Hybrid HVDC Bryderdefinitioner

Definitioner for hybrid HVDC kredsløbsbrydere

Standarddefinitioner for AC kredsløbsbrydere

• Begrænsninger: De standarddefinitioner for AC kredsløbsbrydere overføres ikke direkte til HVDC-beskyttelse, da tidsrammerne og dynamikken involveret er forskellige.
• Tidsrammer: AC kredsløbsbrydere har en relativt lang tid til at handle sammenlignet med DC kredsløbsbrydere. Typisk vil de fejlstrømme, som en AC kredsløbsbryder afbryder, være nær ved at have nået en stabil tilstand, når beskyttelsen griber ind, men dette er ikke altid tilfældet.

HVDC kredsløbsbrydere

• Reaktions tid: HVDC kredsløbsbrydere skal handle, før DC-fejlstrømmen har nået en stabil værdi, på grund af begrænsningerne i elektronikken inden for kredsløbsbryderne og konverterne selv.

Nøglegrenene og deres funktioner

1. Primær gren:

   • Fører strømmen under normal drift.

2. Sekundær gren:

   • Fører fejlstrømmen i et kort tidsrum.

3. Energiabsorberingsgren:

   • Begrænser spændingen over kredsløbsbryderen og absorberer eventuelle ekstraenergier fra DC-nettet.

Nøgle tidsdefinitioner for hybrid kredsløbsbrydere

1. Fehlstart (Tf):

   • Øjeblikket, hvor de elektriske forhold i netværket ændres, hvilket resulterer i en overstrømning.

2. Detections tid:

   • Den tid, det tager fra fejlstart til det øjeblik, hvor beskyttelsessystemet opdager fejlen.

3. Lokaliserings tid:

   • Den tid, det tager for beskyttelsessystemet at afgøre, hvilke kredsløbsbrydere der skal åbnes fra det øjeblik, en fejl er opdaget.

4. Drifts tid:

   • Den tid, det tager for kredsløbsbryderen at skifte fra "Lukket" tilstand til "Åben" tilstand.

5. Afbrydelses tid (Tint):

   • Tiden mellem fejlstart og kredsløbsbryderens opbygning af tilstrækkelig spænding til at betydeligt modvirke fejlstrømmen.

6. Kommunikationstid (Tcom):

   • Den tid, det tager for strømmen i den primære gren at falde til nul, eller så tæt på nul, at næste trin i kredsløbsbryderens drift kan finde sted.

7. Ryddetid (Tclr):

   • Den tid, det tager fra fejlstart til det øjeblik, hvor DC-linje-strømmen når nul, eller varistorernes kneestrøm (I_knee) er nået.

8. Strømbegrænsningsdriftstid (Tlim):

   • Tiden, hvor kredsløbsbryderen begynder at fungere som en fejlstrømbegrænser.

ABB-designet proaktiv hybrid kredsløbsbryder (PHCB) HVDC

Designoversigt

Den proaktive hybride kredsløbsbryder (PHCB) HVDC, designet af ABB, består af to parallelle grene:

1. Normal strømbane:

   • Mekanisk kontaktpunkt: Forbliver lukket under normal drift.
   • Lastkommunikationskontaktpunkt (LCS): En lavspændingsserie-stak af halvlederskifter, der er slået til under normal drift.

2. Hovedstrømbryderkomponent:

   • Hovedbryder: En stak af halvlederskifter, der er slukket under normal drift.

3. Energiabsorberingsgren:

   • Kombineret med den sekundære gren for at tilføje funktionalitet til kredsløbsbryderen. Dette gør det muligt at skifte dele af den sekundære gren uafhængigt af hinanden. Denne funktion giver kredsløbsbryderen mulighed for at fungere som en fejlstrømbegrænser i visse situationer.

Normal drift

• Frakoblingskontaktpunkt: Lukket
• LCS: Slået til
• Hovedbryder: Slukket

Fejltilstand drift

1. Fejlopfindelse:

   • LCS er slukket.
   • Hovedbryderen er slået til.
   • LCS leverer tilstrækkelig spænding til at kommunikere strømmen fra den primære gren til den sekundære gren.
   • LCS kan blive aktiveret, før fejlen er bekræftet, hvilket giver detectionsalgoritmen mulighed for at behandle parallelt med kredsløbsbryderens drift.

2. Strømoverførsel:

   • Når hele strømmen flyder gennem hovedbryderen, åbnes den hurtige mekaniske frakoblingskontaktpunkt.
   • Når den mekaniske kontakt er fuldt åben, slukkes hovedkredsløbsbryderen, hovedbryderstrømmen afbrydes, og linje-energien dissiperes i varistorerne.
   • Den relativt langsomme serie reststrøm-frakoblingskontaktpunkt bruges til at bryde leckstrømmen gennem hovedbryderen og tilknyttede enheder, hvilket kan være betydeligt, afhængigt af, hvordan energiabsorberingsgrenen er designet. Denne kontakt yder også fuld isolation.

Illustrativ eksempel

Figur 3 viser en typisk fejlstrøm-bølgeform med mærkede tider og strøm-ratings. Dynamikken er overdrevet for at gøre det lettere at tegne definitionerne:

• Fehlstart (Tf): Det initielle øjeblik, hvor fejlen opstår.
• Detections tid: Tid fra Tf til fejl-opdagelse.
• Lokaliserings tid: Tid fra opdagelse til afgørelse om, hvilke brydere der skal åbnes.
• Drifts tid: Tid for, at bryderen skifter fra lukket til åben.
• Afbrydelses tid (Tint): Tid fra Tf til opbygning af tilstrækkelig spænding til at modvirke fejlstrømmen.
• Kommunikationstid (Tcom): Tid for, at strømmen i den primære gren falder.
• Ryddetid (Tclr): Tid fra Tf til nul-strøm eller Iknee.
• Strømbegrænsningsdriftstid (Tlim): Tid, hvor bryderen begynder at begrænse fejlstrømmen.

Oversigt

Den proaktive hybride kredsløbsbryder (PHCB) HVDC, designet af ABB, kombinerer mekaniske og halvlederskifter for at give hurtig, pålidelig og effektiv fejlbeskyttelse for HVDC-systemer. Definitionerne og tidsrammerne for hybride HVDC kredsløbsbrydere fremhæver de unikke udfordringer og krav til DC-beskyttelse, og understreger behovet for hurtig og præcis drift for at sikre systemets sikkerhed og stabilitet.