Atslēgu grupēšana HVDC tīklos

Uztaisnes atslēgas augstsprieguma Gājiena strāvas tīklā (HVDC):
Uztaisnes atslēgas (DS) augstsprieguma Gājiena strāvas tīklā tiek izmantotas, lai atvienotu dažādas šķiras. Piemēram, HVDC DS tiek lietota pārslēgšanas uzdevumiem, piemēram, līnijas vai kabeļa uzlādes strāvas pārslēgšana, neieslodinātas līnijas vai kabeļa pārslēgšana, kā arī iekārtu, tostarp pretstrāves bankas (tiristoru ventilē), filtra bankas un uzlīmes līnijas, atvienošana. HVDC DS tiek arī izmantota DC slēdzes iekārtām, lai pārtrauktu atlikuso vai cietumu strāvu caur pārtrauces aparātu pēc defektu strāvas novēršanas.

Attēls 1: Piemērs vienpolīga diagrammas HVDC uztaisnes atslēgai bipolārajā HVDC sistēmā

Attēlā 1 ir parādīts piemērs vienpolīgai diagrammai ar saistītajām pārslēgšanas iekārtām (izņemot Metāla atgriezeniskās pārslēgšanas slēdzi) bipolārajā HVDC transmisijas sistēmā Japānā. Kopumā prasības attiecībā uz HVDC DS un ES HVDC sistēmā ir līdzīgas HVAC DS un ES, kas tiek izmantotas AC sistēmā, bet dažas iekārtes ietver papildu prasības atkarībā no to lietojuma. Tabulā 1 ir sniegti galvenie pārslēgšanas uzdevumi, kas uzlikti šīm HVDC DS (CIGRE JWG A3/B4.34 2017).

Tabula 1: Galvenie pārslēgšanas uzdevumi, kas uzlikti atslēgai (DS) bipolārajā HVDC sistēmā

Uztaisnes atslēgu grupas augstsprieguma Gājiena strāvas tīklā:
Grupa A: DS ir jāpārtrauc līnijas atlādes strāva, kas izriet no apakšjūras kabeļa, kuram ir relatīvi liela kapacitance (aptuveni 20 μF). Pēc pretstrāves bankas apturēšanas līnijā izraisītā atlikuso sprieguma atlāde notiek caur amortizējošo šķirtu pretstrāves bankā abos C/S (Anan C/S un Kihoku C/S) uz zemi. Atlādes laika konstante ir aptuveni 40 s, kas atbilst atlādes laikam 3 minūtes. Atlādes strāva tika iestatīta uz 0,1 A, balstoties uz vērtību, ko aprēķināja no atlikuso sprieguma 125 kV un tiristoru ventilē esošās amortizējošās šķirtes pretestības.

Grupa B: DS parasti tiek izmantota, lai pārslēgtu defektu līniju uz veselīgu neitrālo līniju, lai izmantotu neitrālo līniju par līniju laikus vai pastāvīgi pēc tīkla pilnīgas apturēšanas. Šim nolūkam ir nepieciešamas tādas pašas specifikācijas kā grupai A DS.

Grupa C: DS ir jāpārnešina nominālais slodzes strāvas plūsma no DS uz savienojuma slēdzi (BPS), kas savienots paralēli ar pretstrāves banku, lai restartētu bankas vienību. Šajā projektā pārnešanas strāvas specifikācija ir 2800 A. Attēlā 2 ir parādīts nominālā strāvas pārnešanas process no DS uz BPS.

Sākumā augšējā pretstrāves bankas vienība tiek apturēta, bet apakšējā pretstrāves bankas vienība tiek darbināta. Lai darbinātu augšējo bankas vienību no apturētā stāvokļa, pirmāk tiek atvērts DS C1, lai kommutētu nominālo strāvu BPS. Balstoties uz analīzi ar ekvivalento šķirtu, kas attēlota Fig. 2 c, grupai C DS ir jāievēro prasības par DC 1 V spriegumu pie nominālās strāvas 2800 A, kur spriegums tika aprēķināts, izmantojot pretestību un indukciju garumā, kas atbilst strāvas pārnešanas garumam, tostarp DC-GIS.

Attēls 2: Strāvas pārnešanas DS darbība grupai C. (a) DS aizvērta pozīcija, (b) DS atvērta pozīcija, (c) DS ekvivalentā šķirta

Grupa D: DS ir jāpārtrauc pretstrāves bankas uzlādes strāva, kad pretstrāves bankas vienība tiek apturēta. Pat ja tiristoru ventilis tiek apturēts, caur pretstrāves bankas blakuselektriskā kapacitance plūst vibrācijas strāva. Analīzes rezultāti rāda, ka ir ļoti iespējams, ka vibrācijas strāva tiek sadalīta mazāk par 1 A, un atlabšanas spriegums, kas izriet no atšķirības starp atlikuso DC spriegumu pretstrāves puses un līnijas puses DC spriegumu, kas ietver vibrācijas komponentes, ir mazāks par 70 kV, kā parādīts Attēlā 3.

Attēls 3: Sprieguma atšķirība starp DS kontaktiem

Secinājumi par HVDC uztaisnes atslēgu grupēšanu:
Visu grupu A līdz D HVDC DS pārslēgšanas veiktspēja tika izstrādāta, balstoties uz AC DS, un tā veiktspēja tika apstiprināta ražotāja testiem ar testēšanas nosacījumiem, kas norādīti tabulā 1. Starp HVAC DS un HVDC DS nav būtisku dizaina atšķirību, izņemot krītošo attālumu, kas HVDC lietojumam ir aptuveni 20% garāks.

Attēls 4: DC-DS&ES, DC-CT&VT, DC-MOSA (LA) lietojumi 500 kV-DC GIS

Gāzsiltināta slēdze (DC-GIS), kas sastāv no vairākām HVDC DS un uzlīmes atslēgām (ES), tiek arī izmantota HVDC tīklos tuvāk piekrastei. Attēlā 4 ir parādīts piemērs DC-GIS, kas ietver DC DS un DC ES, kas tika instalētas pretstrāves stacijā bipolārajā HVDC sistēmā, kas tika iejaukta 2000. gadā.