Breaker ng Sirkuito HVDC
Breaker ng Circuit HVDC: Paggana, Hamon, at mga Solusyon
Ang isang breaker ng circuit HVDC (High - Voltage Direct Current) ay isang espesyal na aparato para sa pagsasaklaw na disenyo upang interrumpehin ang daloy ng abnormal na direct current sa loob ng isang electrical circuit. Kapag mayroong pagkakamali sa sistema, ang mekanikal na kontakto ng circuit breaker ay hihiwalayin, na nagbubukas nang epektibo ng circuit. Gayunpaman, ang pagbubukas ng circuit sa isang sistema ng HVDC ay isang mahirap na gawain kumpara sa kanyang kaugnay na AC (Alternating Current). Ito ay dahil ang current sa isang circuit ng HVDC ay lumilipad sa isang direksyon lamang at hindi natural na dumaan sa zero current values, na mahalaga para sa pagtatapos ng arc sa mga circuit breaker ng AC.
Ang pangunahing tungkulin ng isang HVDC circuit breaker ay interrumpehin ang high - voltage direct current flows sa power network. Sa kabilang banda, ang mga circuit breaker ng AC ay madali lang interrumpehin ang arc kapag ang current ay umabot sa kanyang natural na zero point sa waveform ng AC. Sa instant na ito ng zero - current, ang enerhiya na kailangang interrumpehin ay zero din, na nagbibigay-daan sa contact gap na makuha muli ang kanyang dielectric strength at makatayo laban sa natural na transient recovery voltage.
Sa mga circuit breaker ng HVDC, ang sitwasyon ay mas komplikado. Dahil ang waveform ng DC ay walang natural na current zeros, ang forced arc interruption ay maaaring magresulta sa pagbuo ng napakataas na transient recovery voltages. Kung walang maayos na pagtatapos ng arc, may banta ng restrikes, na maaaring humantong sa pagkasira ng mga kontakto ng breaker. Kapag inilalarawan ang mga circuit breaker ng HVDC, ang mga inhinyero ay kailangang harapin ang tatlong pangunahing hamon:
Paglikha ng Artificial na Current Zero: Mahalaga ito para sa pagtatapos ng arc dahil ang kakulangan ng natural na current zeros sa DC ay nagpapahirap sa pag-interrupt ng arc.
Paghahanda laban sa Restrike Arcs: Pagkatapos interrumpehin ang arc, kailangang gawin ang mga hakbang upang iwasan ang pagbabalik ng ito, na maaaring magdulot ng pinsala sa breaker at mapagkamalan ang sistema.
Dissipation ng Naka-imbak na Enerhiya: Ang enerhiyang naka-imbak sa mga komponente ng sistema ay kailangang ligtas na ipares sa labas upang maiwasan ang potensyal na panganib.
Upang labanan ang kakulangan ng natural na current zeros, gumagamit ang mga circuit breaker ng HVDC ng prinsipyong paglikha ng artificial na current zeros para sa pagtatapos ng arc. Isang karaniwang pamamaraan ay ang pagpasok ng parallel L - C (inductor - capacitor) circuit. Kapag aktibo ang circuit na ito, nag-ooscillate ang arc current. Ang mga oscillation na ito ay malakas at bumubuo ng maraming artificial na current zeros. Ang circuit breaker pagkatapos ay natatapos ang arc sa isa sa mga artificial na zero - current points. Para maging epektibo ang pamamaraang ito, ang crest current ng oscillation ay dapat lumampas sa direct current na kailangang interrumpehin.
Isang mas detalyadong pag-implementa ay ang pagkonekta ng isang series resonant circuit na binubuo ng isang inductor (L) at isang capacitor (C) sa pamamagitan ng auxiliary contact (S1) sa main contact (M) ng isang conventional na DC circuit breaker. Bukod pa rito, isang resistor (R) ay konektado sa pamamagitan ng contact (S2). Sa normal na operasyon, ang main contact (M) at ang charging contact (S2) ay nakasara. Ang capacitor (C) ay na-charge sa line voltage sa pamamagitan ng mataas na resistance (R). Samantalang ang contact (S1) ay bukas, na may line voltage sa kanya. Ang setup na ito ay nagbibigay ng pundasyon para sa paglikha ng kinakailangang kondisyon upang interrumpehin ang DC current sa panahon ng pagkakamali sa pamamagitan ng paggawa ng artificial na current zeros at pamamahala sa kasama na electrical processes.
