Pagsasama ng mga Switch Disconnector sa Mga Grid na HVDC

Mga switch na disconnector ng HVDC:
Ang mga switch na disconnector ng HVDC (DS) ay ginagamit upang maghiwalay sa iba't ibang mga circuit sa mga network ng pagpapadala ng HVDC. Halimbawa, ang HVDC DS ay ginagamit sa mga tungkulin sa pag-switch tulad ng pag-switch ng charging current ng linya o kable, walang-load na linya, o pag-transfer ng switching ng kable, bukod pa sa paghihiwalay ng mga aparato kabilang ang converter bank (thyristor valve), filter bank, at grounding line. Ang HVDC DS ay din ginagamit sa DC switchgear upang matapos ang residual o leakage current sa pamamagitan ng interrupter pagkatapos malinaw ang fault current.

Larawan 1: Halimbawa ng single-pole diagram ng HVDC disconnecting switch sa bipolar HVDC system

Nagpapakita ang Larawan 1 ng isang halimbawa ng single-pole diagram kasama ang mga kaugnay na switching equipment (maliban sa Metallic return transfer breaker) sa bipolar HVDC transmission system sa Japan. Sa pangkalahatan, ang mga requirement para sa HVDC DS at ES sa HVDC system ay katulad ng HVAC DS at ES na ginagamit sa AC system, ngunit ang ilang aparato ay may karagdagang requirement depende sa kanilang aplikasyon. Binibigyan ng Table 1 ang mga pangunahing tungkulin sa switching na inilapat sa mga HVDC DS (CIGRE JWG A3/B4.34 2017).

Table 1: Mga pangunahing tungkulin sa switching ng disconnecting switch (DS) na inilapat sa bipolar HVDC system

Mga grupo ng HVDC disconnector switch:
Grupo A: Kinakailangan ng DS na hiwalayin ang line discharging current dahil sa residual charges ng submarine cable na may relatyibong malaking capacitance (humigit-kumulang 20 μF). Ang residual voltage na naiindukdo sa linya pagkatapos ng paghinto ng converter ay inilabas sa pamamagitan ng snubber circuit sa converter bank sa parehong C/Ss (Anan C/S at Kihoku C/S) patungo sa lupa. Ang discharge time constant ay humigit-kumulang 40 s, na tumutugon sa discharging time ng 3 min. Itinakda ang discharge current sa 0.1 A batay sa value na nakalkula mula sa residual voltage ng 125 kV at resistance ng snubber circuit sa thyristor valve.

Grupo B: Karaniwang ginagamit ang DS upang i-switch ang isang faulted transmission line sa isang healthy neutral line upang gamitin ang neutral line bilang isang temporary o permanenteng transmission line pagkatapos ma-stop ang sistema. Ito ay nangangailangan ng parehong specifications bilang ang Grupo A DS.

Grupo C: Kinakailangan ng DS na ilipat ang nominal load current mula sa DS patungo sa bypass switch (BPS) na konektado sa parallel sa isang converter bank upang muling simulan ang bank unit. Ang specification ng transfer current ay 2800 A sa proyektong ito. Ipinaliwanag ng Figure 2 ang proseso ng nominal current transfer mula sa DS patungo sa BPS.

Sa unang bahagi, hinihinto ang upper converter bank unit at pinag-uusapan ang lower converter bank unit. Upang pagsimulan ang upper bank unit mula sa kondisyon ng paghinto, binuksan ang DS C1 upang komutate ang nominal current sa BPS. Batay sa analisis na may equivalent circuit ng current transfer process na ipinakita sa Fig. 2 c, ibinibigay ang mga requirement para sa Grupo C DS sa pamamagitan ng voltage ng DC 1 V sa nominal current ng 2800 A, kung saan ang voltage ay nakalkula sa resistance at inductance per unit length na tumutugon sa haba ng current transfer kasama ang DC-GIS.

Larawan 2: Pag-operate ng current transfer DS ng Grupo C. (a) posisyon ng close ng DS, (b) posisyon ng open ng DS, (c) equivalent circuit ng DS

Grupo D: Kinakailangan ng DS na hiwalayin ang converter bank charging current kapag hinihinto ang converter bank unit. Kahit na hinihinto ang thyristor valve, may ripple current na lumalabas sa stray capacitance ng converter bank. Ang resulta ng analisis ay nagpapakita na may mataas na probabilidad na ang ripple current ay chopped nang mas mababa sa 1 A, at ang recovery voltage dahil sa pagkakaiba ng residual DC voltage ng panig ng converter at DC voltage ng panig ng linya na may ripple components ay mas mababa sa 70 kV tulad ng ipinakita sa Fig 3.

Larawan 3: Pagkakaiba ng voltage sa pagitan ng mga contact ng DS

Kaklusion sa pagguguhit ng grupo ng HVDC disconnector switch:
Ang performance ng switching ng lahat ng HVDC DSs ng mga grupo A hanggang D ay disenyo batay sa AC DS, at napatunayan ang kanyang performance sa pamamagitan ng factory tests na may testing conditions na ipinakita sa Table 1. Walang mahalagang design differences sa pagitan ng HVAC DS at HVDC DS maliban sa creepage distance, na humigit-kumulang 20% mas mahaba para sa mga aplikasyon ng HVDC.

Larawan 4: DC-DS&ES, DC-CT&VT, DC-MOSA (LA) na ginagamit para sa 500 kV-DC GIS

Ang gas-insulated switchgear (DC-GIS) na binubuo ng ilang HVDC DS at earthing switches (ES) ay din ginagamit sa mga network ng HVDC malapit sa coastline. Ipinaliwanag ng Larawan 4 ang isang halimbawa ng DC-GIS kasama ang DC DS at DC ES na nailatag sa converter station sa bipolar HVDC system, na in-commission noong 2000.