Hibrīda HVDC izlādētāja definīcijas

Hibrīda HVDC šķēršņu definīcijas

Standarta definīcijas AC šķēršņiem

• Ierobežojumi: Standarta AC šķēršņu definīcijas nevar tieši pielāgot HVDC aizsardzībai, jo iesaistītie laika posmi un dinamika ir atšķirīgi.
• Laika posmi: AC šķēršņiem ir salīdzinoši ilgāks laiks, lai darbotos, salīdzinājumā ar DC šķēršņiem. Parasti, kad aizsardzība iedarbojas, AC šķēršņa pārtrauktais strāvas stāvoklis gandrīz sasniedzis stabilo stāvokli, bet tas nav vienmēr tāds.

HVDC šķēršņi

• Reakcijas laiks: HVDC šķēršņiem jādarbojas pirms DC defekts trūkstās pie stabila vērtības, ņemot vērā šķēršņu elektronikas un pārveidotāju ierobežojumus.

Galvenie šķēršņu šķīrņi un to funkcijas

1. Primārā šķīrņa:

   • Pārvadā strāvu normālajā darbības režīmā.

2. Sekundārā šķīrņa:

   • Pārvadā defekta strāvu īsu laiku.

3. Enerģijas apgaismošanas šķīrņa:

   • Ierobežo spriegumu šķēršņa pāri un apgaismo papildu enerģiju no DC tīkla.

Galvenie laika definīcijas hibrīda šķēršņiem

1. Defekta sākums (Tf):

   • Moments, kad tīkla elektroenerģijas nosacījumi mainās, radojot pārstrāvas stāvokli.

2. Detectēšanas laiks:

   • Laiks no defekta sākuma līdz brīdim, kad aizsardzības sistēma detectē defektu.

3. Lokalizācijas laiks:

   • Laiks, kas nepieciešams aizsardzības sistēmai, lai izlemto, kuri šķēršņi jāatver, kopš defekts ir detectēts.

4. Darbības laiks:

   • Laiks, kas nepieciešams šķēršņam, lai pārietu no "Aizvērts" stāvokļa uz "Atvērts" stāvokli.

5. Pārtraukšanas laiks (Tint):

   • Laiks starp defekta sākumu un šķēršņa pietiekamu sprieguma veidošanos, lai būtiski pretojtos defekta strāvai.

6. Komutācijas laiks (Tcom):

   • Laiks, kas nepieciešams primārajai šķīrņa strāvai samazināties līdz nullei vai tik tuvu nullē, ka var notikt šķēršņa nākamais darbības posms.

7. Tīrīšanas laiks (Tclr):

   • Laiks no defekta sākuma līdz brīdim, kad DC līnijas strāva sasniedz nulle vai varistoru kolēnas strāva (I_knee) tiek sasniegta.

8. Strāvas ierobežojuma darbības laiks (Tlim):

   • Laiks, kad šķēršņs sāk darboties kā defekta strāvas ierobežotājs.

ABB dizainēta proaktīvā hibrīda šķēršņa (PHCB) HVDC

Dizaina pārskats

Proaktīvais hibrīda šķēršņs (PHCB) HVDC, ko dizainēja ABB, sastāv no diviem paralēliem šķīrņiem:

1. Normālais strāvas maršruts:

   • Mehānisks slēdzis: Paliek aizvērts normālajā darbības režīmā.
   • Ielādes komutācijas slēdzis (LCS): Zemas sprieguma serijas semiprovadītāju slēdzis, kas ir ieslēgts normālajā darbības režīmā.

2. Gala strāvas pārtraukuma elements:

   • Gala šķēršņs: Semiprovadītāju slēdzis, kas ir izslēgts normālajā darbības režīmā.

3. Enerģijas apgaismošanas šķīrņa:

   • Apvienots ar sekundāro šķīrni, lai pievienotu funkcionalitāti šķēršņam. Tas ļauj sekundārā šķīrņa daļām tikt pārslēgtām neatkarīgi no sev. Šī funkcija ļauj šķēršņam darboties kā defekta strāvas ierobežotājam noteiktos gadījumos.

Normālā darbība

• Atslēgšanas slēdzis: Aizvērts
• LCS: Ieslēgts
• Gala šķēršņs: Izslēgts

Defekta stāvokļa darbība

1. Defekta detectēšana:

   • LCS tiek izslēgts.
   • Gala šķēršņs tiek ieslēgts.
   • LCS nodrošina pietiekamu spriegumu, lai komutētu strāvu no primārā šķīrņa uz sekundāro šķīrni.
   • LCS var tikt aktivizēts pirms defekta apstiprināšanas, ļaujot detectēšanas algoritmom darboties paralēli ar šķēršņa darbību.

2. Strāvas pārnešana:

   • Kad visu strāvu pārnēšana gala šķēršņā, ātrā mehāniskā atslēgšanas slēdzis tiek atvērts.
   • Kad mehāniskais slēdzis ir pilnībā atvērts, gala šķēršņs tiek izslēgts, gala šķēršņa strāva tiek pārtraukta, un līnijas enerģija tiek apgaistota varistoros.
   • Salīdzinoši lēns sērijas atlikušās strāvas atslēgšanas šķēršņs tiek izmantots, lai pārtrauktu galvenā šķēršņa un saistīto ierīču caurstrāvi, kas var būt nozīmīgs atkarībā no to, kā ir dizainēta enerģijas apgaismošanas šķīrņa. Šis slēdzis arī nodrošina pilnu izolāciju.

Ilustratīvs piemērs

3. attēls parāda tipisku defekta strāvas formu ar marķētiem laika un strāvas rādītājiem. Dinamika ir pārspiestā, lai definīcijas varētu vieglāk attēlot:

• Defekta sākums (Tf): Defekta sākuma moments.
• Detectēšanas laiks: Laiks no Tf līdz defekta detectēšanai.
• Lokalizācijas laiks: Laiks no detectēšanas līdz noteikšanai, kuri šķēršņi jāatver.
• Darbības laiks: Laiks, lai šķēršņs pārietu no aizvērtā uz atvērtā stāvokli.
• Pārtraukšanas laiks (Tint): Laiks no Tf līdz pietiekama sprieguma veidošanās, lai pretoties defekta strāvai.
• Komutācijas laiks (Tcom): Laiks, lai strāva primārajā šķīrņā samazinātos.
• Tīrīšanas laiks (Tclr): Laiks no Tf līdz nullei vai Iknee.
• Strāvas ierobežojuma darbības laiks (Tlim): Laiks, kad šķēršņs sāk ierobežot defekta strāvu.

Kopsavilkums

ABB dizainētais proaktīvais hibrīda šķēršņs (PHCB) HVDC kombinē mehāniskus un semiprovadītāju slēdzus, lai nodrošinātu ātru, uzticamu un efektīvu defekta aizsardzību HVDC sistēmām. Hibrīda HVDC šķēršņu definīcijas un laika posmi uzsver DC aizsardzības unikālos izaicinājumus un prasības, akcentējot nepieciešamību pēc ātras un precīzas darbības, lai nodrošinātu sistēmas drošību un stabilitāti.