Hibrit HVDC Kesici Tanımlamaları

Hibrit Yüksek Gerilimli Direkt Akım Anahtarlama Kolları için Tanımlamalar

AC Anahtarlama Kolları için Standart Tanımlamalar

• Sınırlamalar: AC anahtarlama kolları için standart tanımlamalar, DC korumanın zaman çerçeveleri ve dinamiklerinin farklı olması nedeniyle doğrudan HVDC korumasına uygulanmaz.
• Zaman Çerçeveleri: AC anahtarlama kollarının, DC anahtarlama kollarına göre daha uzun bir işlem süresi vardır. Genellikle, AC anahtarlama kollarının kesmesi gereken hat akımları, koruma işlemine kadar neredeyse durağan hale gelir, ancak her zaman böyle olmayabilir.

HVDC Anahtarlama Kolları

• Tepki Süresi: HVDC anahtarlama kolları, DC hat akımı durağan bir değere ulaşmadan önce harekete geçmelidir, çünkü anahtarlama kolları ve dönüştürücülerin içindeki elektronik bileşenlerin sınırlamaları nedeniyledir.

Ana Dal ve İşlevleri

1. Birincil Dal:

   • Normal işlem sırasında akımı ileterek çalışır.

2. İkincil Dal:

   • Kısa bir süre boyunca hat akımını ileterek çalışır.

3. Enerji Emilim Dalı:

   • Anahtarlama kolları arasında gerilimi sınırlar ve DC şebekesinden ekstra enerjiyi emer.

Hibrit Anahtarlama Kolları için Ana Zaman Tanımlamaları

1. Hata Başlangıcı (Tf):

   • Ağın elektrik koşullarının değiştiği an, bu da aşırı akım durumuna yol açar.

2. Tespit Süresi:

   • Hata başlangıcından koruma sisteminin hatayı tespit ettiği ana kadar geçen süre.

3. Konumlandırma Süresi:

   • Koruma sisteminin hangi anahtarlama kollarını açacağını karar verdiği, hatanın tespit edildiği andan itibaren geçen süre.

4. İşlem Süresi:

   • Anahtarlama kollarının "Kapalı" durumundan "Açık" durumuna geçiş yaptığı süre.

5. Kesme Süresi (Tint):

   • Hata başlangıcından anahtarlama kollarının hat akımına karşı önemli bir gerilim oluşturacak yeterli gerilim elde ettiği ana kadar geçen süre.

6. Geçiş Süresi (Tcom):

   • Birincil dalda olan akımın sıfıra veya sıfıra çok yakın bir değere düşmesi için geçen süre, bu da anahtarlama kollarının işleminin bir sonraki aşamasının gerçekleşmesini sağlar.

7. Temizleme Süresi (Tclr):

   • Hata başlangıcından DC hat akımının sıfıra veya varistörlerin dizgi akımına (I_knee) ulaşmasına kadar geçen süre.

8. Akım Sınırlama İşlem Süresi (Tlim):

   • Anahtarlama kollarının hat akım sınırlayıcı olarak işlemeye başladığı süre.

ABB Tasarımı Proaktif Hibrit Anahtarlama Kolları (PHCB) HVDC

Tasarım Genel Bakış

ABB tarafından tasarlanan Proaktif Hibrit Anahtarlama Kolları (PHCB) HVDC, iki paralel dal içerir:

1. Normal Akım Yolu:

   • Mekanik Anahtar: Normal işlem sırasında kapalı kalır.
   • Yük Komütasyon Anahtarı (LCS): Normal işlem sırasında açık olan düşük gerilim serisi yarıiletken anahtarlarıdır.

2. Ana Akım Kesme Elemanı:

   • Ana Kesici: Normal işlem sırasında kapalı olan yarıiletken anahtarların bir dizisidir.

3. Enerji Emilim Dalı:

   • İkincil dal ile birleştirilerek anahtarlama kollarına işlevsellik ekler. Bu, ikincil dalın bölümlerinin birbirinden bağımsız olarak açılmasını sağlar. Bu özellik, anahtarlama kollarının belirli durumlarda hat akım sınırlayıcı olarak çalışmasına olanak tanır.

Normal İşlem

• Ayırıcı: Kapalı
• LCS: Açık
• Ana Kesici: Kapalı

Hata Durumu İşlemi

1. Hata Tespiti:

   • LCS kapatılır.
   • Ana kesici açılır.
   • LCS, birincil daldan ikincil dala akımın komütasyonu için yeterli gerilim sağlar.
   • LCS, hatanın onaylanmasından önce tetiklenebilir, bu da tespit algoritmasının anahtarlama kollarının işlemiyle paralel olarak işlemesine olanak tanır.

2. Akım Transferi:

   • Tüm akım ana kesiciden geçtiğinde, yüksek hızlı mekanik ayırıcı açılır.
   • Mekanik anahtar tamamen açıldığında, ana devre kesici kapatılır, ana kesici akımı kesilir ve hat enerjisi varistörlerde dağılır.
   • Nispeten yavaş seri artakalan akım ayırıcı devre kesicisi, ana kesici ve ilgili cihazlardan geçen sızıntı akımını kesmek için kullanılır, bu akım, enerji emilim dalının nasıl tasarlandığına bağlı olarak önemli olabilir. Bu anahtar aynı zamanda tam izolasyon sağlar.

Gösterge Örneği

Şekil 3, tanımlamaların kolayca çizilebilmesi için dinamiklerin abartıldığı tipik bir hat akım dalga formunu gösterir:

• Hata Başlangıcı (Tf): Hatanın ilk ortaya çıkma anıdır.
• Tespit Süresi: Tf'den hatanın tespit edildiği ana kadar geçen süre.
• Konumlandırma Süresi: Tespit edildiğinden hangi kesicilerin açılacağını belirleye kadar geçen süre.
• İşlem Süresi: Kesicinin kapalıdan açık duruma geçiş yapması için geçen süre.
• Kesme Süresi (Tint): Tf'den yeterli gerilim oluşarak hat akımına karşı koymaya başlama ana kadar geçen süre.
• Geçiş Süresi (Tcom): Birincil dalda olan akımın sıfıra veya sıfıra çok yakın bir değere düşmesi için geçen süre.
• Temizleme Süresi (Tclr): Tf'den sıfır akım veya I_knee'ye ulaşma ana kadar geçen süre.
• Akım Sınırlama İşlem Süresi (Tlim): Kesicinin hat akımını sınırlamaya başladığı süre.

Özet

ABB tarafından tasarlanan Proaktif Hibrit Anahtarlama Kolları (PHCB) HVDC, mekanik ve yarıiletken anahtarları birleştirerek HVDC sistemleri için hızlı, güvenilir ve etkili hat koruması sağlar. Hibrit HVDC anahtarlama kolları için tanımlamalar ve zaman çerçeveleri, DC korumasının benzersiz zorluklarını ve gereksinimlerini vurgular, hızlı ve hassas işlem için sistem güvenliği ve istikrarını sağlamak gerektiğini vurgular.