Hibrid HVDC átmenetmegelőző definíciók

Hibrid HVDC áramköri törésvédők definíciói

AC áramköri törésvédők szabványos definíciói

• Korlátozások: Az AC áramköri törésvédők szabványos definíciói nem közvetlenül alkalmazhatók az HVDC védelemre, mert a beavatkozási idők és dinamikai jellemzők eltérőek.
• Időtartamok: Az AC áramköri törésvédőknél a beavatkozási idő relatív hosszú az összehasonlítással a DC áramköri törésvédőkhöz. Általában, amikor a védő beavatkozik, az AC hibaáram már majdnem állapotfolytonosságba lépett, de ez nem mindig így van.

HVDC áramköri törésvédők

• Reagálási idő: Az HVDC áramköri törésvédőknek a DC hibaáram elérése előtt kell beavatkozniuk, mert a törésvédők és a konverterek elektromos korlátai miatt.

Kulcsfontosságú ágak és funkcióik

1. Fő ág:

   • Az áramot a normál működés során vezeti.

2. Másodlagos ág:

   • Rövid ideig vezeti a hibaáramot.

3. Energiaabszorpciós ág:

   • Korlátozza a törésvédőn keresztül haladó feszültséget, és felveszi a DC hálózatból származó további energiát.

Hibrid áramköri törésvédők kulcsfontosságú idődefiníciói

1. Hiba kezdete (Tf):

   • A hálózat elektromos feltételeinek megváltozása pillanata, ami túláram esetét eredményez.

2. Felismerési idő:

   • A hiba kezdetétől a védőrendszer hiba felismeréséig eltelt idő.

3. Helymeghatározási idő:

   • A védőrendszer hiba felismerése óta a nyitandó törésvédők meghatározásáig eltelt idő.

4. Működési idő:

   • A törésvédő zárva állapotából nyitva állapotba való áttéréséhez szükséges idő.

5. Áramszakadási idő (Tint):

   • A hiba kezdetétől a törésvédő eléggé nagy feszültségének felépítkezéséig, hogy jelentősen ellenálljon a hibaáramnak, eltelt idő.

6. Átmeneti idő (Tcom):

   • Az elsődleges ágon áthaladó áram nullázódásához vagy annak olyan értékének eléréséhez, amely lehetővé teszi a törésvédő következő műveletét, szükséges idő.

7. Tiszta idő (Tclr):

   • A hiba kezdetétől a DC vonaláram nullázódásáig vagy a varisztorok téglalap alakú áramának (I_knee) eléréséig eltelt idő.

8. Áramkorlátozó működési idő (Tlim):

   • A törésvédő hibaáram-korlátozóként működésének kezdete.

ABB tervezésű proaktív hibrid áramköri törésvédő (PHCB) HVDC

Tervezés áttekintése

Az ABB által tervezett Proaktív Hibrid Áramköri Törésvédő (PHCB) HVDC két párhuzamos ágból áll:

1. Normál áramút:

   • Mechanikus kapcsoló: Nyitva áll a normál működés során.
   • Terhelésátváltó kapcsoló (LCS): Alacsony feszültségű szelektornak számító szemiconductor kapcsoló, amely a normál működés során bekapcsolva van.

2. Fő áramtörő elem:

   • Fő törésvédő: Szemiconductor kapcsolók sorozat, amely a normál működés során kikapcsolva van.

3. Energiaabszorpciós ág:

   • A másodlagos ággal kombinálva a törésvédő funkcióinak bővítésére. Ez lehetővé teszi, hogy a másodlagos ág részeit egymástól függetlenül kapcsolják. Ez a funkció lehetővé teszi, hogy a törésvédő bizonyos helyzetekben hibaáram-korlátozóként működjön.

Normál működés

• Szétválasztó: Zárva
• LCS: Bekapcsolva
• Fő törésvédő: Kikapcsolva

Hiba esetén történő működés

1. Hiba felismerése:

   • A LCS kikapcsolódik.
   • A fő törésvédő bekapcsolódik.
   • A LCS elegendő feszültséget nyújt, hogy az áram az elsődleges ágról a másodlagos ágra átkerüljön.
   • A LCS a hiba megerősítése előtt is aktiválódhat, így a detektálási algoritmus párhuzamosan fut a törésvédő működésével.

2. Áramátvitel:

   • Amikor az összes áram a fő törésvédőn halad, a gyors mechanikus szétválasztó kinyílik.
   • Amikor a mechanikus kapcsoló teljesen kinyílt, a fő áramtörő kikapcsolódik, a fő törésvédő árama szakad, és a vonalenergia a varisztorokban diszipálódik.
   • A relativisan lassú soros maradék áram szétválasztó kapcsoló használatos a fő törésvédőn és a hozzá tartozó eszközökön áthaladó maradék áram szakítására, ami jelentős lehet attól függően, hogyan van kialakítva az energiaabszorpciós ág. Ez a kapcsoló teljes izolációt is biztosít.

Illuszratív példa

A 3. ábra egy tipikus hibaáram hullámformát mutat, címkézett idő- és áramerősségekkel. A dinamika megnagyítva lett, hogy könnyebb legyen a definíciók kirajzolása:

• Hiba kezdete (Tf): A hiba kezdeti pillanata.
• Felismerési idő: A Tf-től a hiba felismeréséig eltelt idő.
• Helymeghatározási idő: A felismeréstől a nyitandó törésvédők meghatározásáig eltelt idő.
• Működési idő: A törésvédő zárva állapotából nyitva állapotba való áttéréséhez szükséges idő.
• Áramszakadási idő (Tint): A Tf-től a törésvédő eléggé nagy feszültségének felépítkezéséig, hogy jelentősen ellenálljon a hibaáramnak, eltelt idő.
• Átmeneti idő (Tcom): Az elsődleges ágon áthaladó áram nullázódásához szükséges idő.
• Tiszta idő (Tclr): A Tf-től a nulla áram vagy I_knee eléréséig eltelt idő.
• Áramkorlátozó működési idő (Tlim): A törésvédő hibaáram-korlátozóként működésének kezdete.

Összefoglalás

Az ABB által tervezett Proaktív Hibrid Áramköri Törésvédő (PHCB) HVDC kombinálja a mechanikus és szemiconductor kapcsolókat, hogy gyors, megbízható és hatékony hiba védelmet nyújtson HVDC rendszerekhez. A hibrid HVDC áramköri törésvédők definíciói és időkeretei kiemelik a DC védelem egyedi kihívásait és követelményeit, hangsúlyozva a gyors és pontos működés szükségességét a rendszer biztonsága és stabilitása érdekében.