Kitambaa wa Mfumo wa Umeme wa Tiafu

Kitambaa Kilichojengwa kwa Mwendo wa DC wa Kiwango Kikuu: Ufano, Changamoto na Suluhisho

Kitambaa kilichojengwa kwa mwendo wa DC wa kiwango kikuu (HVDC) ni kifaa cha kusakinisha kisilili ambacho limeundwa kusakinisha mzunguko wa umeme wenye mzunguko mmoja katika mtandao wa umeme. Waktu kutokosa hutokea ndani ya mfumo, mizizi ya mekani ya kitambaa husakinisha, kufanya kitambaa kufuli. Hata hivyo, kusakinisha kitambaa HVDC ni shughuli ngumu zaidi kuliko kwa kitambaa AC (Alternating Current). Hii ni kwa sababu ya umeme wa HVDC kunyanyasa kwa mzunguko mmoja duni ya kupita maeneo ya umeme sifuri, ambayo ni muhimu kwa kusakinisha arc katika vitambaa AC.

Funguo kuu ya kitambaa HVDC ni kusakinisha mzunguko wa umeme wenye mzunguko mmoja katika mtandao wa umeme. Ingawa, vitambaa AC wanaweza rahisi kusakinisha arc wakati umeme upo sifuri katika waveform AC. Katika muda huo wa umeme sifuri, nishani ya energy inayohitajika kusakinishwa pia ni sifuri, kukubalika mizizi ya kitambaa kurejelea uwezo wake wa dielectric na kudumisha voltage recovery ya muda.

Katika vitambaa HVDC, hali ni ngumu zaidi. Tangu waveform DC hautumi natural current zeros, kusakinisha arc kwa nguvu inaweza kuleta voltage recovery ya muda sana. Bila kusakinisha arc vizuri, inapatikana hatari ya restrikes, ambayo inaweza kuwaharibu mizizi ya kitambaa. Wakati wa kupanga vitambaa HVDC, muhandisi wanapaswa kutatua tatu changamoto muhimu:

1. Ufumbuzi wa Artificial Current Zero: Hii ni muhimu kwa kusakinisha arc tangu ukosefu wa natural current zeros DC kunawezesha kusakinisha arc.

2. Kuzuia Restrike Arcs: Baada ya kusakinisha arc, matumizi yanapaswa kuchukuliwa ili kuzuia kutoka tena, ambayo inaweza kusababisha haribifu kitambaa na kusababisha utokomeaji wa mfumo.

3. Kusimamia Energy Imekuwa Ikijaza: Energy imekuwa ikijaza ndani ya vyanzo vya mfumo inapaswa kusimamiwa vizuri ili kuzuia hatari.

Ili kushinda ukosefu wa natural current zeros, vitambaa HVDC hutumia ufano wa kutengeneza artificial current zeros kwa kusakinisha arc. Njia ya kawaida hutumia kuingiza circuit L - C (inductor - capacitor) parallel. Wakati circuit hii hujihifadhi, huathiri arc current kuosiletea. Osilolezi haya huathiri na kugawa artificial current zeros mengi. Kitambaa basi husakinisha arc katika moja ya artificial zero - current points. Ili njia hii iwe effective, crest current ya osilolezi lazima ikipanda zaidi ya direct current unayohitaji kusakinisha.

Maelezo zaidi yanapofanikiwa kuingiza series resonant circuit yenyewe inayojumuisha inductor (L) na capacitor (C) kwenye main contact (M) ya chanzo cha kitambaa DC kwa njia ya auxiliary contact (S1). Pia, resistor (R) unaunganishwa kwa njia ya contact (S2). Kwenye mazingira ya kawaida, main contact (M) na charging contact (S2) huwa wamefungwa. Capacitor (C) huchuja hadi line voltage kwa njia ya high - resistance (R). Wakati huo, contact (S1) hupunguka, na line voltage imepo juu yake. Muundo huu unaunda msingi wa kutengeneza masharti yanayohitajika kusakinisha DC current wakati wa kutokosa kwa kutengeneza artificial current zeros na kusimamia masuala ya umeme.

Wakati wa kusakinisha main circuit current Id, mekanizimu wa kazi huanza taratibu ya matumizi. Kwanza, hufungua contact S2 na kwa mara moja hufunga contact S1. Muundo huu hunyonyesha discharge ya capacitor C kwa njia ya inductance L, main contact M, na auxiliary contact S1. Mara hii, oscillatory current hutengenezwa, kama linavyoelezwa chini. Oscillatory current hii huthengeneza artificial current zeros, ambazo ni muhimu kwa ufanisi wa kitambaa. Main contact M ya kitambaa basi hufungwa kwa uhakika katika moja ya artificial current zero points. Baada ya main contact M kusakinisha current kwa kutosha, contact S1 hufungwa, na contact S2 hufungwa, kurudi system kwa ufanisi wa matumizi ya baadaye na kudumisha usalama wa HVDC circuit - breaking process.

Njia Nyingine ya Kusakinisha Main Direct Current

Njia nyingine ya kusakinisha main direct current katika mfumo wa high - voltage direct current (HVDC) hutumia kutengeneza current kwa capacitor, ambayo inasaidia kupunguza ukubwa wa current ambayo vitambaa yanapaswa kusakinisha. Njia hii inaelezwa chini, na inafanikiwa kuanzia capacitor C ambayo awali imekuwa imetumika.

Wakati main contact M ya kitambaa anza kufungwa, kosa la muhimu linaendelea: main circuit current, ambayo awali ilikuwa inanyanyasa kwa njia ya main contact M, inachukua njia tofauti na huanza kusafiri kwa capacitor C. Tangu hii, current load ambayo main contacts M yanapaswa kusimamia wakati wa kusakinisha huwa upunguzi mkubwa. Upunguzi huu wa ukubwa wa current unaweza kusaidia kusakinisha kitambaa rahisi zaidi na hakuna hatari ya kusababisha haribifu au kutokosa.

Zaidi ya rola ya capacitor katika kutengeneza current, nonlinear resistor R pia ni sehemu muhimu ya mfumo huu. Nonlinear resistor R anasaidia kusimamia energy inayotumika kwa current flow bila kuongeza voltage sana kwenye main contact M. Kwa kusimamia energy vizuri, nonlinear resistor husaidia kudumisha usalama wa kitambaa na mfumo wa umeme kwa ujumla, kuhakikisha kwamba voltage levels zinaenda kwa wastani sawa wakati wa kusakinisha current. Muundo huu wa capacitor C na nonlinear resistor R unaleta njia ya kusakinisha main direct current katika mfumo wa HVDC.

Kiambishi cha kusonga mbele cha recovery voltage kwenye M kinajielezea

Katika vitambaa DC vilivyovumilia kusakinisha mzunguko wa umeme kwa kutumia currents za osilolezi, changamoto ya kuzuia restrikes ni ngumu zaidi. Hii ni kwa sababu ya muda mfupi wa kusakinisha au "chopping" current. Wakati current inasakinishwa kwa haraka katika muda mfupi, hutokea mzunguko wa voltage wa kusonga mbele sana kwenye viungo vya kitambaa. Voltage hii ya kiwango kikuu, inayozonga mbele haraka, inatoa hatari kubwa kwa usalama wa kitambaa. Ili kuhakikisha kazi inayoweza kuzingatia, kitambaa lazima liwe na uwezo wa kutosha wa dielectric na kudumisha voltage inayohitajika ili kusimamia voltage hii ya kusonga mbele bila kusakinishwa, ambayo inaweza kusababisha haribifu, electrical arcing, na matukio ya mfumo.