Kapag nagsimula ang pag-interrupt sa main circuit current Id, ang operating mechanism ay nagsisimula ng isang serye ng aksyon. Una, binuksan ang contact S2 at parehong isinasara ang contact S1. Ang konfigurasyong ito ay nag-trigger ng discharge ng capacitor C sa pamamagitan ng inductance L, main contact M, at auxiliary contact S1. Bilang resulta, nabuo ang isang oscillatory current, tulad ng ipinapakita sa larawan sa ibaba. Ang oscillatory current na ito ay bumubuo ng artificial na current zeros, na mahalaga para sa maayos na operasyon ng circuit breaker. Ang main contact M ng circuit breaker pagkatapos ay binuksan nang eksakto sa isa sa mga artificial na current zero points. Pagkatapos na matagumpay na interrumpehin ang current ng main contact M, binuksan ang contact S1, at isinasara ang contact S2, na reset ang sistema para sa potensyal na future operations at siguro ang integridad ng proseso ng HVDC circuit - breaking.
Alternatibong Pamamaraan para sa Pag-interrupt ng Main Direct Current
Isang alternatibong pamamaraan para sa pag-interrupt ng main direct current sa isang high - voltage direct current (HVDC) system ay ang pag-divert ng current sa isang capacitor, na epektibong binabawasan ang magnitude ng current na kailangang interrumpehin ng mga circuit breakers. Ipinaliwanag ang pamamaraang ito sa larawan sa ibaba, at ito ay nagsisimula sa isang capacitor C na unang-una ay nasa uncharged state.
Kapag nagsisimula ang main contact M ng circuit breaker na buksan, isang mahalagang pangyayari ang nangyayari: ang main circuit current, na dating lumilipad sa pamamagitan ng main contact M, ay iniredirect at nagsisimulang lumipad sa capacitor C. Bilang resulta ng pag-reredirect na ito, ang current load na kailangang hawakan ng main contacts M sa panahon ng proseso ng interruption ay lubhang binabawasan. Ang pagbawas sa magnitude ng current ay pinapadali ang burden sa circuit breaker, nagbibigay ng mas manageable at mas kaunti ang posibilidad ng pinsala o pagkakamali.
Bukod sa papel ng capacitor sa pag-divert ng current, ang isang nonlinear resistor R ay isang mahalagang komponente rin ng sistema. Ang nonlinear resistor R ay naglalaro ng vital na papel sa pag-absorb ng enerhiya na kaugnay ng paglipad ng current nang hindi nagdudulot ng substansyal na pagtaas ng voltage sa main contact M. Sa pamamagitan ng epektibong pag-dissipate ng enerhiya, tumutulong ang nonlinear resistor upang panatiliin ang integridad ng circuit breaker at ng kabuuang electrical system, siguro na ang mga lebel ng voltage ay nananatiling nasa tanggap na limitasyon sa panahon ng proseso ng interruption ng current. Ang koordinadong operasyon ng capacitor C at ng nonlinear resistor R ay nagbibigay ng epektibo at reliable na pamamaraan para sa pag-interrupt ng main direct current sa isang sistema ng HVDC.
Ang rate ng pagtaas ng recovery voltage sa M ay ipinahayag bilang
Sa mga DC circuit breakers na umaasa sa oscillating currents para sa pag-interrupt ng daloy, ang hamon ng pag-iwas sa restrikes ay partikular na matindi. Ito ay dahil sa napakamahabang oras kung saan ang current ay interrumpehin o "chopped." Kapag ang current ay mabilis na interrumpehin sa gayong maikling oras, ito ay bumubuo ng matinding at biglaang surge sa restriking voltage sa mga terminal ng breaker. Ang mataas na magnitude, mabilis na umuusbong na voltage ay nagpapahamak sa integrity ng circuit breaker. Upang tiyakin ang maasahan ang operasyon, ang circuit breaker ay dapat disenyo na may sapat na dielectric strength at voltage - withstanding capabilities upang makatayo sa matinding restriking voltage nang hindi sumuko sa restrikes, na maaaring mag-udyok ng pinsala, electrical arcing, at mga pagkakamali ng sistema.
