HVDC ĉirkaŭbreko
HVDC Cirkuitrompiloj: Funkciado, Provokoj kaj Solvoj
HVDC (Alta-Voltaĝa Rekta Kurento) cirkuitrompilo estas specialigita ŝaltaneco dezinita por interrompi la fluon de anormala rekta kurento en elektra cirkvito. Kiam defekto okazas en la sistemo, la mekanikaj kontaktoj de la cirkuitrompilo disiĝas, efektive malfermante la cirkviton. Tamen, interrompi la cirkviton en HVDC-sistemo estas pli malfacila tasko kompare al sia AC (Alternanta Kurento) kontraŭparto. Ĉefe ĉar la kurento en HVDC-cirkvito fluas en unu direkto kaj nature ne pasas tra nulaj valoroj de kurento, kiuj estas esencaj por arkmalaperigo en AC-cirkuitrompiloj.
La ĉefa funkcio de HVDC cirkuitrompilo estas interrompi alta-voltaĝan rekta kurentfluojn en la energian reton. Kontraste, AC cirkuitrompiloj povas facile interrompi la arkon, kiam la kurento atingas sian naturan nulan punkton en la AC-formo. Je tiu instanto de nula kurento, la energiaĵo, kiu devas esti interrompita, ankaŭ estas nula, permesante, ke la interspaco inter la kontaktoj regainu sian dielektran fortikon kaj rezisti la naturan tranĉan restarigan voltanon.
En HVDC cirkuitrompiloj, la situacio estas multe pli kompleksa. Ĉar la DC-formo mankas naturajn nulojn de kurento, forta arkinterrompo povas kaŭzi la generadon de ekstreme altaj tranĉaj restarigaj voltanoj. Sen prua arkinterrompo, ekzistas danĝero de resparkado, kiu finfine povas rezulti je la detruo de la rompilkontaktoj. Dum la dizajno de HVDC cirkuitrompiloj, inĝenieroj devas trakti tri klavajn provokojn:
Kreado de Artifika Kurentnulo: Tio estas esenca por arkmalaperigo, ĉar la manko de naturaj kurentnuloj en DC igas malfacilan interrompi la arkon.
Preveno de Resparkado: Post la arkinterrompo, devas esti prenitaj mezuroj por eviti, ke ĝi renaskiĝu, kio povus kaŭzi damaĝon al la rompilo kaj perturbadon de la sistemo.
Disipado de Konservita Energiaĵo: La energiaĵo konservita en la sistemaparatoj devas esti sekure disipata por eviti potencialajn danĝerojn.
Por superi la mankon de naturaj kurentnuloj, HVDC cirkuitrompiloj uzas la principon de kreado de artifikaj kurentnuloj por arkmalaperigo. Unu komuna proksimo implikas la enkondukon de paralela L-C (induktanc-kapacitanc) cirkvito. Kiam ĉi tiu cirkvito aktivigatas, ĝi kaŭzas, ke la ark-kurento osciladas. Ĉi tiuj osciladoj estas intensaj kaj generas plurajn artifikajn kurentnulojn. La cirkuitrompilo tiam malaperigas la arkon je unu el ĉi tiuj artifikaj nulaj kurentpunktoj. Por ke ĉi tiu metodo estu efika, la pinto-kurento de la oscilado devas superi la rekta kurenton, kiun oni bezonas interrompi.
Pli detaliga realigo implicas la konektadon de serija resonanca cirkvito, konsistanta el induktanco (L) kaj kapacitanco (C), trans la ĉefkontakto (M) de ordinara DC cirkuitrompilo per auxilia kontakteto (S1). Aldone, rezisto (R) estas konektita tra kontakteto (S2). Sub normalaj operaciakondiĉoj, la ĉefkontakto (M) kaj la ŝargkontakto (S2) restas fermitaj. La kapacitanco (C) ŝargas sin al la liniovoltano tra la alta rezisto (R). Meze tempe, kontakteto (S1) restas malfermita, kun la liniovoltano trans ĝi. Ĉi tiu agordo baziĝas sur la kreado de la necesa kondiĉoj por interrompi la DC-kurenton dum defektosituacio per generado de artifikaj kurentnuloj kaj administro de la asociaj elektraj procezoj.
