Fehlerstromkurve im HVDC-Hybrid-Schaltgerät in Simulink

Hybridischer Schaltkreisschutz mit IGBT Simulink-Elektronikunterbrechung

In einem hybridischen Schaltkreisschutz mit IGBT Simulink-Elektronikunterbrechung (siehe linke Abbildung) wird der Fehlerstrom vom Hauptpfad in den Unterbrechungspfad durch die IGBTs im Pfad 1 umgeleitet. Gleichzeitig wird eine lokale Stromnullüberquerung durch eine Reihe von IGBTs im Pfad 2 erzeugt.

In der rechten Abbildung beginnt der Kurzschlussfehlerstrom bei t1, durch den Schaltkreisschutz zu fließen. Dann wird bei t2 der Strom im Pfad 1 unterbrochen (siehe linke Abbildung), und der Fehlerstrom wird in den Pfad 2 umgeleitet. Anschließend wird bei t3 der Strom im Pfad 2 unterbrochen und in den Pfad 3 umgeleitet. Der hohe Widerstand des Pfads 3 führt zu einem starken Spannungsanstieg, bis der Überspannungsschutz diese Spannung bei t4 begrenzt. Diese Spannung wird als Transiente Unterbrechungsspannung (TIV) bezeichnet.

Es ist wichtig zu erkennen, dass ab t4 das System beginnt, sich zu erholen, auch wenn der Strom an der Fehlersituation noch nicht vollständig unterbrochen wurde. Der fehlerhafte Abschnitt wird effektiv vom normalen Teil des Systems isoliert. Ab diesem Punkt verringert sich die Spannung (höher als die Nennsystemspannung) stetig, bis der Strom auf Null sinkt, während die induktive Energie des Systems im Überspannungsschutz im Pfad 4 abfällt.

Diagrammerklärung

• Bei t1: Der Kurzschlussfehlerstrom beginnt, durch den Schaltkreisschutz zu fließen.

• Bei t2: Die IGBTs im Pfad 1 leiten den Fehlerstrom in den Pfad 2 um.

• Bei t3: Die IGBTs im Pfad 2 leiten den Fehlerstrom in den Pfad 3 um.

• Bei t4: Der hohe Widerstand des Pfads 3 führt zu einem starken Spannungsanstieg, und der Überspannungsschutz begrenzt diese Spannung, wodurch die Transiente Unterbrechungsspannung (TIV) entsteht.

Systemerholungsprozess

• Fehlerisolation: Ab t4 wird der fehlerhafte Abschnitt effektiv vom normalen Teil des Systems isoliert.

• Spannungserholung: Die Spannung, die höher als die Nennsystemspannung ist, verringert den Strom stetig auf Null.

• Energiedissipation: Die induktive Energie des Systems fällt im Überspannungsschutz im Pfad 4 ab, wodurch das System in den normalen Betrieb zurückkehrt.

Mit dieser Methode kann der hybride Schaltkreisschutz Kurzschlussfehler schnell und effektiv handhaben und das Energiesystem vor Schäden schützen.