Ορισμοί Υβριδικού Αναλωτή HVDC

Ορισμοί για Υβριδικούς HVDC Περικόπτες

Τυπικοί Ορισμοί για Περικόπτες AC

• Περιορισμοί: Οι τυπικοί ορισμοί για περικόπτες AC δεν μεταφέρονται άμεσα στην προστασία HVDC, επειδή τα χρονικά πλαίσια και οι δυναμικές που εμπλέκονται είναι διαφορετικές.
• Χρονικά Πλαίσια: Οι περικόπτες AC έχουν σχετικά μεγάλο χρόνο αντίδρασης σε σύγκριση με τους περικόπτες DC. Συνήθως, οι ρευστοί σφάλματος που διακόπτει ο περικόπτης AC θα έχουν σχεδόν φθάσει σε σταθερή κατάσταση όταν ενεργοποιηθεί η προστασία, αλλά αυτό δεν είναι πάντα έτσι.

Περικόπτες HVDC

• Χρόνος Αντίδρασης: Οι περικόπτες HVDC πρέπει να ενεργοποιηθούν πριν ο ρευστός σφάλματος DC φθάσει σε σταθερή τιμή, λόγω των περιορισμών των ηλεκτρονικών συστημάτων μέσα στους περικόπτες και των μετατροπέων ίδιων.

Κύριες Κλάδες και Λειτουργίες

1. Βασική Κλάδος:

   • Συνεισφέρει στο ρεύμα κατά την κανονική λειτουργία.

2. Δευτερεύουσα Κλάδος:

   • Συνεισφέρει στο ρεύμα σφάλματος για μικρό χρονικό διάστημα.

3. Κλάδος Απορρόφησης Ενέργειας:

   • Περιορίζει την τάση στον περικόπτη και απορροφά οποιαδήποτε επιπλέον ενέργεια από το δίκτυο DC.

Κύριοι Χρονικοί Ορισμοί για Υβριδικούς Περικόπτες

1. Αρχή Σφάλματος (Tf):

   • Το σημείο όπου οι ηλεκτρικές συνθήκες του δικτύου αλλάζουν, προκαλώντας μια συνθήκη υπερρευστού.

2. Χρόνος Ανίχνευσης:

   • Ο χρόνος που απαιτείται από την αρχή του σφάλματος μέχρι τη στιγμή που το σύστημα προστασίας ανιχνεύει το σφάλμα.

3. Χρόνος Τοποθέτησης:

   • Ο χρόνος που απαιτείται για το σύστημα προστασίας να αποφασίσει ποιους περικόπτες θα ανοίξει από τη στιγμή που ανιχνεύεται το σφάλμα.

4. Χρόνος Λειτουργίας:

   • Ο χρόνος που απαιτείται για τον περικόπτη να μεταβεί από την κατάσταση "Κλειστό" στην κατάσταση "Άνοικτο".

5. Χρόνος Διακοπής (Tint):

   • Ο χρόνος μεταξύ της αρχής του σφάλματος και της δημιουργίας αρκετής τάσης από τον περικόπτη για να αντιταχθεί σημαντικά στο ρεύμα σφάλματος.

6. Χρόνος Μετατροπής (Tcom):

   • Ο χρόνος που απαιτείται για το ρεύμα στη βασική κλάδο να μειωθεί σε μηδέν, ή τόσο κοντά στο μηδέν ώστε να μπορεί να συνεχιστεί η επόμενη φάση της λειτουργίας του περικόπτη.

7. Χρόνος Εκκαθάρισης (Tclr):

   • Ο χρόνος που απαιτείται από την αρχή του σφάλματος μέχρι τη στιγμή που το ρεύμα της γραμμής DC φθάνει σε μηδέν, ή στο ρεύμα των varistors (I_knee).

8. Χρόνος Λειτουργίας Περιορισμού Ρευστού (Tlim):

   • Ο χρόνος στον οποίο ο περικόπτης ξεκινά να λειτουργεί ως περιοριστής ρευστού σφάλματος.

Υβριδικός Περικόπτης PHCB HVDC Σχεδιασμένος από την ABB

Επισκόπηση Σχεδιασμού

Ο Υβριδικός Περικόπτης PHCB HVDC, σχεδιασμένος από την ABB, αποτελείται από δύο παράλληλες κλάδους:

1. Κανονική Διαδρομή Ρεύματος:

   • Μηχανικός Επιλεκτήρας: Παραμένει κλειστός κατά την κανονική λειτουργία.
   • Επιλεκτής Μετατροπής Φορτίου (LCS): Μια σειρά από υψηλής επίπεδης σεμικονδυκτικά στίβα που είναι ενεργοποιημένα κατά την κανονική λειτουργία.

