Definicije hibridnog HVDC prekidača

Definicije za hibridne HVDC prekidače

Standardne definicije za AC prekidače

• Ograničenja: Standardne definicije za AC prekidače se ne mogu direktno primijeniti na HVDC zaštitu jer su vremenski okviri i dinamike različite.
• Vremenski okviri: AC prekidači imaju relativno dugo vrijeme za djelovanje u usporedbi s DC prekidačima. Obično, strujni nizovi koje AC prekidač prekida gotovo dosegnu stabilno stanje do trenutka kada zaštita djeluje, ali to nije uvijek slučaj.

HVDC prekidači

• Vrijeme reakcije: HVDC prekidači moraju djelovati prije nego što struja niza u DC dosegnutostabilno stanje, zbog ograničenja elektronike unutar prekidača i pretvarača samih.

Ključne grane i njihove funkcije

1. Glavna granica:

   • Vodi struju tijekom normalne operacije.

2. Sekundarna granica:

   • Vodi struju niza za kratko vrijeme.

3. Granica apsorpcije energije:

   • Ograničava napon preko prekidača i apsorbira dodatnu energiju iz DC mreže.

Ključne definicije vremena za hibridne prekidače

1. Početak greške (Tf):

   • Trenutak kada se promijene električne uvjeti mreže, što rezultira prekomjernim strujnim stanjem.

2. Vrijeme otkrivanja:

   • Vrijeme od početka greške do trenutka kada sustav zaštite otkrije grešku.

3. Vrijeme lokacije:

   • Vrijeme potrebno sustavu zaštite da odluči koji prekidači trebaju biti otvoreni od trenutka otkrivanja greške.

4. Vrijeme radnje:

   • Vrijeme potrebno prekidaču da pređe iz stanja "Zatvoren" u stanje "Otvoren".

5. Vrijeme prekida (Tint):

   • Vrijeme između početka greške i trenutka kada prekidač izgradi dovoljan napon da značajno suprotstavi strujnom nizu.

6. Vrijeme komutacije (Tcom):

   • Vrijeme potrebno za struju u glavnoj granici da opadne na nulu, ili toliko blizu nuli da može nastaviti sljedeći korak u radnji prekidača.

7. Vrijeme čišćenja (Tclr):

   • Vrijeme od početka greške do trenutka kada struja u DC liniji doseže nulu, ili koljeni struja varistora (I_knee) je dostignuta.

8. Vrijeme operacije ograničenja struje (Tlim):

   • Vrijeme kada prekidač počinje raditi kao ograničitelj struje niza.

ABB dizajnirani proaktivni hibridni prekidač (PHCB) HVDC

Pregled dizajna

Proaktivni hibridni prekidač (PHCB) HVDC, dizajniran od strane ABB-a, sastoji se od dvije paralelne grane:

1. Normalna putanja struje:

   • Mehanički prekidač: Ostaje zatvoren tijekom normalne operacije.
   • Prekidač opterećenja (LCS): Niskonaponski serijski sklop poluprovodničkih prekidača koji je upaljen tijekom normalne operacije.

2. Glavni element prekida struje:

   • Glavni prekidač: Sklop poluprovodničkih prekidača koji je isključen tijekom normalne operacije.

3. Granica apsorpcije energije:

   • Kombinirana sa sekundarnom granicom kako bi se dodala funkcionalnost prekidaču. To omogućuje da se dijelovi sekundarne grane nezavisno upravljaju. Ova značajka omogućuje prekidaču da djeluje kao ograničitelj struje niza u određenim situacijama.

Normalna operacija

• Odvojač: Zatvoren
• LCS: Uključen
• Glavni prekidač: Isključen

Operacija u slučaju greške

1. Otkrivanje greške:

   • LCS je isključen.
   • Glavni prekidač je uključen.
   • LCS pruža dovoljan napon da komutira struju iz glavne granice u sekundarnu granicu.
   • LCS može biti aktiviran prije potvrde greške, omogućujući algoritmu otkrivanja da obradi paralelno s radnjom prekidača.

2. Prijenos struje:

   • Kada cijela struja teče kroz glavni prekidač, visokobrzina mehanički odvojač se otvara.
   • Kada je mehanički prekidač potpuno otvoren, glavni prekidač se isključuje, struja u glavnom prekidaču se prekida, a energija linije se rasipa u varistorima.
   • Relativno spori serijski prekidač ostatak struje koristi se za prekid struje protoka kroz glavni prekidač i povezane uređaje, što može biti značajno ovisno o tome kako je granica apsorpcije energije dizajnirana. Taj prekidač također pruža potpunu izolaciju.

Ilustrativni primjer

Slika 3 pokazuje tipičan val struje niza s označenim vremenima i strujnim ocjenama. Dinamike su naglašene kako bi se lakše mogli definirati pojmovi:

• Početak greške (Tf): Početni trenutak događaja greške.
• Vrijeme otkrivanja: Vrijeme od Tf do otkrivanja greške.
• Vrijeme lokacije: Vrijeme od otkrivanja do određivanja kojih prekidača treba otvoriti.
• Vrijeme radnje: Vrijeme potrebno prekidaču da pređe iz stanja zatvoren u stanje otvoren.
• Vrijeme prekida (Tint): Vrijeme od Tf do izgradnje dovoljnog napona da suprotstavi strujnom nizu.
• Vrijeme komutacije (Tcom): Vrijeme za opadanje struje u glavnoj granici.
• Vrijeme čišćenja (Tclr): Vrijeme od Tf do nule struje ili Iknee.
• Vrijeme operacije ograničenja struje (Tlim): Vrijeme kada prekidač počinje ograničavati struju niza.

Sažetak

Proaktivni hibridni prekidač (PHCB) HVDC, dizajniran od strane ABB-a, kombinira mehaničke i poluprovodničke prekidače kako bi pružio brzu, pouzdanu i učinkovitu zaštitu od grešaka za HVDC sustave. Definicije i vremenski okviri za hibridne HVDC prekidače ističu jedinstvene izazove i zahtjeve za DC zaštitom, naglašavajući potrebu za brzom i preciznom operacijom kako bi se osigurala sigurnost i stabilnost sustava.