Hybridi HVDC-pistor määritelmät

Hybridi HVDC-pistokeiden määritelmät

Vakioasetukset AC-pistokeille

• Rajoitukset: Vakioasetukset AC-pistokeille eivät suoraan käännöksessä vastaa HVDC-suojauksen tarpeita, sillä aikajaksot ja dynamiikat ovat erilaisia.
• Aikajaksot: AC-pistokilla on suhteellisen pitkä toiminta-aika verrattuna DC-pistokkeisiin. Yleensä sijainti, jossa AC-pistoke keskeyttää virhevirta, on lähes vakiovirta, kun suoja toimii, mutta tämä ei ole aina tilanne.

HVDC-pistokkeet

• Toiminta-aika: HVDC-pistokkeiden on toimittava ennen kuin DC-virhevirta on saavuttanut vakiovirtataso, koska pistokkeiden ja muuntimien elektroniikassa on rajoitteita.

Avainhaarat ja niiden toiminnot

1. Päähaara:

   • Johtaa virtaa normaalissa toiminnassa.

2. Toissijainen haara:

   • Johtaa virhevirtaa lyhyellä aikavälillä.

3. Energian absorbointihaara:

   • Rajoittaa pistokkeen yli kulkevaa jännitettä ja absorboi lisäenergiaa DC-verkosta.

Avaintimejärjestelyt hybridi-pistokkeille

1. Virheen alkaminen (Tf):

   • Hetki, jolloin verkon sähköiset olosuhteet muuttuvat, mikä johtaa ylivirtatilanteeseen.

2. Havaitsema aika:

   • Aika virheen alkuhetkestä hetkeen, jolloin suojausjärjestelmä havaitsee virheen.

3. Sijaintiaika:

   • Aika, joka kuluu virheen havaitsemisesta hetkeen, jolloin suojausjärjestelmä päättää, mitkä pistokkeet avataan.

4. Toiminta-aika:

   • Aika, joka kuluu pistokkeen siirtymiseen "Kiinni"-tilasta "Auki"-tilaan.

5. Keskeytyshetki (Tint):

   • Aika virheen alkuhetkestä pistokkeen rakentamiseen riittävästi jännitettä vastustamaan virhevirtaa.

6. Kommutaatioaika (Tcom):

   • Aika, joka kuluu päähaaran virtan nollautumiseen tai sen lähelle, jotta seuraava vaihe pistokkeen toiminnassa voi toteutua.

7. Tyynnytyshaara (Tclr):

   • Aika virheen alkuhetkestä hetkeen, jolloin DC-linja-virta saavuttaa nollan tai varistorien ikään (I_knee) saavutaan.

8. Virtarajoitus-toiminta-aika (Tlim):

   • Aika, jolloin pistoke aloittaa toimintansa virhevirtarajoittajana.

ABB:n suunnittelema proaktiivinen hybridi-pistoke (PHCB) HVDC

Suunnittelun yleiskatsaus

ABB:n suunnittelema Proaktiivinen Hybridi-Pistoke (PHCB) HVDC koostuu kahdesta rinnakkaisesta haarasta:

1. Normaali virtareitti:

   • Mekaaninen kytkin: Pysyy kiinni normaalissa toiminnassa.
   • Latauskommutaatiokytkin (LCS): Matalajännite sarjapino semanttisten kytkinten, joka on päällä normaalissa toiminnassa.

2. Päävirtakeskeytin:

   • Pääkytkin: Semanttisten kytkinten sarjapino, joka on pois päältä normaalissa toiminnassa.

3. Energian absorbointihaara:

   • Yhdistetty toissijaiseen haaraksi lisätäkseen pistokkeen toimintoja. Tämä mahdollistaa toissijaisen haarat osien itsenäisen kytkemisen. Tämä ominaisuus mahdollistaa pistokkeen toiminnan virhevirtarajoittajana tietyissä tilanteissa.

Normaali toiminta

• Eritysvalvoja: Kiinni
• LCS: Päällä
• Pääkytkin: Pois päältä

Virhetilanteen toiminta

1. Virheen havaitseminen:

   • LCS kytketään pois päältä.
   • Pääkytkin kytketään päälle.
   • LCS tuottaa riittävästi jännitettä kommutoidakseen virta päähaarasta toissijaiseen haaraan.
   • LCS voidaan käynnistää ennen virheen vahvistamista, mikä sallii havaitsema-algoritmin prosessoida samanaikaisesti pistokkeen toiminnan kanssa.

2. Virtansiirto:

   • Kun kaikki virta kulkee pääkytkimen kautta, nopea mekaaninen eritysvalvoja avataan.
   • Kun mekaaninen kytkin on täysin auki, pääkytkin kytketään pois päältä, pääkytkimen virta keskeytetään, ja linjan energia hajoaa varistoreissa.
   • Relatiivisesti hitaalla sarjakytkimellä katkaistaan puitevirta pääkytkimen ja liittyvien laitteiden kautta, mikä voi olla merkittävä, riippuen energian absorbointihaarasta. Tämä kytkin myös tarjoaa täydellisen erityksen.

Esimerkki

Kuva 3 näyttää tyypillisen virhevirta-kuvaajan aikojen ja virtajoukojen merkinnöillä. Dynamiikat on korostettu helpottamaan määritelmien esittämistä:

• Virheen alkaminen (Tf): Virheen alkamishetki.
• Havaitsema aika: Aika Tf:stä virheen havaitsemiseen.
• Sijaintiaika: Aika havaitsemisesta hetkeen, jolloin päätetään, mitkä pistokkeet avataan.
• Toiminta-aika: Aika pistokkeen siirtymiseen kiinni-tilasta auki-tilaan.
• Keskeytyshetki (Tint): Aika Tf:stä riittävän jännitteen rakentumiseen vastustamaan virhevirtaa.
• Kommutaatioaika (Tcom): Aika päähaaran virtan nollautumiseen.
• Tyynnytyshaara (Tclr): Aika Tf:stä nollavirtaan tai Ikneen saavuttamiseen.
• Virtarajoitus-toiminta-aika (Tlim): Aika, jolloin pistoke aloittaa toimintansa virhevirtarajoittajana.

Yhteenveto

ABB:n suunnittelema Proaktiivinen Hybridi-Pistoke (PHCB) HVDC yhdistää mekaanisia ja semanttisia kytkimiä tarjotakseen nopeaa, luotettavaa ja tehokasta virhesuojaa HVDC-järjestelmille. Hybridi-HVDC-pistokkeiden määritelmät ja aikajaksot korostavat DC-suojauksen ainutlaatuisia haasteita ja vaatimuksia, painottaen pikaisen ja tarkkanäköisen toiminnan tarvetta varmistaakseen järjestelmän turvallisuuden ja vakauden.