Группировка разъединителей в сетях ВЧП

Высоковольтные разъединители постоянного тока:
Высоковольтные разъединители (РП) используются для отключения различных цепей в сетях передачи высоковольтного постоянного тока. Например, РП применяются для операций, таких как переключение зарядного тока линии или кабеля, переключение без нагрузки линии или кабеля, а также для отключения оборудования, включая преобразовательную установку (тиристорный клапан), фильтровую установку и заземляющую линию. РП также применяются в коммутационных устройствах постоянного тока для прекращения остаточного или утечного тока через прерыватель после срабатывания защиты.

Рисунок 1: Пример однофазной схемы разъединителя ВПТ в двухполярной системе ВПТ

Рисунок 1 показывает пример однофазной схемы с соответствующим коммутационным оборудованием (за исключением коммутатора металлического возвратного трансфера) в двухполярной системе передачи ВПТ в Японии. В общем, требования к РП и ЗУ в системе ВПТ аналогичны требованиям к РП и ЗУ, используемым в системе переменного тока, но некоторые устройства имеют дополнительные требования в зависимости от их применения. Таблица 1 приводит основные коммутационные функции, возложенные на эти РП ВПТ (CIGRE JWG A3/B4.34 2017).

Таблица 1: Основные коммутационные функции разъединителя (РП) применяемого в двухполярной системе ВПТ

Группы высоковольтных разъединителей постоянного тока:
Группа A: Разъединитель должен прерывать разрядный ток линии, вызванный остаточными зарядами подводного кабеля, который имеет относительно большую емкость (примерно 20 мкФ). Остаточное напряжение, индуцируемое в линии после остановки преобразователя, разряжается через демпфирующую цепь в преобразовательной установке на обеих концах (Анан и Киходзу) до земли. Постоянная времени разряда составляет около 40 секунд, что соответствует времени разряда 3 минуты. Ток разряда был установлен на уровне 0,1 А на основе значения, рассчитанного из остаточного напряжения 125 кВ и сопротивления демпфирующей цепи в тиристорном клапане.

Группа B: Разъединитель обычно используется для переключения поврежденной линии на здоровую нейтральную линию, чтобы временно или постоянно использовать нейтральную линию в качестве линии передачи после полной остановки системы. Для этого требуются те же спецификации, что и для разъединителя группы A.

Группа C: Разъединитель должен переводить номинальный рабочий ток с разъединителя на байпасный выключатель (БПВ), соединенный параллельно с преобразовательной установкой, чтобы перезапустить блок. Спецификация тока переключения составляет 2800 А в данном проекте. Рисунок 2 иллюстрирует процесс переноса номинального тока с разъединителя на БПВ.

Сначала верхний блок преобразовательной установки останавливается, а нижний блок продолжает работать. Чтобы запустить верхний блок из состояния остановки, разъединитель C1 открывается, чтобы переключить номинальный ток на БПВ. На основе анализа с эквивалентной схемой процесса переноса тока, показанной на рисунке 2c, требования для разъединителя группы C определяются напряжением постоянного тока 1 В при номинальном токе 2800 А, где напряжение было рассчитано с учетом сопротивления и индуктивности на единицу длины, соответствующей длине переноса тока, включая DC-GIS.

Рисунок 2: Операция по переносу тока разъединителя группы C. (a) Положение разъединителя закрыто, (b) Положение разъединителя открыто, (c) Эквивалентная схема разъединителя

Группа D: Разъединитель должен прерывать зарядный ток преобразовательной установки, когда блок преобразовательной установки останавливается. Даже если тиристорный клапан остановлен, пульсирующий ток протекает через паразитную емкость преобразовательной установки. Анализ показывает, что с высокой вероятностью пульсирующий ток будет прерван менее чем на 1 А, а восстановительное напряжение, вызванное разницей между остаточным постоянным напряжением стороны преобразователя и постоянным напряжением стороны линии, которое включает пульсирующие компоненты, будет меньше 70 кВ, как показано на рисунке 3.

Рисунок 3: Разница напряжений между контактами разъединителя

Заключение о группировке высоковольтных разъединителей постоянного тока:
Коммутационные характеристики всех разъединителей ВПТ групп A-D были спроектированы на основе разъединителей переменного тока, и их характеристики были подтверждены заводскими испытаниями с условиями, показанными в таблице 1. Между разъединителями переменного тока и разъединителями постоянного тока нет значительных различий в проектировании, за исключением пути утечки, который для применения в ВПТ на 20% длиннее.

Рисунок 4: DC-РП&ЗУ, DC-ТТ&НТ, DC-МОСА (ЛА), используемые в 500 кВ-DC GIS

Газоизолированное коммутационное оборудование (DC-GIS), состоящее из нескольких разъединителей ВПТ и заземляющих выключателей, также применяется в сетях ВПТ вблизи побережья. Рисунок 4 показывает пример DC-GIS, включающего DC-РП и DC-ЗУ, которые были установлены на преобразовательной станции в двухполярной системе ВПТ, введенной в эксплуатацию в 2000 году.