2. Κύριο Στοιχείο Διακοπής Ρεύματος:

   • Κύριος Περικόπτης: Μια σειρά από σεμικονδυκτικά στίβα που είναι ανενεργά κατά την κανονική λειτουργία.

3. Κλάδος Απορρόφησης Ενέργειας:

   • Συνδυάζεται με τη δευτερεύουσα κλάδο για να προσθέσει λειτουργικότητα στον περικόπτη. Αυτό επιτρέπει την ανεξάρτητη σύνδεση των τμημάτων της δευτερεύουσας κλάδου. Αυτή η δυνατότητα επιτρέπει στον περικόπτη να λειτουργεί ως περιοριστής ρευστού σφάλματος σε ορισμένες περιπτώσεις.

Κανονική Λειτουργία

• Επιλεκτής: Κλειστός
• LCS: Ενεργοποιημένος
• Κύριος Περικόπτης: Ανενεργός

Λειτουργία σε Συνθήκες Σφάλματος

1. Ανίχνευση Σφάλματος:

   • Ο LCS απενεργοποιείται.
   • Ο κύριος περικόπτης ενεργοποιείται.
   • Ο LCS παρέχει αρκετή τάση για να μετατρέψει το ρεύμα από τη βασική κλάδο στη δευτερεύουσα κλάδο.
   • Ο LCS μπορεί να ενεργοποιηθεί πριν από την επιβεβαίωση του σφάλματος, επιτρέποντας στον αλγόριθμο ανίχνευσης να επεξεργάζεται παράλληλα με τη λειτουργία του περικόπτη.

2. Μεταφορά Ρεύματος:

   • Όταν όλο το ρεύμα ρέει μέσω του κυρίου περικόπτη, ο υψηλής ταχύτητας μηχανικός επιλεκτής ανοίγει.
   • Όταν ο μηχανικός επιλεκτής είναι εντελώς ανοιχτός, ο κύριος περικόπτης απενεργοποιείται, το ρεύμα του κυρίου περικόπτη διακόπτεται, και η ενέργεια της γραμμής διασπαρνίζεται στους varistors.
   • Ο σχετικά αργός σειριακός περικόπτης απομόνωσης ρεύματος χρησιμοποιείται για να διακόψει το ρεύμα διαρροής μέσω του κυρίου περικόπτη και των συναφών συσκευών, το οποίο μπορεί να είναι σημαντικό ανάλογα με τον σχεδιασμό του κλάδου απορρόφησης ενέργειας. Αυτός ο επιλεκτής παρέχει επίσης πλήρη απομόνωση.

Παραδειγματικό Παράδειγμα

Η Σχεδιαγράμματος 3 δείχνει ένα τυπικό κύμα ρεύματος σφάλματος με ετικέτες χρόνου και ρεύματος. Οι δυναμικές έχουν επιμεληθεί ώστε να είναι εύκολα αναγνωρίσιμες:

• Αρχή Σφάλματος (Tf): Η αρχική στιγμή εμφάνισης του σφάλματος.
• Χρόνος Ανίχνευσης: Ο χρόνος από την Tf μέχρι την ανίχνευση του σφάλματος.
• Χρόνος Τοποθέτησης: Ο χρόνος από την ανίχνευση μέχρι την απόφαση για τους περικόπτες που θα ανοίξουν.
• Χρόνος Λειτουργίας: Ο χρόνος για τον περικόπτη να μεταβεί από κλειστό σε άνοικτο.
• Χρόνος Διακοπής (Tint): Ο χρόνος από την Tf μέχρι τη δημιουργία αρκετής τάσης για να αντιταχθεί στο ρεύμα σφάλματος.
• Χρόνος Μετατροπής (Tcom): Ο χρόνος για το ρεύμα στη βασική κλάδο να μειωθεί.
• Χρόνος Εκκαθάρισης (Tclr): Ο χρόνος από την Tf μέχρι το μηδέν ρεύμα ή το I_knee.
• Χρόνος Λειτουργίας Περιορισμού Ρευστού (Tlim): Ο χρόνος που ο περικόπτης ξεκινά να περιορίζει το ρεύμα σφάλματος.

Σύνοψη

Ο Υβριδικός Περικόπτης PHCB HVDC, σχεδιασμένος από την ABB, συνδυάζει μηχανικούς και σεμικονδυκτικούς επιλεκτήρες για να παρέχει γρήγορη, αξιόπιστη και αποτελεσματική προστασία σφάλματος για συστήματα HVDC. Οι ορισμοί και οι χρονικοί πλαίσιοι για υβριδικούς περικόπτες HVDC υπογραμμίζουν τις μοναδικές προκλήσεις και απαιτήσεις της προστασίας DC, τονίζοντας την ανάγκη για γρήγορη και ακριβή λειτουργία για να εξασφαλίσει την ασφάλεια και τη σταθερότητα του συστήματος.