Pengelompokan Saklar Pemutus dalam Jaringan HVDC

Saklar pemutus HVDC:
Saklar pemutus HVDC (DS) digunakan untuk memutus berbagai sirkuit dalam jaringan transmisi HVDC. Misalnya, DS HVDC diterapkan untuk tugas beralih seperti pengalihan arus pengisian garis atau kabel, pengalihan garis tanpa beban, atau kabel, selain memutus peralatan termasuk bank konverter (katup tiristor), bank filter, dan garis grounding. DS HVDC juga diterapkan pada peralatan beralih DC untuk menghentikan arus residu atau kebocoran melalui interrupter setelah membersihkan arus gangguan.

Gambar 1: Contoh diagram tiang tunggal dari saklar pemutus HVDC dalam sistem HVDC bipolar

Gambar 1 menunjukkan contoh diagram tiang tunggal dengan peralatan beralih terkait (kecuali Pemutus Transfer Kembali Logam) dalam sistem transmisi HVDC bipolar di Jepang. Secara umum, persyaratan untuk DS HVDC dan ES dalam sistem HVDC mirip dengan DS HVAC dan ES yang digunakan dalam sistem AC, tetapi beberapa peralatan memiliki persyaratan tambahan tergantung pada aplikasinya. Tabel 1 memberikan tugas beralih utama yang diberlakukan pada DS HVDC ini (CIGRE JWG A3/B4.34 2017).

Tabel 1: Tugas beralih utama dari saklar pemutus (DS) yang diterapkan pada sistem HVDC bipolar

Grup saklar pemutus HVDC:
Grup A: DS diperlukan untuk memutus arus pembuangan garis karena muatan sisa kabel laut yang memiliki kapasitansi relatif besar (sekitar 20 μF). Tegangan sisa yang terinduksi dalam garis setelah konverter berhenti dibuang melalui rangkaian snubber di bank konverter di kedua C/S (Anan C/S dan Kihoku C/S) ke tanah. Konstanta waktu pembuangan sekitar 40 detik, yang sesuai dengan waktu pembuangan 3 menit. Arus pembuangan ditetapkan menjadi 0,1 A berdasarkan nilai yang dihitung dari tegangan sisa 125 kV dan resistansi rangkaian snubber di katup tiristor.

Grup B: DS biasanya digunakan untuk mengalihkan garis transmisi yang rusak ke garis netral yang sehat untuk menggunakan garis netral sebagai garis transmisi secara sementara atau permanen setelah sistem sepenuhnya berhenti. Ini memerlukan spesifikasi yang sama dengan DS grup A.

Grup C: DS diperlukan untuk mentransfer arus beban nominal dari DS ke saklar bypass (BPS) yang terhubung paralel dengan bank konverter untuk memulai ulang unit bank. Spesifikasi transfer arus adalah 2800 A dalam proyek ini. Gambar 2 mengilustrasikan proses transfer arus nominal dari DS ke BPS.

Pertama, unit bank konverter atas dihentikan dan unit bank konverter bawah dioperasikan. Untuk mengoperasikan unit bank atas dari kondisi berhenti, DS C1 dibuka untuk mengkomutasi arus nominal ke BPS. Berdasarkan analisis dengan rangkaian ekivalen dari proses transfer arus yang ditunjukkan pada Gambar 2 c, persyaratan untuk DS grup C diberikan oleh tegangan DC 1 V pada arus nominal 2800 A, di mana tegangan dihitung dengan resistansi dan induktansi per satuan panjang yang sesuai dengan panjang transfer arus termasuk DC-GIS.

Gambar 2: Operasi DS transfer arus grup C. (a) posisi DS tertutup, (b) posisi DS terbuka, (c) rangkaian ekivalen DS

Grup D: DS diperlukan untuk memutus arus pengisian bank konverter ketika unit bank konverter dihentikan. Bahkan jika katup tiristor berhenti, arus ripple mengalir melalui kapasitansi parasit bank konverter. Hasil analisis menunjukkan bahwa sangat mungkin arus ripple dipotong kurang dari 1 A, dan tegangan pemulihan akibat perbedaan antara tegangan DC sisa sisi konverter dan tegangan DC sisi garis yang mencakup komponen ripple kurang dari 70 kV seperti ditunjukkan pada Gambar 3.

Gambar 3: Perbedaan tegangan antara kontak DS

Kesimpulan tentang pengelompokan saklar pemutus HVDC:
Kinerja beralih semua DS HVDC grup A hingga D dirancang berdasarkan DS AC, dan kinerjanya dikonfirmasi oleh uji pabrik dengan kondisi uji yang ditunjukkan dalam Tabel 1 Tidak ada perbedaan desain signifikan antara DS HVAC dan DS HVDC kecuali jarak merayap, yang sekitar 20% lebih panjang untuk aplikasi HVDC.

Gambar 4: DC-DS&ES, DC-CT&VT, DC-MOSA (LA) yang digunakan untuk 500 kV-DC GIS

Perangkat beralih gas-insulated (DC-GIS) yang terdiri dari beberapa DS HVDC dan saklar grounding (ES) juga diterapkan dalam jaringan HVDC dekat garis pantai. Gambar 4 menunjukkan contoh DC-GIS termasuk DS DC dan ES DC yang dipasang di stasiun konverter dalam sistem HVDC bipolar, yang dikomisionalkan pada tahun 2000.