HVDC सर्किट ब्रेकर
HVDC सर्किट ब्रेकर: कार्यकारीता, चुनौतियाँ र समाधानहरू
एक HVDC (उच्च-वोल्टेज डाइरेक्ट करंट) सर्किट ब्रेकर एक विशेष लगाम उपकरण हो जसले बिजुली सर्किट मा असामान्य डाइरेक्ट करंटको प्रवाह रोक्ने काम गर्छ। प्रणालीमा एउटा दोष भएको घटनामा, सर्किट ब्रेकरको यान्त्रिक संपर्कहरू विभाजित हुन्छन्, यसरी सर्किट खुल्छ। तर, एक HVDC प्रणालीमा सर्किट टुकाउने काम त्यसको AC (अल्टरनेटिङ्ग करंट) विपरीत तुलनामा एक चुनौतिपूर्ण काम हो। यो मुख्यतया यसको कारण हो कि HVDC सर्किटमा करंट एक दिशामा प्रवाह गर्छ र यसको आफ्नै रूपमा शून्य करंट मानहरू नभएको छ, जुन AC सर्किट ब्रेकरमा आर्क नष्ट हुनको लागि आवश्यक छ।
HVDC सर्किट ब्रेकरको मुख्य कार्य ऊर्जा नेटवर्कमा उच्च-वोल्टेज डाइरेक्ट करंट प्रवाह रोक्ने हो। तिर, AC सर्किट ब्रेकरले जब AC तरंगरूपमा करंट आफ्नै रूपमा शून्य बिन्दुमा पुग्छ भने आर्क आसानी रोक्न सक्छ। यस शून्य-करंट बिन्दुमा, रोक्न गर्नुपर्ने ऊर्जा शून्य हुन्छ, यसरी संपर्क फाटकले आफ्नै रूपमा दीपकीय शक्ति फर्काउन सक्छ र प्राकृतिक स्थायी फिर्ता वोल्टेज सहन गर्न सक्छ।
HVDC सर्किट ब्रेकरमा, परिस्थिति धेरै जटिल छ। किनकि DC तरंगरूपमा आफ्नै रूपमा शून्य करंट नभएको छ, बलात्कारी आर्क रोक्न धेरै उच्च स्थायी फिर्ता वोल्टेज उत्पन्न हुन सक्छ। ठीक आर्क रोक्न नहुने घटनामा, रिस्ट्राइक आर्क उत्पन्न हुन सक्छ, जसले अन्ततः ब्रेकर संपर्कहरूको नाश गर्न सक्छ। HVDC सर्किट ब्रेकर डिझाइन गर्दा, इन्जिनियरहरूले तीन मुख्य चुनौतिहरूलाई सम्बोधन गर्नुपर्छ:
कृत्रिम शून्य करंटको निर्माण: यो आर्क नष्ट गर्न आवश्यक छ किनकि DC मा आफ्नै रूपमा शून्य करंटको अभाव आर्क रोक्न गर्न मुश्किल बनाउँछ।
रिस्ट्राइक आर्क रोक्न: जब आर्क रोकिएको छ, त्यसपछि यसलाई पुनः जलाउन रोक्नको लागि उपाय गर्नुपर्छ, जसले ब्रेकर र प्रणालीलाई नुकसान पार्न सक्छ।
संचित ऊर्जाको निस्तारण: प्रणाली घटकहरूमा संचित ऊर्जालाई सुरक्षित रूपमा निस्तारण गर्नुपर्छ यदि भविष्यात खतराहरू रोक्नुपर्छ।
आफ्नै रूपमा शून्य करंटको अभाव दूर गर्न, HVDC सर्किट ब्रेकरले आर्क नष्ट गर्ने लागि कृत्रिम शून्य करंट निर्माणको सिद्धान्त प्रयोग गर्छ। एक सामान्य दृष्टिकोण एक समानान्तर L-C (इन्डक्टर-कैपासिटर) सर्किट लगाउने हो। जब यो सर्किट सक्रिय हुन्छ, यसले आर्क करंटलाई दोलन गर्छ। यी दोलन तीव्र छ र धेरै कृत्रिम शून्य करंट उत्पन्न गर्छ। सर्किट ब्रेकर त्यहाँ पछि आर्कलाई एउटा कृत्रिम शून्य-करंट बिन्दुमा नष्ट गर्छ। यो विधि प्रभावी हुन जसको लागि, दोलनको शिखर करंट रोक्नुपर्ने डाइरेक्ट करंट भन्दा बढी हुनुपर्छ।
थोडा विस्तृत अनुप्रयोग एक श्रृंखला रिझोनेन्स सर्किट जसमा एक इन्डक्टर (L) र एक कैपासिटर (C) एक सामान्य DC सर्किट ब्रेकरको मुख्य संपर्क (M) को दिशामा एक सहायक संपर्क (S1) द्वारा जोडिएको छ। अतिरिक्तमा, एक रिसिस्टर (R) संपर्क (S2) द्वारा जोडिएको छ। सामान्य संचालन परिस्थितिमा, मुख्य संपर्क (M) र चार्जिङ्ग संपर्क (S2) बन्द रहन्छ। कैपासिटर (C) उच्च-रिसिस्टन्स (R) द्वारा लाइन वोल्टेज द्वारा चार्ज गरिएको छ। यसको साथै, संपर्क (S1) खुला रहन्छ, जसमा लाइन वोल्टेज रहन्छ। यो व्यवस्था दोष परिस्थितिमा DC करंट रोक्नको लागि आवश्यक परिस्थितिहरू बनाउने आधार राख्छ, कृत्रिम शून्य करंट उत्पन्न गर्दै र जुडिएको विद्युतीय प्रक्रियाहरूलाई प्रबन्धन गर्दै।
