Skupinování vypínačů v síti HVDC

Odpojovací spínace HVDC:
Odpojovací spínace HVDC (DS) se používají k odpojování různých obvodů v síti HVDC. Například DS HVDC jsou používány pro přepínací úkoly, jako je přepínání nabíjecího proudu linky nebo kabelu, přepínání bez zátěže, přenosové přepínání linky nebo kabelu, a k odpojování zařízení, včetně převodníkové banky (thyristorový ventil), filtrační banky a zemnicí linky. DS HVDC jsou také používány v DC rozvodu pro ukončení zbytkového nebo unikajícího proudu skrze přerušovač po vyřízení chybového proudu.

Obraz 1: Příklad jednopólového diagramu odpojovacího spínače HVDC v bipolárním systému HVDC

Obraz 1 ukazuje příklad jednopólového diagramu s příslušným přepínacím zařízením (s výjimkou přepínacího spínače pro metalický návrat) v bipolárním systému HVDC v Japonsku. Obecně platí, že požadavky na DS a ES v systému HVDC jsou podobné požadavkům na DS a ES používané v AC systému, ale některé zařízení zahrnuje dodatečné požadavky v závislosti na jejich použití. Tabulka 1 uvádí hlavní přepínací úkoly uvalené na tyto DS HVDC (CIGRE JWG A3/B4.34 2017).

Tabulka 1: Hlavní přepínací úkoly odpojovacího spínače (DS) použitého v bipolárním systému HVDC

Skupiny odpojovacích spínačů HVDC:
Skupina A: DS musí přerušit průtahový proud linky způsobený zbytkovými náboji podmořského kabelu, který má relativně velkou kapacitu (asi 20 μF). Zbytkové napětí indukované v lince po zastavení převodníku je odvedeno skrz tlumicí obvod v převodníkové bance na obou C/Ss (Anan C/S a Kihoku C/S) do země. Konstanta času odvodu je asi 40 s, což odpovídá času odvodu 3 minuty. Proud odvodu byl nastaven na 0,1 A na základě hodnoty vypočtené z zbytkového napětí 125 kV a odporu tlumicího obvodu v thyristorovém ventilu.

Skupina B: DS se obvykle používá k přepnutí vadného přenosového vedení na zdravou neutrální linku, aby se neutrální linka mohla použít pro přenosové vedení dočasně nebo trvale po úplném zastavení systému. To vyžaduje stejné specifikace jako DS skupiny A.

Skupina C: DS musí převést nominální zátěžový proud ze DS na obeznačovací spínač (BPS) spojený paralelně s převodníkovou bankou, aby se mohla restartovat bankovní jednotka. Specifikace převáděného proudu je 2800 A v tomto projektu. Obraz 2 znázorňuje proces převodu nominálního proudu ze DS na BPS.

Nejprve je zastavena horní převodníková bankovní jednotka a provozuje se spodní převodníková bankovní jednotka. Aby se horní bankovní jednotka mohla provozovat z zastaveného stavu, je otevřen DS C1, aby se nominální proud komutoval do BPS. Na základě analýzy s ekvivalentním obvodem procesu převodu proudu zobrazeným na obrázku 2c, jsou požadavky na DS skupiny C dány napětím DC 1 V při nominálním proudu 2800 A, kde bylo napětí vypočteno s ohledem na odpor a indukci na délku jednotky, odpovídající délce převodu proudu včetně DC-GIS.

Obraz 2: Proces převodu proudu DS skupiny C. (a) DS v poloze zavřené, (b) DS v poloze otevřené, (c) ekvivalentní obvod DS

Skupina D: DS musí přerušit nabíjecí proud převodníkové banky, když je převodníková bankovní jednotka zastavena. I když je thyristorový ventil zastaven, proudové vlnění protéká stray kapacitou převodníkové banky. Analytický výsledek ukazuje, že je velmi pravděpodobné, že proudové vlnění bude řezáno na méně než 1 A, a obnovovací napětí způsobené rozdílem mezi zbytkovým DC napětím strany převodníku a DC napětím strany linky, které zahrnuje složky proudového vlnění, je menší než 70 kV, jak je znázorněno na obrázku 3.

Obraz 3: Rozdíl napětí mezi kontakty DS

Závěr o seskupení odpojovacích spínačů HVDC:
Přepínací vlastnosti všech DS HVDC skupin A až D byly navrženy na základě AC DS, a jejich výkon byl potvrzen továrními testy s testovacími podmínkami uvedenými v tabulce 1. Neexistují žádné významné konstrukční rozdíly mezi DS HVAC a DS HVDC s výjimkou dráhy pohybu, která je pro aplikace HVDC přibližně 20 % delší.

Obraz 4: DC-DS&ES, DC-CT&VT, DC-MOSA (LA) použité pro 500 kV-DC GIS

Plynově izolované rozvody (DC-GIS) složené z několika DS HVDC a zemnicích spínačů (ES) jsou také používány v sítích HVDC blízko pobřeží. Obrázek 4 ukazuje příklad DC-GIS včetně DC DS a DC ES, které byly instalovány na převodníkové stanici v bipolárním systému HVDC, který byl uveden do provozu v roce 2000.