Kiam temas pri interrompi la ĉefcirkvito-kurenton Id, la funkciada mekanismo komencigas sekvon da agoj. Unue, ĝi malfermas kontakteton S2 kaj samtempe ferma kontakteton S1. Ĉi tiu konfiguro inicias la malŝargon de kapacitanco C tra induktanco L, ĉefkontakto M, kaj auxilia kontakteto S1. Kiel rezulto, estas etablis oscilanta kurento, kiel montrite sube. Ĉi tiu oscilanta kurento generas artifikajn kurentnulojn, kiuj estas gravaj por la ĝusta funkcio de la cirkuitrompilo. La ĉefkontakto M de la cirkuitrompilo tiam malfermiĝas precize je unu el ĉi tiuj artifikaj kurentnuloj. Unu foje la ĉefkontakto M sukcese interrompis la kurenton, kontakteto S1 malfermiĝas, kaj kontakteto S2 ferma, resetanta la sistemon por eventualaj futuraj operacioj kaj certiganta la integrecon de la HVDC cirkvito-interrompa procezo.
Alternativa Metodo por Interrompi Ĉefan Rektan Kurenton
Alternativa proksimo por interrompi la ĉefan rektan kurenton en alta-voltaĝa rekta kurenta (HVDC) sistemo implicas derigitan la kurenton al kapacitanco, kiu efektive reduktas la grandon de la kurento, kiun la cirkuitrompiloj devas interrompi. Ĉi tiu metodo estas ilustrita sube, kaj ĝi komenciĝas kun kapacitanco C, kiu estas unue senŝarĝa.
Kiam la ĉefkontakto M de la cirkuitrompilo komencas malfermi, okazas grava evento: la ĉefcirkvito-kurento, kiu antaŭe fluas tra la ĉefkontakto M, estas redirektita kaj komencas fluadi en la kapacitanco C. Pro ĉi tiu redirektado, la kurentlasto, kiun la ĉefkontaktoj M devas trakti dum la interrompa procezo, estas signife malgrandigita. Ĉi tiu reduktado de la kurentgrando faciligas la burdon sur la cirkuitrompilon, farante la interrompan procezon pli manejble kaj malpli verŝajne kaŭzi damaĝon aŭ fiaskon.
Krome al la rolo de la kapacitanco en la derigo de la kurento, ne-linia rezisto R ankaŭ estas esenca komponanto de ĉi tiu sistemo. La ne-linia rezisto R ludas vitalan parton en absorbo de la energio asociita kun la kurentfluado sen kaŭzi substancan pligrandigon de la voltano trans la ĉefkontakto M. Efike disipante la energion, la ne-linia rezisto helpas konservi la integrecon de la cirkuitrompilo kaj la tuta elektra sistemo, certigante, ke la voltniveloj restas en akcepteblaj limoj dum la kurentinterrompa procezo. Ĉi tiu koordinata operacio de la kapacitanco C kaj la ne-linia rezisto R provizas efikan kaj fidindan metodon por interrompi la ĉefan rektan kurenton en HVDC-sistemo.
La rapido de la alto de la restariga voltano trans M esprimiĝas kiel
En DC cirkuitrompiloj, kiuj dependas de oscilantaj kurentoj por interrompi la fluon, la provoko de preveno de resparkado estas aparte formidabla. Ĉi tio estas pro la ekstreme mallonga daŭro, dum kiu la kurento estas interrompita aŭ "ĉerpta". Kiam la kurento rapide interrompiĝas en tiom mallongan tempoperiodon, ĝi generas akran kaj subitan salton de la resparkada voltano trans la rompilkoterminaloj. Ĉi tiu alta-magnituda, rapide altega voltano prezentiĝas signifa danĝero al la integreco de la cirkuitrompilo. Por certigi fidindan funkcion, la cirkuitrompilo devas esti inĝenierigita kun sufiĉa dielektra forto kaj voltanrezistancaj kapabloj por enduri ĉi tiun intensan resparkadan voltanon sen submetiĝi al resparkado, kiu povas konduki al damaĝo, elektra arkado, kaj sistemo-fialoj.
