکل ۱ نشان داده شده است:
در سیستم‌های جریان مستقیم ولتاژ بالا (HVDC)، ترتیب عملیات سوئیچ زمین‌سازی فیلتر برای تضمین عملکرد ایمن و پایدار سیستم بسیار مهم است. در زیر مراحل عملیاتی و احتیاط‌های لازم برای سوئیچ زمین‌سازی فیلتر در حالت عملیاتی عادی آمده است:
حالت عملیاتی عادی
وضعیت سوئیچ زمین‌سازی: در حالت عملیاتی عادی، سوئیچ زمین‌سازی فیلتر (GS) روشن است تا اطمینان حاصل شود که فیلتر به طور عادی کار می‌کند.
اجرای عملیات
آماده‌سازی
- دریافت دستور العمل‌ها: مطمئن شوید که دستور العمل‌های واضح از مرکز تنظیم یا شخص مجاز دریافت شده است.
- بررسی اطلاعات: شماره فیلتر و سوئیچ زمین‌سازی را بررسی کنید تا مطمئن شوید هیچ عملیات اشتباهی انجام نشده است.
خاموش کردن فیلتر
- قطع شیر مداربر: ابتدا شیر مداربر (CB) که فیلتر را به سیستم متصل می‌کند را قطع کنید تا مطمئن شوید فیلتر کاملاً از سیستم جدا شده است.
- قطع سوئیچ جداساز FD (HV): پس از قطع شیر مداربر، فیلتر را از سوئیچ جداساز سمت ستون ولتاژ بالا (FD (HV)) جدا کنید تا جدا شدن بیشتر فیلتر از سیستم تضمین شود.
بررسی بار باقی‌مانده
- اندازه‌گیری ولتاژ باقی‌مانده: با استفاده از تجهیزات اندازه‌گیری ولتاژ مناسب، ولتاژ باقی‌مانده بانک خازنه فیلتر را اندازه‌گیری کنید تا مطمئن شوید ولتاژ به سطح ایمن رسیده است.
- ضبط نتایج اندازه‌گیری: نتایج اندازه‌گیری را ضبط کنید تا ثبت کامل عملیات حاصل شود.
بستن سوئیچ زمین‌سازی فیلتر GS (HV)
- اطمینان از وضعیت سوئیچ جداساز: مطمئن شوید که سوئیچ جداساز FD (HV) خاموش است و سوئیچ جداساز FD (NB) (سوئیچ جداساز سمت NB) روشن است.
- عملیات دستی یا الکتریکی: بر اساس دستور العمل عملیاتی، سوئیچ زمین‌سازی فیلتر GS (HV) را به صورت دستی یا الکتریکی ببندید.
- بررسی وضعیت زمین‌سازی: وضعیت نشان‌دهنده سوئیچ زمین‌سازی را بررسی کنید تا مطمئن شوید سوئیچ به درستی بسته شده است.
بستن سوئیچ زمین‌سازی فیلتر GS (NB)
- قطع سوئیچ جداساز FD (NB): پس از بستن سوئیچ زمین‌سازی GS (HV)، سوئیچ جداساز FD (NB) را قطع کنید.
- روشن کردن سوئیچ زمین‌سازی GS (NB): پس از اطمینان از اینکه سوئیچ‌های جداساز FD (HV) و FD (NB) هر دو خاموش هستند، سوئیچ زمین‌سازی فیلتر GS (NB) را روشن کنید.
- بررسی وضعیت زمین‌سازی: وضعیت نشان‌دهنده سوئیچ زمین‌سازی را بررسی کنید تا مطمئن شوید سوئیچ به درستی بسته شده است.
بررسی مجدد
اندازه‌گیری ولتاژ مجدداً: پس از بستن سوئیچ زمین‌سازی GS (NB)، ولتاژ بانک خازنه فیلتر را مجدداً اندازه‌گیری کنید تا مطمئن شوید ولتاژ به صفر کاملاً رها شده است.
ضبط نتایج اندازه‌گیری مجدد: نتایج اندازه‌گیری مجدد را ضبط کنید تا ثبت کامل عملیات حاصل شود.
اتمام عملیات
- تأیید ایمنی: مطمئن شوید که فیلتر به طور قابل اطمینان 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
- شرایط قفل‌گذاری: مطمئن شوید که سوئیچ جداساز FD (HV) باید خاموش باشد و سوئیچ جداساز FD (NB) باید خاموش باشد قبل از روشن کردن سوئیچ زمین‌سازی فیلتر GS (HV).
- تأیید دوم: مطمئن شوید که هر دو سوئیچ جداساز FD (HV) و FD (NB) خاموش هستند قبل از بستن سوئیچ زمین‌سازی 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 زمین‌سازی فیلتر (FES) نیازی به ظرفیت قطع ندارد. این بدان معناست که نیازی به توانایی قطع مدار تحت بار ندارد.
ظرفیت رها کردن بار
رها کردن فیلتر: سوئیچ زمین‌سازی فیلتر باید بتواند فیلتر رها کننده بخشی از بار را که از طریق سوئیچ جداساز FD (NB) به خط میانی متصل شده است، به طور قابل اطمینان به زمین متصل کند. این امر تضمین می‌کند که بار باقی‌مانده در بانک خازنه فیلتر هنگام انجام تعمیر یا بازسازی کاملاً رها شود.
ظرفیت تغییر مدار
عدم نیاز به ظرفیت اتصال: سوئیچ زمین‌سازی FES نیازی به ظرفیت اتصال ندارد. در اکثر موارد، سوئیچ‌های زمین‌سازی معمولی می‌توانند برای تأمین این نیاز استفاده شوند.
نگهداری
نگهداری پس از قطع فیلتر: نگهداری سوئیچ زمین‌سازی فیلتر FES می‌تواند پس از قطع فیلتر انجام شود تا ایمنی اپراتور تضمین شود.
مقاومت فشار
مقاومت تماس باز و ولتاژ مستقیم به زمین: مقاومت تماس باز و ولتاژ مستقیم به زمین باید همانند سایر دستگاه‌های متصل به خط ستون و خط میانی باشد. این امر تضمین می‌کند که سوئیچ زمین‌سازی فیلتر در محیط‌های ولتاژ بالا قابل اعتماد و ایمن است.
ویژگی‌های زمان آماده‌سازی
- جریان نشت کم: در شرایط عادی، سوئیچ زمین‌سازی فیلتر به جز یک بخش بسیار کم از جریان نشت، هیچ جریان عادی دیگری ندارد.
- قابلیت روشن کردن: سوئیچ زمین‌سازی فیلتر دارای قابلیت روشن کردن جریان شارژ فیلتر در شبکه HVDC است. این امر تضمین می‌کند که فیلتر در صورت نیاز به طور قابل اطمینان به زمین متصل شود.
استانداردها و درجات
استانداردهای IEC: بر اساس استانداردهای IEC، درجه سوئیچ زمین‌سازی فیلتر اغلب E0 است. درجه E0 نشان می‌دهد که سوئیچ در حالت عملیاتی عادی نیازی به قطع جریان ندارد و فقط باید توانایی‌های اساسی زمین‌سازی و رها کردن بار را داشته باشد.
می‌توان یک نوع سوئیچ زمین‌سازی HVDC را در شکل شماره ۲ زیر که توسط شرکت Coelme-Egic ساخته شده است مشاهده کرد:
