Групиране на разключващи ключове в HVDC мрежи

Разединители за ВНП:
Разединителите за високонапрегнато постоянното напрежение (ВНП) се използват за разключване на различни вериги в мрежи за пренос на ВНП. Например, разединителите за ВНП се прилагат за задачи като разключване на зареждане на линия или кабел, безнагласно пренасяне на линия или кабел, както и за разключване на оборудване, включително конверторна банка (тиристорен клапан), филтърна банка и заземена линия. Разединителите за ВНП се използват също и в DC апаратурата за прекъсване, за да прекратят остатъчния или утечковия ток през прекъсвателя след изчистване на аварийния ток.

Фигура 1: Пример на диаграма с един полюс на разединителя за ВНП в биполярна система за ВНП

Фигура 1 показва пример на диаграма с един полюс със свързано разключащо оборудване (с изключение на прекъсвателя за метална връзка) в биполярната система за пренос на ВНП в Япония. Общо взето, изискванията за разединители за ВНП и ES в системата за ВНП са подобни на тези за разединители за ВНП и ES, използвани в AC системата, но някои устройства включват допълнителни изисквания в зависимост от техното приложение. Таблица 1 дава основните разключащи задачи, които се поставят пред тези разединители за ВНП (CIGRE JWG A3/B4.34 2017).

Таблица 1: Основни разключащи задачи на разединителя (DS), приложени към биполярна система за ВНП

Групи на разединители за ВНП:
Група А: Разединителят трябва да прекъсне тока на разтоварване на линията, причинен от остатъчните заряди на подводен кабел, който има относително голяма електрическа ёмкост (приблизително 20 μF). Остатъчното напрежение, индуцирано в линията след спиране на конвертора, се разтоварва през демпфираща верига в конверторна банка в двете C/Ss (Anan C/S и Kihoku C/S) до земята. Константата на време за разтоварване е около 40 с, което съответства на време за разтоварване от 3 минути. Токът на разтоварване е зададен на 0.1 А, основан на стойността, изчислена от остатъчното напрежение от 125 кВ и съпротивлението на демпфиращата верига в тирисоторен клапан.

Група B: Разединителят обикновено се използва за разключване на повредена линия за пренос към здрава нейтрална линия, за да се използва нейтралната линия за временен или постоянен пренос на линия след пълната спирка на системата. Това изисква същите спецификации, както разединителят от група А.

Група C: Разединителят трябва да прехвърли номиналния ток на награда от разединителя към паралелно свързан преходен ключ (BPS) с конверторна банка, за да се рестартира банката. Спецификацията за тока на прехвърляне в този проект е 2800 А. Фигура 2 илюстрира процеса на прехвърляне на номинален ток от разединителя към BPS.

Първо, горната конверторна банка се спира, а долната конверторна банка работи. За да се започне работа на горната банка от спряло състояние, разединителят C1 се отваря, за да комутира номиналния ток в BPS. На основата на анализа с еквивалентна верига на процеса на прехвърляне на тока, показан в фигура 2c, изискванията за разединителя от група C са зададени от напрежение на DC 1 В при номинален ток от 2800 А, където напрежението е изчислено със съпротивлението и индуктивността на единица дължина, съответстващи на дължината на прехвърлянето на тока, включително DC-GIS.

Фигура 2: Операция на прехвърляне на тока на разединителя от група C. (a) Затворена позиция на DS, (b) Отворена позиция на DS, (c) Еквивалентна верига на DS

Група D: Разединителят трябва да прекъсне зареждащия ток на конверторна банка, когато единица конверторна банка се спира. Дори и тирисоторен клапан да е спрян, рипл ток протича през паразитна ёмкостта на конверторната банка. Резултатите от анализата показват, че е висока вероятност рипл токът да бъде прекъснат под 1 А, и възстановяването на напрежението, причинено от разликата между остатъчното DC напрежение на страната на конвертора и DC напрежението на страната на линията, което включва компоненти на рипл, е под 70 кВ, както е показано на фигура 3.

Фигура 3: Разлика в напрежението между контактите на DS

Заключение относно групирането на разединители за ВНП:
Разключащата способност на всички разединители за ВНП от групи A до D е проектирана на основата на AC разединители, и нейната способност е потвърдена чрез заводски тестове с условията за тестове, показани в таблица 1. Няма значителни дизайнерски разлики между HVAC разединители и HVDC разединители, освен дължината на плъзгане, която е приблизително 20% по-дълга за приложенията на ВНП.

Фигура 4: DC-DS&ES, DC-CT&VT, DC-MOSA (LA) използвани за 500 кВ-DC GIS

Апаратура с газово изолиране (DC-GIS), съставена от няколко разединителя за ВНП и заземящи ключове (ES), също се използва в мрежи за ВНП близо до бреговата линия. Фигура 4 показва пример на DC-GIS, включително DC DS и DC ES, които са инсталирани в конверторната станция в биполярната система за ВНП, която е въведена в експлоатация през 2000 година.