Definicii на хибридни HVDC прекъсвачи

Дефиниции за хибридни HVDC прекъсвачи

Стандартни дефиниции за прекъсвачи с променящо се напрежение (AC)

• Ограничения: Стандартните дефиниции за прекъсвачи с променящо се напрежение (AC) не се прилагат директно за защита на HVDC, тъй като времевите рамки и динамиката, включени, са различни.
• Времеви рамки: Прекъсвачите с променящо се напрежение (AC) имат относително дълго време за действие в сравнение с прекъсвачите с постоянното напрежение (DC). Обикновено, аварийните токове, които прекъсват AC прекъсвачите, почти достигат стационарно състояние когато системата за защита действа, но това не е винаги така.

Прекъсвачи с постоянното напрежение (HVDC)

• Време за реакция: Прекъсвачите с постоянен ток (HVDC) трябва да действат преди тока при аварията да достигне стационарна стойност, поради ограниченията на електрониката в самите прекъсвачи и преобразувателите.

Основни разклонения и техни функции

1. Основно разклонение:

   • Провежда тока по време на нормална работа.

2. Второстепенно разклонение:

   • Провежда тока при авария за кратко време.

3. Разклонение за поглъщане на енергия:

   • Ограничи напрежението върху прекъсвача и поглъща допълнителна енергия от мрежата с постоянен ток (DC).

Основни временни дефиниции за хибридни прекъсвачи

1. Начало на аварията (Tf):

   • Моментът, когато електрическите условия на мрежата се променят, водейки до ситуация с надмощен ток.

2. Време за детектиране:

   • Времето, необходимо от началото на аварията до момента, в който системата за защита детектира аварията.

3. Време за локализация:

   • Времето, необходимо за решаване кой прекъсвач да се отвори, от момента, в който аварията е детектирана.

4. Време за действие:

   • Времето, необходимо за прекъсвача да премине от състояние "Затворен" към състояние "Отворен".

5. Време за прекъсване (Tint):

   • Времето между началото на аварията и момент, в който прекъсвачът изгражда достатъчно напрежение, за да противодейства на тока при аварията.

6. Време за комутация (Tcom):

   • Времето, необходимо за тока в основното разклонение да намалее до нула, или до такава близка до нула стойност, че следващата фаза в операцията на прекъсвача да може да се извърши.

7. Време за изчистване (Tclr):

   • Времето, необходимо от началото на аварията до момента, в който токът в DC линията достигне нула, или до коленния ток на варисторите (I_knee) е достигнат.

8. Време за действие на ограничителя на тока (Tlim):

   • Моментът, в който прекъсвачът започва да действа като ограничител на тока при аварията.

Хибридни прекъсвачи с активен подход (PHCB) HVDC, проектирани от ABB

Общ преглед на проекта

Хибридният прекъсвач с активен подход (PHCB) HVDC, проектиран от ABB, се състои от две успоредни разклонения:

1. Основен път на тока:

   • Механичен ключ: Остава затворен по време на нормална работа.
   • Ключ за комутация на тока (LCS): Нисковолтово сериозно устройство от полупроводници, което е включено по време на нормална работа.

2. Основен елемент за прекъсване на тока:

   • Основен прекъсвач: Серия от полупроводници, които са изключени по време на нормална работа.

3. Разклонение за поглъщане на енергия:

   • Съчетано с второстепенното разклонение, за да добави функционалност към прекъсвача. Това позволява отделни части от второстепенното разклонение да се свързват независимо една от друга. Тази функция позволява прекъсвачът да действа като ограничител на тока при аварията в определени ситуации.

Нормална работа

• Изключител: Затворен
• LCS: Включен
• Основен прекъсвач: Изключен

Работа при аварийна ситуация

1. Детектиране на аварията:

   • LCS е изключен.
   • Основният прекъсвач е включен.
   • LCS предоставя достатъчно напрежение, за да комутира тока от основното разклонение във второстепенното разклонение.
   • LCS може да бъде активиран преди аварията да бъде потвърдена, позволявайки алгоритъма за детектиране да работи паралелно с операцията на прекъсвача.

2. Трансфер на тока:

   • Когато всичкият ток протича през основния прекъсвач, бързият механичен изключител се отваря.
   • Когато механичният ключ е напълно отворен, основният прекъсвач се изключва, токът на основния прекъсвач се прекъсва, и енергията в линията се разпръсква в варисторите.
   • Бавният сериозен изключител за остатъчния ток се използва, за да прекъсне утечката на ток през основния прекъсвач и съответните устройства, което може да бъде значително, в зависимост от начина, по който е проектирано разклонението за поглъщане на енергия. Този ключ осигурява и пълна изолация.

Илюстративен пример

Фигура 3 показва типична вълна на тока при авария с маркирани време и токови стойности. Динамиката е преувеличена, за да позволи лесно начертаване на дефинициите:

• Начало на аварията (Tf): Първоначалният момент на възникване на аварията.
• Време за детектиране: Време от Tf до детектиране на аварията.
• Време за локализация: Време от детектиране до определяне кой прекъсвач да се отвори.
• Време за действие: Време, необходимо за прекъсвача да премине от затворен до отворен.
• Време за прекъсване (Tint): Време от Tf до достатъчно напрежение, за да противодейства на тока при аварията.
• Време за комутация (Tcom): Време, необходимо за тока в основното разклонение да намалее.
• Време за изчистване (Tclr): Време от Tf до нулев ток или Iknee.
• Време за действие на ограничителя на тока (Tlim): Момент, в който прекъсвачът започва да ограничава тока при аварията.

Резюме

Хибридният прекъсвач с активен подход (PHCB) HVDC, проектиран от ABB, комбинира механични и полупроводници ключове, за да предостави бърза, надеждна и ефективна защита при аварии в HVDC системи. Дефинициите и временни рамки за хибридни HVDC прекъсвачи подчертават уникалните предизвикателства и изисквания на защитата на DC, акцентирайки необходимостта от бързо и точно действие, за да се гарантира безопасността и стабилността на системата.