Групування відключаючих перемикачів у мережах ВВП

Відключаючі перемикачи HVDC:
Відключаючі перемикачи (DS) HVDC використовуються для відключення різних цепей у мережах передачі HVDC. Наприклад, DS HVDC застосовується для переключувальних операцій, таких як переключення струму зарядження лінії або кабелю, безнавантаженого лінійного або кабельного переключення, а також для відключення обладнання, включаючи банк конверторів (тиристорний клапан), фільтруючий банк та заземлювальну лінію. DS HVDC також застосовується до комутаційного обладнання постійного струму для припинення залишкового або протікання струму через преривач після очищення струму короткого замикання.

Рисунок 1: Приклад однофазної діаграми відключаючого перемикача HVDC в біполярній системі HVDC

Рисунок 1 показує приклад однофазної діаграми з пов'язаним комутаційним обладнанням (окрім перемикача передачі металевої зворотної) у біполярній системі передачі HVDC в Японії. Загалом, вимоги до DS HVDC і ES в системі HVDC схожі на вимоги до DS HVAC і ES, використовуваних в системі AC, але деяке обладнання має додаткові вимоги залежно від їхнього застосування. Таблиця 1 наводить основні комутаційні завдання, накладені на ці DS HVDC (CIGRE JWG A3/B4.34 2017).

Таблиця 1: Основні комутаційні завдання відключаючого перемикача (DS) у біполярній системі HVDC

Групи відключаючих перемикачів HVDC:
Група A: DS повинен переривати струм розрядки лінії через залишкові заряди підводного кабелю, який має відносно велику ємність (приблизно 20 мкФ). Залишкове напруга, що виникає в лінії після зупинки конвертора, розряджається через гасительну схему в банку конверторів на обох C/Ss (Anan C/S і Kihoku C/S) до землі. Постійна часу розрядки становить приблизно 40 с, що відповідає часу розрядки 3 хвилини. Струм розрядки був встановлений на 0,1 А на основі значення, розрахованого з залишкового напруги 125 кВ і опору гасительної схеми в тиристорному клапані.

Група B: DS зазвичай використовується для переключення аварійної лінії передачі на здорову нейтральну лінію, щоб тимчасово або постійно використовувати нейтральну лінію як лінію передачі після повної зупинки системи. Це вимагає таких самих специфікацій, як і DS групи A.

Група C: DS повинен перекидати номінальний струм завантаження від DS до обходового перемикача (BPS), підключенного паралельно до банку конверторів, щоб перезапустити одиницю банку. Специфікація перекидального струму становить 2800 А в цьому проекті. Рисунок 2 ілюструє процес перекидання номінального струму від DS до BPS.

Спочатку верхня одиниця банку конверторів зупиняється, а нижня одиниця банку конверторів працює. Для того, щоб запустити верхню одиницю банку зі стану зупинки, DS C1 відкривається, щоб перекомутувати номінальний струм в BPS. На основі аналізу з еквівалентною схемою процесу перекидання струму, показаної на рис. 2c, вимоги до DS групи C задаються напругою постійного струму 1 В при номінальному струмі 2800 А, де напруга була розрахована з опором і індуктивністю на одиницю довжини, що відповідає довжині перекидання струму, включаючи DC-GIS.

Рисунок 2: Операція перекидання струму DS групи C. (a) положення DS закрито, (b) положення DS відкрито, (c) еквівалентна схема DS

Група D: DS повинен переривати струм зарядження банку конверторів, коли одиниця банку конверторів зупиняється. Навіть якщо тиристорний клапан зупиняється, стрімка компонента струму проходить через паразитну ємність банку конверторів. Аналітичні результати показують, що ймовірно, що стрімка компонента струму переривається менше ніж на 1 А, і напруга відновлення, спричинена різницею між залишковою напругою постійного струму сторони конвертора та напругою постійного струму сторони лінії, яка включає стрімку компоненту, становить менше 70 кВ, як показано на рис. 3.

Рисунок 3: Різниця напруги між контактами DS

Висновок про групування відключаючих перемикачів HVDC:
Переключувальні характеристики всіх DS HVDC груп A-D були спроектовані на основі DS AC, і їхня продуктивність була підтверджена заводськими тестами з умовами тестування, наведеними в таблиці 1. Не має значущих відмінностей у дизайну між DS HVAC та DS HVDC, крім відстані втечки, яка на 20% довша для застосувань HVDC.

Рисунок 4: DC-DS&ES, DC-CT&VT, DC-MOSA (LA) використовується для 500 кВ-DC GIS

Газоізольоване комутаційне обладнання (DC-GIS), складене з декількох DS HVDC та перемикачів заземлення (ES), також застосовується в мережах HVDC поблизу берегової лінії. Рисунок 4 показує приклад DC-GIS, включаючи DC DS та DC ES, які були встановлені на станції конверторів в біполярній системі HVDC, яка була введена в експлуатацію в 2000 році.