Grupisanje prekidnih ključeva u HVDC mrežama

Prekidači za visokonaponski jednosmjerne strujni prenos (HVDC):
Prekidači za odvajanje (DS) u HVDC mrežama se koriste za odvajanje različitih krugova u HVDC transmisnim mrežama. Na primer, HVDC DS se primenjuje za zadatke prekidanja poput preključivanja napona nabijanja linije ili kabela, preključivanja prazne linije ili kabela, kao i odvajanja opreme uključujući pretvaračku banku (tirotornu valvu), filter banku i zemlju. HVDC DS se takođe primenjuje na DC prekidača za prekid ostatka ili curenja struje kroz prekidač nakon otklanjanja greške.

Slika 1: Primer dijagrama jednog pola HVDC prekidača za odvajanje u bipolarnoj HVDC sistemi

Slika 1 pokazuje primer dijagrama sa povezanim opremom za preključivanje (osim prekidača za prenos metaličkog povratka) u bipolarnom HVDC transmisnom sistemu u Japanu. Uopšte, zahtevi za HVDC DS i ES u HVDC sistemu su slični HVAC DS i ES korišćenim u AC sistemu, ali neka oprema uključuje dodatne zahteve u zavisnosti od njihove primene. Tabela 1 daje glavne zadatke preključivanja koji se odnose na ove HVDC DS (CIGRE JWG A3/B4.34 2017).

Tabela 1: Glavni zadaci preključivanja prekidača za odvajanje (DS) primenjeni na bipolarni HVDC sistem

Grupe HVDC prekidača za odvajanje:
Grupa A: Prekidač je potreban za prekid struje ispraznjenja linije zbog ostatak napona podmorskih kablova koji imaju relativno veliku kapacitet (približno 20 μF). Ostatak napon induciran u liniji nakon zaustavljanja pretvarača se ispraznjava kroz snubber krug u pretvaračkoj banci na oba C/S (Anan C/S i Kihoku C/S) do zemlje. Vreme ispraznjenja je oko 40 s, što odgovara vremenu ispraznjenja od 3 min. Struja ispraznjenja je postavljena na 0.1 A na osnovu vrednosti izračunate iz ostatka napona od 125 kV i otpora snubber kruga u tirotornoj valvi.

Grupa B: Prekidač se normalno koristi za preključivanje defektne transmisne linije na zdravu neutralnu liniju kako bi se neutralna linija privremeno ili trajno koristila kao transmisna linija nakon potpunog zaustavljanja sistema. Ovo zahteva iste specifikacije kao i prekidač grupe A.

Grupa C: Prekidač je potreban za prenos nominalne radne struje sa DS na omični prekidač (BPS) spojen paralelno s pretvaračkom bankom kako bi se ponovo pokrenula banka. Specifikacija prenosne struje u ovom projektu je 2800 A. Slika 2 ilustruje proces prenosa nominalne struje sa DS na BPS.

Na početku, gornja pretvaračka banka je zaustavljena, a donja pretvaračka banka radi. Da bi se gornja banka pokrenula iz stanja zaustavljanja, DS C1 se otvara kako bi nominalna struja bila prebačena na BPS. Na osnovu analize ekvivalentnim krugom procesa prenosa struje prikazanim na slici 2c, zahtevi za prekidač grupe C su dati naponom od 1 V na nominalnoj struji od 2800 A, gde je napon izračunat sa otporom i induktivnošću po jedinici dužine koja odgovara dužini prenosa struje uključujući DC-GIS.

Slika 2: Operacija prenosa struje prekidača grupe C. (a) Položaj zatvorenog DS, (b) Položaj otvorenog DS, (c) Ekvivalentni krug DS

Grupa D: Prekidač je potreban za prekid struje nabijanja pretvaračke banke kada je pretvaračka banka zaustavljena. Čak i ako je tirotorna valva zaustavljena, oscilatorna struja teče kroz stray kapacitet pretvaračke banke. Analitički rezultati pokazuju da je veoma verovatno da oscilatorna struja bude iseknuta manjom od 1 A, a oporavni napon usled razlike između ostatka DC napona na strani pretvarača i DC napona na strani linije, koji uključuje oscilatorne komponente, bude manji od 70 kV, kao što je prikazano na slici 3.

Slika 3: Razlika napona između kontakata DS

Zaključak o grupisanju HVDC prekidača za odvajanje:
Performanse svih HVDC DS grupe A do D su dizajnirane na osnovu AC DS, a njihove performanse su potvrđene fabričkim testovima sa testnim uslovima prikazanim u Tabeli 1. Ne postoje značajne razlike u dizajnu između HVAC DS i HVDC DS, osim raspona kretanja, koji je približno 20% duži za HVDC primene.

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

Gas-insulated switchgear (DC-GIS) sastavljen od nekoliko HVDC DS i zemljujućih prekidača (ES) se takođe primenjuje u HVDC mrežama blizu obale. Slika 4 pokazuje primer DC-GIS uključujući DC DS i DC ES koji su instalirani na pretvaračkoj stanici u bipolarnom HVDC sistemu, koji je uveden u upotrebu 2000. godine.