Skupiniranje preklopnikov v HVDC omrežjih

Odjemalevalni prekložniki HVDC:
Odjemalevalni prekložniki (DS) za HVDC se uporabljajo za odjemanje različnih vezij v omrežjih za prenos s stikom enosmerne napetosti. Na primer, DS za HVDC se uporablja za ključne naloge, kot so preklop napetostnega ali kabelskega nabirnega toka, preklop prazne linije ali kabela, poleg tega pa tudi za odjemanje opreme, vključno z pretvornim kompleksom (tirotronska ventila), filtri in zemljenjem. DS za HVDC se uporablja tudi za enosmerno preklopno opremo, da ustavi ostanek ali iztekanje toka skozi prekinitveni element po odstranitvi toka krive.

Slika 1: Primer enopolnega diagrama odjemalevalnega prekložnika v dvopolnem sistemu HVDC

Slika 1 prikazuje primer enopolnega diagrama s pripadajočo preklopno opremo (razen preklopnika za prenašanje metaličnega povratka) v dvopolnem sistemu za prenos s stikom enosmerne napetosti v Japonskem. V splošnem so zahteve za DS in ES za HVDC podobne zahtevam za DS in ES, ki se uporabljajo v sistemih AC, vendar neka oprema vključuje dodatne zahteve glede na njihovo uporabo. Tabela 1 podaja glavne preklopne naloge, ki so postavljene tem DS za HVDC (CIGRE JWG A3/B4.34 2017).

Tabela 1: Glavne preklopne naloge odjemalevalnega prekložnika (DS) v dvopolnem sistemu HVDC

Skupine odjemalevalnih prekložnikov HVDC:
Skupina A: DS mora prekiniti toki razpolnjevanja linije zaradi ostanek v podmorskem kabelu, ki ima relativno veliko kapacitivnost (približno 20 μF). Ostanek napetosti, ki je induciran v liniji po ustavitvi pretvornika, se razpolnji preko snubberjevega obroča v pretvornem kompleksu na obeh C/S (Anan C/S in Kihoku C/S) na zemljo. Konstanta časa razpolnjevanja je približno 40 s, kar ustreza času razpolnjevanja 3 min. Tok razpolnjevanja je bil nastavljen na 0,1 A na podlagi vrednosti, izračunane iz ostanek napetosti 125 kV in odpornosti snubberjevega obroča v tirotroski ventil.

Skupina B: DS se običajno uporablja za preklop okvarjene prenosne linije na zdravo neutralno linijo, da se ta uporabi za prenosno linijo začasno ali trajno po popolni ustavitvi sistema. To zahteva iste specifikacije kot DS skupine A.

Skupina C: DS mora prenesti nominalni delovni tok od DS na obhodni prekložnik (BPS), ki je vzporedno povezan z pretvornim kompleksom, da bi ponovno zagnal enoto. Specifikacija prenosa toka je 2800 A v tem projektu. Slika 2 prikazuje proces prenosa nominalnega toka od DS na BPS.

Najprej se ustavi zgornja enota pretvornega kompleksa, medtem ko se spodnja enota pretvornega kompleksa nadaljuje z delovanjem. Za operiranje zgornje enote iz stanja ustavitev se DS C1 odpre, da komutira nominalni tok v BPS. Na podlagi analize z ekvivalentnim obročem prenosa toka, prikazanim na sliki 2 c, so zahteve za DS skupine C določene s napetostjo DC 1 V pri nominalnem toku 2800 A, kjer je napetost izračunana z odpornostjo in induktivnostjo na enoto dolžine, ki ustreza dolžini prenosa toka, vključno s DC-GIS.

Slika 2: Operacija prenosa toka DS skupine C. (a) položaj zaprt DS, (b) položaj odprt DS, (c) ekvivalentni obroč DS

Skupina D: DS mora prekiniti tok nabiranja pretvornega kompleksa, ko je enota pretvornega kompleksa ustavljena. Čeprav je tirotroska ventila ustavljena, teče valovni tok skozi stranske kapacitance pretvornega kompleksa. Analitični rezultati kažejo, da je zelo verjetno, da bo valovni tok prekinjen manj kot 1 A, in obnovitvena napetost zaradi razlike med ostanek DC napetosti na strani pretvornika in DC napetostjo na strani linije, ki vključuje valovne komponente, manjša od 70 kV, kot je prikazano na sliki 3.

Slika 3: Razlika napetosti med kontakti DS

Zaključek o razvrščanju odjemalevalnih prekložnikov HVDC:
Preklopna zmogljivost vseh DS za HVDC skupin A do D je bila zasnovana na osnovi DS za AC, njihova zmogljivost pa je bila potrjena z proizvodnjskimi preskusi s preskusnimi pogoji, prikazanimi v tabeli 1. Med DS za HVAC in DS za HVDC ni bistvenih razlik v zasnovi, razen v odnosu do širine prepola, ki je za uporabo v HVDC približno 20 % daljša.

Slika 4: DC-DS&ES, DC-CT&VT, DC-MOSA (LA) uporabljeni za 500 kV-DC GIS

Gasoizolirana preklopna oprema (DC-GIS), sestavljena iz več DS in zemljenjskih prekložnikov (ES), se uporablja tudi v omrežjih HVDC blizu obale. Slika 4 prikazuje primer DC-GIS, vključno s DC DS in DC ES, nameščenih v pretvornem postaju dvopolnega sistema HVDC, ki je bil uveden leta 2000.