जब मुख्य सर्किट करंट Id रोक्न आवश्यक हुन्छ, त्यसपछि संचालन तंत्र एक क्रियाश्रेणी शुरु गर्छ। पहिलो, यसले संपर्क S2 खोल्छ र साथै संपर्क S1 बन्द गर्छ। यी व्यवस्था यसले कैपासिटर C द्वारा इन्डक्टन्स L, मुख्य संपर्क M, र सहायक संपर्क S1 द्वारा डिस्चार्ज गर्ने लाग्छ। यसको परिणामस्वरूप, एक दोलनीय करंट स्थापित हुन्छ, जसको चित्र निम्न दिएको छ। यो दोलनीय करंट कृत्रिम शून्य करंट उत्पन्न गर्छ, जुन सर्किट ब्रेकरको योग्य संचालनको लागि आवश्यक छ। सर्किट ब्रेकरको मुख्य संपर्क M त्यहाँ पछि एक कृत्रिम शून्य-करंट बिन्दुमा खोलिन्छ। जब मुख्य संपर्क M सफलतापूर्वक करंट रोकिएको छ, संपर्क S1 खोलिन्छ र संपर्क S2 बन्द गरिन्छ, भविष्यात संभावित संचालनको लागि प्रणाली रीसेट गर्छ र HVDC सर्किट-ब्रेकिङ प्रक्रियाको अखण्डता सुनिश्चित गर्छ।
मुख्य डाइरेक्ट करंट रोक्ने वैकल्पिक विधि
उच्च-वोल्टेज डाइरेक्ट करंट (HVDC) प्रणालीमा मुख्य डाइरेक्ट करंट रोक्ने वैकल्पिक दृष्टिकोण एक कैपासिटरमा करंट ले गर्ने छ, जसले सर्किट ब्रेकरहरूले रोक्नुपर्ने करंटको आयाम घटाउँछ। यो विधि निम्न चित्रमा दिएको छ, र यसले एक कैपासिटर C द्वारा शुरु हुन्छ, जुन शुरुमा अनचार्ज्ड अवस्थामा छ।
जब सर्किट ब्रेकरको मुख्य संपर्क M खोलिन्छ, त्यसपछि एक महत्वपूर्ण घटना घटिन्छ: मुख्य सर्किट करंट, जुन पहिले मुख्य संपर्क M द्वारा प्रवाह गर्दै थियो, यसले अब कैपासिटर C मा प्रवाह गर्न सुरु गर्छ। यस पुनर्निर्देशनको परिणामस्वरूप, मुख्य संपर्क M द्वारा अवरोधन प्रक्रियामा संभाल्नुपर्ने करंट भार धेरै कम हुन्छ। यो करंट आयामको कमी यो सर्किट ब्रेकरलाई अवरोधन प्रक्रियालाई अधिक प्रबन्धनीय र नुकसान वा विफलतालाई रोक्न बनाउँछ।
कैपासिटरको रोल छोड्ने अतिरिक्त, एक गैर-रेखीय रिसिस्टर R पनि यस प्रणालीको एक आवश्यक घटक हो। गैर-रेखीय रिसिस्टर R यसले करंट प्रवाहसँग जोडिएको ऊर्जा अवशोषण गर्ने महत्वपूर्ण भूमिका खेल्छ बिना मुख्य संपर्क M द्वारा वोल्टेजमा धेरै वृद्धि हुने बिना। यसले ऊर्जा दक्षतापूर्वक निस्तारण गर्दै, यो सर्किट ब्रेकर र समग्र विद्युतीय प्रणालीको अखण्डता बनाउँछ, यसरी वोल्टेज स्तरहरू अवरोधन प्रक्रियामा स्वीकार्य सीमा भित्र रहन्छन्। यो कैपासिटर C र गैर-रेखीय रिसिस्टर R को समन्वित संचालन HVDC प्रणालीमा मुख्य डाइरेक्ट करंट रोक्ने लागि एक प्रभावी र विश्वसनीय विधि प्रदान गर्छ।
M मा फिर्ता वोल्टेज बढ्ने दर यसरू व्यक्त गरिन्छ
यस दोलनीय करंट अवरोधन गर्ने विश्वास गर्ने डीसी सर्किट ब्रेकरमा, रिस्ट्राइक आर्क रोक्ने काम विशेष रूपमा चुनौतिपूर्ण छ। यो यसको कारण हो कि करंट अतिशय छोटो समय परिमाणमा रोकिएको वा "काटिएको" हुन्छ। जब करंट धेरै छोटो समयमा अवरोधन गरिन्छ, यसले ब्रेकर टर्मिनलहरू बीच एक तीव्र र अचानक फिर्ता वोल्टेज उत्पन्न गर्छ। यो उच्च-मान र तीव्र बढ्ने वोल्टेज यो सर्किट ब्रेकरको अखण्डतामा एक महत्वपूर्ण खतरा छ। विश्वासपूर्ण संचालन गर्नको लागि, सर्किट ब्रेकरलाई यस्तो तीव्र फिर्ता वोल्टेज रोक्न गर्न आवश्यक दीपकीय शक्ति र वोल्टेज सहन योग्यता साथ डिझाइन गर्नुपर्छ, जसले रिस्ट्राइक, विद्युतीय आर्क, र प्रणाली विफलताहरूलाई रोक्न सक्छ।
