Definicións de Interruptor Híbrido HVDC

Definicións para interruptores híbridos HVDC

Definicións estándar para interruptores CA

• Limitacións: As definicións estándar para interruptores CA non se traducen directamente á protección HVDC porque os marcos de tempo e as dinámicas implicadas son diferentes.
• Marcos de tempo: Os interruptores CA teñen un tempo relativamente longo para actuar en comparación co interruptores CD. Xeralmente, as correntes de fallo que interrompe un interruptor CA case alcanzan o estado estable no momento en que a protección actúa, pero non é sempre o caso.

Interruptores HVDC

• Tempo de resposta: Os interruptores HVDC deben actuar antes de que a corrente de fallo CD alcance un valor de estado estable, debido ás limitacións dos electrónicos dentro dos interruptores e dos convertidores mesmos.

Ramas clave e as súas funcións

1. Rama principal:

   • Conduce a corrente durante a operación normal.

2. Rama secundaria:

   • Conduce a corrente de fallo durante un período curto de tempo.

3. Rama de absorción de enerxía:

   • Limita a tensión a través do interruptor e absorbe calquera enerxía adicional da rede CD.

Definicións clave de tempo para interruptores híbridos

1. Inicio de fallo (Tf):

   • O momento no que as condicións eléctricas da rede cambian, resultando nunha condición de sobre-corrente.

2. Tempo de detección:

   • O tempo que leva desde o inicio do fallo ata o momento no que o sistema de protección detecta o fallo.

3. Tempo de localización:

   • O tempo que leva o sistema de protección para decidir que interruptores abrir desde o momento en que se detecta un fallo.

4. Tempo de operación:

   • O tempo que leva o interruptor para transitar do estado "Cerrado" ao estado "Aberto".

5. Tempo de interrupción (Tint):

   • O tempo entre o inicio do fallo e o momento no que o interruptor constrói suficiente tensión para opoñerse significativamente á corrente de fallo.

6. Tempo de conmutación (Tcom):

   • O tempo que leva a corrente na rama principal para decayer a cero, ou tan próximo a cero que a seguinte etapa na operación do interruptor pode ter lugar.

7. Tempo de limpeza (Tclr):

   • O tempo que leva desde o inicio do fallo ata o momento no que a corrente da liña CD alcanza cero, ou a corrente de rodilleira dos varistores (I_knee) é alcanzada.

8. Tempo de operación de límite de corrente (Tlim):

   • O tempo no que o interruptor comeza a funcionar como limitador de corrente de fallo.

Interruptor híbrido proactivo HVDC (PHCB) deseñado por ABB

Visión xeral do deseño

O Interruptor Híbrido Proactivo (PHCB) HVDC, deseñado por ABB, consiste en dúas ramas paralelas:

1. Ruta de corrente normal:

   • Conmutador mecánico: Permanece pechado durante a operación normal.
   • Conmutador de conmutación de carga (LCS): Unha pila en serie de baixa tensión de conmutadores semiconductores que está activada durante a operación normal.

2. Elemento principal de interrupción de corrente:

   • Interruptor principal: Unha pila de conmutadores semiconductores que está apagada durante a operación normal.

3. Rama de absorción de enerxía:

   • Combinada coa rama secundaria para engadir funcionalidade ao interruptor. Isto permite que seccionen partes da rama secundaria independentemente unha da outra. Esta característica permite que o interruptor actúe como limitador de corrente de fallo en certas situacións.

Operación normal

• Desconectador: Pechado
• LCS: Activado
• Interruptor principal: Apagado

Operación en condición de fallo

1. Detección de fallos:

   • O LCS está apagado.
   • O interruptor principal está activado.
   • O LCS proporciona suficiente tensión para conmutar a corrente da rama principal á rama secundaria.
   • O LCS pode ser activado antes de que o fallo sexa confirmado, permitindo que o algoritmo de detección procese en paralelo coa operación do interruptor.

2. Transferencia de corrente:

   • Unha vez que toda a corrente está fluindo polo interruptor principal, o desconectador mecánico de alta velocidade está aberto.
   • Cando o conmutador mecánico está completamente aberto, o interruptor principal está apagado, a corrente do interruptor principal está interrompida, e a enerxía da liña está disipada nos varistores.
   • O conmutador de desconexión de corrente residual en serie relativamente lento é usado para romper a corrente de fuga a través do interruptor principal e dispositivos asociados, que pode ser significativa dependendo de como se diseña a rama de absorción de enerxía. Este conmutador tamén proporciona aislamento completo.

Exemplo ilustrativo

A figura 3 amosa unha onda típica de corrente de fallo con tempos e calificacións de corrente etiquetados. As dinámicas foron exageradas para permitir que as definicións se dibuxen facilmente:

• Inicio de fallo (Tf): O momento inicial de ocurrencia do fallo.
• Tempo de detección: Tempo desde Tf ata a detección do fallo.
• Tempo de localización: Tempo desde a detección ata a determinación de que interruptores abrir.
• Tempo de operación: Tempo para que o interruptor transite de pechado a aberto.
• Tempo de interrupción (Tint): Tempo desde Tf ata a acumulación suficiente de tensión para opoñerse á corrente de fallo.
• Tempo de conmutación (Tcom): Tempo para que a corrente na rama principal decaiga.
• Tempo de limpeza (Tclr): Tempo desde Tf ata corrente cero ou Iknee.
• Tempo de operación de límite de corrente (Tlim): Tempo no que o interruptor comeza a limitar a corrente de fallo.

Resumo

O Interruptor Híbrido Proactivo (PHCB) HVDC, deseñado por ABB, combina conmutadores mecánicos e semiconductores para proporcionar protección rápida, fiable e eficiente contra fallos en sistemas HVDC. As definicións e marcos de tempo para interruptores híbridos HVDC destacan os desafíos únicos e os requisitos da protección CD, enfatizando a necesidade de operación rápida e precisa para asegurar a seguridade e estabilidade do sistema.