Định nghĩa về cầu chì HVDC lai

Định nghĩa cho Công tắc Hybrid HVDC

Định nghĩa Chuẩn cho Công tắc AC

• Hạn chế: Các định nghĩa chuẩn cho công tắc AC không thể áp dụng trực tiếp cho bảo vệ HVDC vì khung thời gian và động lực học liên quan là khác nhau.
• Khung Thời Gian: Công tắc AC có thời gian hoạt động tương đối dài so với công tắc DC. Thông thường, dòng điện ngắn mạch mà công tắc AC ngắt sẽ gần đạt đến trạng thái ổn định khi hệ thống bảo vệ hoạt động, nhưng điều này không phải lúc nào cũng đúng.

Công tắc HVDC

• Thời gian Phản hồi: Công tắc HVDC phải hoạt động trước khi dòng điện ngắn mạch DC đạt đến giá trị ổn định, do hạn chế của các thiết bị điện tử trong công tắc và bộ chuyển đổi.

Các Nhánh Chính và Chức năng Của Chúng

1. Nhánh Chính:

   • Dẫn dòng điện trong quá trình vận hành bình thường.

2. Nhánh Phụ:

   • Dẫn dòng điện ngắn mạch trong một khoảng thời gian ngắn.

3. Nhánh Hấp thụ Năng lượng:

   • Giới hạn điện áp trên công tắc và hấp thụ bất kỳ năng lượng bổ sung nào từ lưới DC.

Các Định nghĩa Thời gian Chính cho Công tắc Hybrid

1. Thời điểm Bắt đầu Sự cố (Tf):

   • Khoảnh khắc khi điều kiện điện của mạng thay đổi, dẫn đến tình trạng quá dòng.

2. Thời gian Phát hiện:

   • Thời gian từ khi bắt đầu sự cố đến khoảnh khắc hệ thống bảo vệ phát hiện sự cố.

3. Thời gian Xác định Vị trí:

   • Thời gian hệ thống bảo vệ quyết định mở công tắc nào từ khi phát hiện sự cố.

4. Thời gian Hoạt động:

   • Thời gian để công tắc chuyển từ trạng thái "Đóng" sang "Mở".

5. Thời gian Ngắt (Tint):

   • Thời gian giữa khi bắt đầu sự cố và khi công tắc xây dựng đủ điện áp để chống lại dòng điện ngắn mạch.

6. Thời gian Đổi hướng (Tcom):

   • Thời gian để dòng điện trong nhánh chính giảm xuống zero, hoặc gần như zero để giai đoạn tiếp theo trong hoạt động của công tắc có thể diễn ra.

7. Thời gian Làm sạch (Tclr):

   • Thời gian từ khi bắt đầu sự cố đến khi dòng điện DC đạt đến zero, hoặc đạt đến dòng điện gối của varistor (I_knee).

8. Thời gian Hoạt động Giới hạn Dòng điện (Tlim):

   • Thời điểm công tắc bắt đầu hoạt động như một giới hạn dòng điện ngắn mạch.

Công tắc Hybrid Proactive được Thiết kế bởi ABB (PHCB) HVDC

Tổng quan về Thiết kế

Công tắc Hybrid Proactive (PHCB) HVDC, được thiết kế bởi ABB, bao gồm hai nhánh song song:

1. Đường dẫn Dòng điện Bình thường:

   • Công tắc Cơ khí: Giữ đóng trong quá trình vận hành bình thường.
   • Công tắc Đổi hướng Tải (LCS): Một chuỗi công tắc bán dẫn ở mức điện áp thấp được bật trong quá trình vận hành bình thường.

2. Phần Chính Ngắt Dòng điện:

   • Công tắc Chính: Một chuỗi công tắc bán dẫn được tắt trong quá trình vận hành bình thường.

3. Nhánh Hấp thụ Năng lượng:

   • Kết hợp với nhánh phụ để thêm chức năng cho công tắc. Điều này cho phép các phần của nhánh phụ được chuyển đổi độc lập với nhau. Đặc điểm này cho phép công tắc hoạt động như một giới hạn dòng điện ngắn mạch trong một số trường hợp.

Vận hành Bình thường

• Công tắc Ngắt: Đóng
• LCS: Bật
• Công tắc Chính: Tắt

Vận hành trong Trạng thái Sự cố

1. Phát hiện Sự cố:

   • LCS được tắt.
   • Công tắc chính được bật.
   • LCS cung cấp đủ điện áp để chuyển dòng điện từ nhánh chính sang nhánh phụ.
   • LCS có thể được kích hoạt trước khi xác nhận sự cố, cho phép thuật toán phát hiện xử lý song song với hoạt động của công tắc.

2. Chuyển Dòng điện:

   • Khi tất cả dòng điện đang chảy qua công tắc chính, công tắc cơ khí tốc độ cao được mở.
   • Khi công tắc cơ khí hoàn toàn mở, công tắc chính được tắt, dòng điện của công tắc chính bị ngắt, và năng lượng đường dây được tiêu tán trong varistor.
   • Công tắc ngắt dòng điện rò rỉ chuỗi chậm hơn được sử dụng để ngắt dòng điện rò rỉ thông qua công tắc chính và các thiết bị liên quan, có thể đáng kể tùy thuộc vào cách thiết kế nhánh hấp thụ năng lượng. Công tắc này cũng cung cấp cách ly hoàn toàn.

Ví dụ Minh họa

Hình 3 hiển thị dạng sóng dòng điện ngắn mạch điển hình với thời gian và định mức dòng điện được ghi nhãn. Các động lực học đã được phóng đại để dễ dàng vẽ các định nghĩa:

• Thời điểm Bắt đầu Sự cố (Tf): Khoảnh khắc ban đầu xảy ra sự cố.
• Thời gian Phát hiện: Thời gian từ Tf đến khi phát hiện sự cố.
• Thời gian Xác định Vị trí: Thời gian từ khi phát hiện đến khi xác định công tắc nào cần mở.
• Thời gian Hoạt động: Thời gian để công tắc chuyển từ đóng sang mở.
• Thời gian Ngắt (Tint): Thời gian từ Tf đến khi xây dựng đủ điện áp để chống lại dòng điện ngắn mạch.
• Thời gian Đổi hướng (Tcom): Thời gian để dòng điện trong nhánh chính giảm.
• Thời gian Làm sạch (Tclr): Thời gian từ Tf đến khi dòng điện đạt đến zero hoặc Iknee.
• Thời gian Hoạt động Giới hạn Dòng điện (Tlim): Thời điểm công tắc bắt đầu giới hạn dòng điện ngắn mạch.

Tóm tắt

Công tắc Hybrid Proactive (PHCB) HVDC, được thiết kế bởi ABB, kết hợp công tắc cơ khí và bán dẫn để cung cấp bảo vệ sự cố nhanh chóng, tin cậy và hiệu quả cho hệ thống HVDC. Các định nghĩa và khung thời gian cho công tắc hybrid HVDC nhấn mạnh những thách thức và yêu cầu độc đáo của bảo vệ DC, nhấn mạnh nhu cầu hoạt động nhanh chóng và chính xác để đảm bảo an toàn và ổn định của hệ thống.