Definicije hibridnog HVDC prekidača

Definicije za hibridne HVDC prekidnike

Standardne definicije za AC prekidnike

• Ograničenja: Standardne definicije za AC prekidnike ne mogu direktno da se primene na HVDC zaštitu jer su vremenski okviri i dinamika različiti.
• Vremenski okviri: AC prekidnici imaju relativno dugo vreme za reagovanje u poređenju sa DC prekidnicima. Obično, strujni greške koje AC prekidnik prekida već dostižu skoro stabilno stanje kada se aktivira zaštita, ali to nije uvek slučaj.

HVDC prekidnici

• Vreme odziva: HVDC prekidnici moraju da deluju pre nego što struja greške dostigne stabilnu vrednost, zbog ograničenja elektronike unutar prekidnika i pretvarača samih.

Ključne grane i njihove funkcije

1. Primarna grana:

   • Provede struju tokom normalne operacije.

2. Sekundarna grana:

   • Provede struju greške tokom kratkog perioda.

3. Grana za apsorbiranje energije:

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

Ključne definicije vremena za hibridne prekidnike

1. Početak greške (Tf):

   • Trenutak kada se električne uslove mreže promene, rezultirajući prekomerno strujnim stanjem.

2. Vreme otkrivanja:

   • Vreme potrebno od početka greške do trenutka kada sistem zaštite otkrije grešku.

3. Vreme lokacije:

   • Vreme potrebno sistemu zaštite da odluči koji prekidnici treba da otvore od trenutka otkrivanja greške.

4. Vreme operacije:

   • Vreme potrebno prekidniku da pređe iz stanja "Zatvoreno" u stanje "Otvoreno".

5. Vreme prekida (Tint):

   • Vreme između početka greške i trenutka kada prekidnik gradi dovoljan napon da značajno suprotstavi strujnom grešci.

6. Vreme komutacije (Tcom):

   • Vreme potrebno da struja u primarnoj grani opadne do nule, ili toliko blizu nuli da sledeća faza u radu prekidnika može da se izvrši.

7. Vreme čišćenja (Tclr):

   • Vreme potrebno od početka greške do trenutka kada struja u DC liniji doseže nulu, ili koljeno struje varistora (I_knee) je dostignuto.

8. Vreme operacije ograničenja struje (Tlim):

   • Vreme kada prekidnik počinje da radi kao ograničilac struje greške.

Proaktivni hibridni prekidnik (PHCB) HVDC dizajnirao ABB

Pregled dizajna

Proaktivni hibridni prekidnik (PHCB) HVDC, dizajnirao ABB, sastoji se od dve paralelne grane:

1. Normalna putanja struje:

   • Mehanički prekidnik: Ostaje zatvoren tokom normalne operacije.
   • Prekidnik za komutaciju opterećenja (LCS): Niskonaponska serija poluprovodničkih prekidnika koja je uključena tokom normalne operacije.

2. Glavni element prekida struje:

   • Glavni prekidnik: Serija poluprovodničkih prekidnika koja je isključena tokom normalne operacije.

3. Grana za apsorbiranje energije:

   • Kombinovana sa sekundarnom granom kako bi dodala funkcionalnost prekidniku. Ova osobina omogućava da se delovi sekundarne grane nezavisno upravljaju. Ova osobina omogućava prekidniku da radi kao ograničilac struje greške u određenim situacijama.

Normalna operacija

• Odvojič: Zatvoren
• LCS: Uključen
• Glavni prekidnik: Isključen

Operacija pri grešci

1. Otkrivanje greške:

   • LCS je isključen.
   • Glavni prekidnik je uključen.
   • LCS pruža dovoljan napon da komutuje struju iz primarne grane u sekundarnu granu.
   • LCS može biti aktiviran pre potvrde greške, omogućavajući algoritmu otkrivanja da obradi paralelno sa radom prekidnika.

2. Prelaz struje:

   • Kada sve struje teče kroz glavni prekidnik, visokobrzinski mehanički odvojič se otvara.
   • Kada je mehanički prekidnik potpuno otvoren, glavni prekidnik se isključuje, struja kroz glavni prekidnik se prekida, a energija linije se disipira u varistorima.
   • Relativno spori serijski prekidnik za prekid ostatak struje koristi se za prekid struje prodiranja kroz glavni prekidnik i povezane uređaje, što može biti značajno u zavisnosti od dizajna grane za apsorbiranje energije. Ovaj prekidnik takođe pruža potpunu izolaciju.

Ilustrativni primer

Slika 3 pokazuje tipičnu talasnu formu struje greške sa označenim vremenom i strujnim karakteristikama. Dinamika su naglašene kako bi se definicije lako mogle nacrtati:

• Početak greške (Tf): Početni trenutak nastanka greške.
• Vreme otkrivanja: Vreme od Tf do otkrivanja greške.
• Vreme lokacije: Vreme od otkrivanja do određivanja kojih prekidnika treba otvoriti.
• Vreme operacije: Vreme potrebno prekidniku da pređe iz zatvorenog u otvoreno stanje.
• Vreme prekida (Tint): Vreme od Tf do dostizanja dovoljnog napona da suprotstavi strujnoj grešci.
• Vreme komutacije (Tcom): Vreme potrebno da struja u primarnoj grani opadne.
• Vreme čišćenja (Tclr): Vreme od Tf do nule struje ili Iknee.
• Vreme operacije ograničenja struje (Tlim): Vreme kada prekidnik počinje da ograničava struju greške.

Sažetak

Proaktivni hibridni prekidnik (PHCB) HVDC, dizajnirao ABB, kombinuje mehaničke i poluprovodničke prekidnike kako bi obezbedio brzu, pouzdanu i efikasnu zaštitu od grešaka u HVDC sistemima. Definicije i vremenski okviri za hibridne HVDC prekidnike ističu jedinstvene izazove i zahteve za DC zaštitu, naglašavajući potrebu za brzim i preciznim radom kako bi se osigurala sigurnost i stabilnost sistema.