Definicije hibridnega HVDC preklopnika

Definicije za hibridne HVDC preklopnike

Standardne definicije za AC preklopne naprave

• Omejitve: Standardne definicije za AC preklopne naprave se neposredno ne prenesejo na varnost HVDC, ker so časovni okviri in dinamika različna.
• Časovni okviri: AC preklopne naprave imajo relativno dolg čas za delovanje v primerjavi s DC preklopne naprave. Običajno bo tok, ki ga AC preklopna naprava prekine, dosegel skoraj stacionarno stanje, ko začne delovati varnost, vendar to ni vedno tako.

HVDC preklopne naprave

• Čas odziva: HVDC preklopne naprave morajo delovati preden tok krivice DC doseže stacionarno vrednost, zaradi omejitev elektronike znotraj preklopnih naprav in pretvorbnih naprav samih.

Ključne veje in njihove funkcije

1. Primarna veja:

   • Vodilnost tega toka med normalnim delovanjem.

2. Secundarna veja:

   • Vodi tok krivice za kratko obdobje.

3. Veja za absorpcijo energije:

   • Omejuje napetost preko preklopne naprave in absorpira dodatno energijo iz omrežja DC.

Ključne časovne definicije za hibridne preklopne naprave

1. Začetek krivice (Tf):

   • Trenutek, ko se električne pogoji omrežja spremenijo, kar povzroči povečan tok.

2. Čas zaznavanja:

   • Čas, ki poteka od začetka krivice do trenutka, ko sistem varnosti zazna krivico.

3. Čas lokacije:

   • Čas, ki je potreben za sistem varnosti, da odloči, katere preklopne naprave odpreti, od trenutka, ko je krivica zaznana.

4. Čas delovanja:

   • Čas, ki je potreben, da preklopna naprava preide iz stanja "Zaprt" v stanje "Odprt".

5. Čas prekinitve (Tint):

   • Čas med začetkom krivice in tem, ko preklopna naprava gradi dovolj visoko napetost, da bi se bistveno nasprotovalo toku krivice.

6. Čas komutacije (Tcom):

   • Čas, ki je potreben, da tok v primarni veji opade na nič ali tako blizu nič, da lahko sledi naslednji korak v delovanju preklopne naprave.

7. Čas čiščenja (Tclr):

   • Čas, ki poteka od začetka krivice do trenutka, ko tok v DC liniji doseže nič ali tok kolena varistorjev (I_knee).

8. Čas delovanja omejevalnika toka (Tlim):

   • Čas, ob katerem preklopna naprava začne delovati kot omejevalnik toka krivice.

Proaktivni hibridni preklopni naprave (PHCB) HVDC, dizajnirane s strani ABB

Pregled dizajna

Proaktivni hibridni preklopni naprave (PHCB) HVDC, dizajnirane s strani ABB, sestavljajo dve vzporedni vejici:

1. Normalna pot toka:

   • Mehanski preklopnik: Ostanek zaprt med normalnim delovanjem.
   • Preklopnik za komutacijo naložbe (LCS): Niz nizev polprevodniških preklopnikov, ki so vklopljeni med normalnim delovanjem.

2. Glavni element za prekinjanje toka:

   • Glavni preklopnik: Niz polprevodniških preklopnikov, ki so izklopljeni med normalnim delovanjem.

3. Veja za absorpcijo energije:

   • Spojena z secundarno vejico, da preklopni napravi dodaja funkcionalnost. To omogoča, da se dele secundarne vejice ločeno preklapljajo. Ta značilnost omogoča, da preklopna naprava deluje kot omejevalnik toka krivice v določenih situacijah.

Normalno delovanje

• Odsevnik: Zaprt
• LCS: Vklopljen
• Glavni preklopnik: Izklopljen

Delovanje pri stanju krivice

1. Zaznanje krivice:

   • LCS je izklopljen.
   • Glavni preklopnik je vklopljen.
   • LCS zagotavlja dovolj visoko napetost, da prevede tok iz primarne veje v secundarno vejo.
   • LCS se lahko aktivira pred potrditvijo krivice, kar omogoča, da algoritem za zaznavanje krivice deluje vzporedno z delovanjem preklopne naprave.

2. Premikanje toka:

   • Ko je vse tok teče skozi glavni preklopnik, se hitri mehanični odsevnik odpre.
   • Ko je mehanski preklopnik popolnoma odprt, se glavni preklopnik izklopi, prekine tok glavnega preklopnika in energija linije se disipa v varistorjih.
   • Relativno počasni serijski preklopnik za prekinitve ostanek toka se uporablja za prekinitve tokov, ki tečejo skozi glavni preklopnik in pripadajoče naprave, ki lahko so značilni glede na način, kako je veja za absorpcijo energije zasnovana. Ta preklopnik prinaša tudi popolno izolacijo.

Ilustrativni primer

Slika 3 prikazuje tipično valovno obliko toka krivice z označenimi časovnimi in tokovimi vrednostmi. Dinamika je bila podčrtana, da bi bilo lažje narisati definicije:

• Začetek krivice (Tf): Začetni trenutek nastanka krivice.
• Čas zaznavanja: Čas od Tf do zaznavanja krivice.
• Čas lokacije: Čas od zaznavanja do določitve, katere preklopne naprave odpreti.
• Čas delovanja: Čas, ki je potreben, da preklopna naprava preide iz stanja "Zaprt" v stanje "Odprt".
• Čas prekinitve (Tint): Čas od Tf do gradnje dovolj visoke napetosti, da se nasprotuje toku krivice.
• Čas komutacije (Tcom): Čas, da tok v primarni veji opade.
• Čas čiščenja (Tclr): Čas od Tf do ničelnega toka ali Iknee.
• Čas delovanja omejevalnika toka (Tlim): Čas, ob katerem preklopna naprava začne omejevati tok krivice.

Povzetek

Proaktivni hibridni preklopni naprave (PHCB) HVDC, dizajnirane s strani ABB, kombinirajo mehanske in polprevodniške preklopnike, da zagotovijo hitro, zanesljivo in učinkovito varnost pri krivicah v sistemih HVDC. Definicije in časovni okviri za hibridne HVDC preklopne naprave izpostavljajo edinstvene izzive in zahteve za varnost DC, poudarjajo potrebo po hitrem in natančnem delovanju, da se zagotovi varnost in stabilnost sistema.