Визначення гібридного високовольтного переривача DC

Визначення для гібридних високовольтажних прямопоточних вимикачів

Стандартні визначення для вимикачів змінного струму

• Обмеження: Стандартні визначення для вимикачів змінного струму не можуть бути безпосередньо застосовані до захисту ВПС, оскільки часові рамках та динаміка процесів відрізняються.
• Часові рамках: Вимикачі змінного струму мають відносно довгий час реакції порівняно з вимикачами постійного струму. Зазвичай, коли вимикач змінного струму перериває аварійний струм, цей струм майже досягає стаціонарного стану, але це не завжди так.

Вимикачі ВПС

• Час реакції: Вимикачі ВПС повинні діяти до того, як аварійний струм постійного струму досягне стаціонарного значення, через обмеження електроніки в самих вимикачах та конверторах.

Основні розділи та їх функції

1. Основний розділ:

   • Передає струм під час нормальної роботи.

2. Додатковий розділ:

   • Передає аварійний струм на короткий період часу.

3. Розділ поглинання енергії:

   • Обмежує напругу на вимикачу та поглинає додаткову енергію з мережі ВПС.

Основні часові визначення для гібридних вимикачів

1. Початок аварії (Tf):

   • Момент, коли електричні умови мережі змінюються, що призводить до надмірного струму.

2. Час виявлення:

   • Час, який потрібен від моменту початку аварії до моменту, коли система захисту виявила аварію.

3. Час локації:

   • Час, який потрібен системі захисту, щоб вирішити, які вимикачі відкрити, з моменту виявлення аварії.

4. Час операції:

   • Час, який потрібен вимикачу, щоб перейти зі стану "Закритий" у стан "Відкритий".

5. Час переривання (Tint):

   • Час між моментом початку аварії та моментом, коли вимикач створює достатню напругу, щоб суттєво протистояти аварійному струму.

6. Час комутації (Tcom):

   • Час, який потрібен для того, щоб струм в основному розділі спадав до нуля, або настільки близько до нуля, що може відбутися наступний етап роботи вимикача.

7. Час очищення (Tclr):

   • Час, який потрібен від моменту початку аварії до моменту, коли струм лінії ВПС досягає нуля, або досягається коліна струму варисторів (I_knee).

8. Час операції обмеження струму (Tlim):

   • Час, коли вимикач починає діяти як обмежувач аварійного струму.

ABB-розроблений превентивний гібридний вимикач (PHCB) ВПС

Огляд конструкції

Превентивний гібридний вимикач (PHCB) ВПС, розроблений ABB, складається з двох паралельних розділів:

1. Нормальний шлях струму:

   • Механічний вимикач: Залишається закритим під час нормальної роботи.
   • Вимикач комутації навантаження (LCS): Низка серійних полупровідникових вимикачів низької напруги, які вмикаються під час нормальної роботи.

2. Основний елемент переривання струму:

   • Основний вимикач: Низка полупровідникових вимикачів, які вимкнені під час нормальної роботи.

3. Розділ поглинання енергії:

   • Поєднується з додатковим розділом, щоб додати функціональність вимикачу. Це дозволяє окремо керувати розділами додаткового розділу. Ця функція дозволяє вимикачу діяти як обмежувач аварійного струму в певних ситуаціях.

Нормальна робота

• Відключення: Закрито
• LCS: Увімкнено
• Основний вимикач: Вимкнено

Робота при аварійних умовах

1. Виявлення аварії:

   • LCS вимикається.
   • Основний вимикач вмикається.
   • LCS забезпечує достатню напругу, щоб комутувати струм з основного розділу в додатковий розділ.
   • LCS може бути активований перед підтвердженням аварії, що дозволяє алгоритму виявлення обробляти дані паралельно з роботою вимикача.

2. Передача струму:

   • Коли весь струм проходить через основний вимикач, відкривається високошвидкісний механічний відключувач.
   • Коли механічний вимикач повністю відкритий, основний вимикач вимикається, струм основного вимикача переривається, і енергія лінії розсіюється в варисторах.
   • Повільний рядовий відключувач залишкового струму використовується для переривання струму утечки через основний вимикач та пов'язані пристрої, який може бути значним залежно від проектування розділу поглинання енергії. Цей вимикач також забезпечує повну ізоляцію.

Ілюстративний приклад

Рисунок 3 показує типовий хвильовий форм аварійного струму з позначеними часовими і струмовими характеристиками. Динаміка була прибутою, щоб визначення могли бути легко відображені:

• Початок аварії (Tf): Перший момент появи аварії.
• Час виявлення: Час від Tf до виявлення аварії.
• Час локації: Час від виявлення до визначення, які вимикачі відкрити.
• Час операції: Час переходу вимикача зі стану "Закритий" у стан "Відкритий".
• Час переривання (Tint): Час від Tf до достатнього зростання напруги, щоб протистояти аварійному струму.
• Час комутації (Tcom): Час, який потрібен для того, щоб струм в основному розділі спадав.
• Час очищення (Tclr): Час від Tf до нульового струму або Iknee.
• Час операції обмеження струму (Tlim): Час, коли вимикач починає обмежувати аварійний струм.

Висновок

Превентивний гібридний вимикач (PHCB) ВПС, розроблений ABB, поєднує механічні та полупровідникові вимикачі, щоб забезпечити швидкий, надійний та ефективний захист від аварій для систем ВПС. Визначення та часові рамках для гібридних вимикачів ВПС підкреслюють унікальні виклики та вимоги до захисту ВПС, наголошуючи на необхідності швидкої та точної роботи для забезпечення безпеки та стабільності системи.