Definicions de l'interruptor híbrid d'HVDC

Definicions per a Interruptors Híbrids HVDC

Definicions Estàndard per a Interruptors de CA

• Limitacions: Les definicions estàndard per a interruptors de CA no es tradueixen directament a la protecció HVDC degut a les diferències en els marcs temporals i dinàmiques implicats.
• Marcs Temporals: Els interruptors de CA tenen un temps relativament llarg per actuar en comparació amb els interruptors de CC. Normalment, les corrents de fallada que interromp l'interruptor de CA hauran arribat gairebé a l'estat estacionari quan la protecció actua, però això no és sempre el cas.

Interruptors HVDC

• Temps de Resposta: Els interruptors HVDC han d'actuar abans que la corrent de fallada de CC arribi a un valor estacionari, degut a les limitacions dels electrònics dins dels interruptors i dels convertidors mateixos.

Rams Clau i Les Seves Funcions

1. Ram Principal:

   • Conduïu la corrent durant l'operació normal.

2. Ram Secundària:

   • Conduïu la corrent de fallada durant un període curt de temps.

3. Ram d'Absorció d'Energia:

   • Limita la tensió a través de l'interruptor i absorbeix qualsevol energia addicional de la xarxa de CC.

Definicions Clau de Temps per a Interruptors Híbrids

1. Inici de la Fallada (Tf):

   • El moment en què les condicions elèctriques de la xarxa canvien, resultant en una condició de sobrecorrent.

2. Temps de Detecció:

   • El temps que triga des de l'inici de la fallada fins al moment en què el sistema de protecció detecta la fallada.

3. Temps de Localització:

   • El temps que triga el sistema de protecció per decidir quins interruptors obrir des del moment en què s'ha detectat una fallada.

4. Temps d'Operació:

   • El temps que triga l'interruptor per passar de l'estat "Tancat" a l'estat "Obert".

5. Temps d'Interrupció (Tint):

   • El temps entre l'inici de la fallada i l'interruptor construint una tensió suficient per oposar-se substancialment a la corrent de fallada.

6. Temps de Comutació (Tcom):

   • El temps que triga la corrent en el ram principal per decayer a zero, o tan proper a zero que la pròxima etapa de l'operació de l'interruptor pot tenir lloc.

7. Temps de Neteja (Tclr):

   • El temps que triga des de l'inici de la fallada fins al moment en què la corrent de la línia de CC arriba a zero, o es arriba a la corrent de rodalies dels varistors (I_knee).

8. Temps d'Operació de Limitació de Corrent (Tlim):

   • El temps en què l'interruptor comença a funcionar com a limitador de corrent de fallada.

Interruptor Híbrid Proactiu (PHCB) HVDC Dissenyat per ABB

Visió General del Disseny

L'Interruptor Híbrid Proactiu (PHCB) HVDC, dissenyat per ABB, consta de dos rams paral·lels:

1. Camí de Corrent Normal:

   • Interruptor Mecànic: Romand tancat durant l'operació normal.
   • Interruptor de Comutació de Càrrega (LCS): Una pila de baixa tensió de commutadors semiconductors que es posa en marxa durant l'operació normal.

2. Element Principal d'Interrupció de Corrent:

   • Interruptor Principal: Una pila de commutadors semiconductors que es posa en repòs durant l'operació normal.

3. Ram d'Absorció d'Energia:

   • Combinat amb el ram secundari per afegir funcionalitat a l'interruptor. Això permet que seccions del ram secundari es comuten independentment. Aquesta característica permet que l'interruptor actui com a limitador de corrent de fallada en certes situacions.

Operació Normal

• Desconnectador: Tancat
• LCS: Posat en marxa
• Interruptor Principal: Posat en repòs

Operació en Condició de Fallada

1. Detecció de Fallada:

   • El LCS es posa en repòs.
   • L'interruptor principal es posa en marxa.
   • El LCS proporciona una tensió suficient per comutar la corrent del ram principal al ram secundari.
   • El LCS pot ser activat abans que la fallada sigui confirmada, permetent que l'algoritme de detecció processi en paral·lel amb l'operació de l'interruptor.

2. Transferència de Corrent:

   • Un cop tota la corrent flueix a través de l'interruptor principal, el desconnectador mecànic d'alta velocitat s'obre.
   • Quan l'interruptor mecànic està totalment obert, l'interruptor principal es posa en repòs, la corrent de l'interruptor principal s'interromp, i l'energia de la línia es dissipa en els varistors.
   • S'utilitza un interruptor de desconexió de corrent residual de sèrie relativament lent per trencar la corrent de fuga a través de l'interruptor principal i dispositius associats, que pot ser significativa depenent del disseny del ram d'absorció d'energia. Aquest interruptor també proporciona aïllament complet.

Exemple Il·lustratiu

La Figura 3 mostra una ona típica de corrent de fallada amb marques de temps i valors de corrent. Les dinàmiques s'han exagerat per permetre dibuixar les definicions fàcilment:

• Inici de la Fallada (Tf): El moment inicial de l'ocurrència de la fallada.
• Temps de Detecció: Temps des de Tf fins a la detecció de la fallada.
• Temps de Localització: Temps des de la detecció fins a la determinació de quins interruptors obrir.
• Temps d'Operació: Temps per a que l'interruptor passi de tancat a obert.
• Temps d'Interrupció (Tint): Temps des de Tf fins a la construcció de tensió suficient per oposar-se a la corrent de fallada.
• Temps de Comutació (Tcom): Temps per a que la corrent en el ram principal decayga.
• Temps de Neteja (Tclr): Temps des de Tf fins a la corrent zero o Iknee.
• Temps d'Operació de Limitació de Corrent (Tlim): Temps en què l'interruptor comença a limitar la corrent de fallada.

Resum

L'Interruptor Híbrid Proactiu (PHCB) HVDC, dissenyat per ABB, combina interruptors mecànics i semiconductors per proporcionar una protecció ràpida, fiable i eficient contra fallades en sistemes HVDC. Les definicions i marcs temporals per a interruptors híbrids HVDC destaquen els reptes únics i requisits de la protecció de CC, enfatitzant la necessitat d'una operació ràpida i precisa per assegurar la seguretat i estabilitat del sistema.