Stroomverhoogingsbeperker en hul tipes

Inleiding tot Fault Current Limiter

Onlangs, met die toenemende vraag na energie, het robuuste ontwikkeling in kragopwekking en -oorsending betekenisvol geword en 'n fundamentele noodsaaklikheid geword. Echter, in enige kragopwekkingstelsel stel kortsluitings een van die mees voortdurende en uitdagende probleme voor, en hul impak vererger as die skaal van opwekking vermeerder. Die kwessies wat deur kort- of foutstroome veroorsaak word, is veelvuldig:

• Termiese Spanning op Toerusting: Onverdraagsame termiese spanning word op elektriese toerusting uitgeoefen, wat kan lei tot vroeë slijtage, skade en selfs komponente se faling.

• Elektrodinamiese Storing: 'n Groot aantal elektrodinamiese kragte binne die stroombaan versteur die normale werking van instrumente, wat hul akkuraatheid en betroubaarheid beïnvloed.

• Tegnologiese en Ekonomiese Beperkings: Om die stroombaan teen skade te beskerm, word meer doeltreffende stroombrekers benodig. Hierdie vraag bied nie net tegnologiese hindernisse aan, maar ook beduidende ekonomiese beperkings.

• Veiligheidsrisiko's: Veiligheidskwessies is onder die mees dringende kwessies, aangesien kortsluitings 'n direkte bedreiging vorm vir die lewens van personeel en die integriteit van die elektriese infrastruktuur.

• Spanningsoverslagkomplikasies: Kortsluitings vererger die probleem van spanningsoverslag tydens skakeloperasies, wat dit meer krities en moeiliker maak om te hanteer.

Gegewe hierdie uitdagings, het die ontwikkeling van meer gevorderde en akkurate stelsels om kortsluitings te hanteer, dringend geword. Hierdie artikel sal verskeie benaderings ondersoek wat voorgestel en geïmplementeer is om die impak van foutstroome te verminder.

Benaderings

Die volgende is sommige van die metodes wat óf aktief navors word óf reeds in praktiese gebruik is, afhangende van hul spesifieke eienskappe en toepassings:

• Stroombeperkende Reaktor (CLR): Wyeerkend vir sy effektiwiteit in die beperking van foutstroome.

• Vaste-toestand Stroombeperker: 'n Opkomende tegnologie wat groot belofte hou, maar steeds in die vroeë stadiums van navorsing en ontwikkeling is.

• Supergeleidende Stroombeperkers: Hierdie toestelle maak gebruik van die unieke eienskappe van supergeleiërse om stroom te beperk, en soos vaste-toestand beperkers, is hulle in die beginfasies van ontwikkeling.

• Vuses: 'n Tradisionele maar betroubare metode om stroombane te beskerm deur die stroom te onderbreek wanneer dit 'n sekere grens oorskry.

• Busbar Splittings in Onderstations: 'n Praktiese benadering wat help om foutstroome te verminder deur die elektriese konfigurasie van die onderstation te verander.

• Implementering van Hoog Impedansietransformers: Hierdie transformators kan gebruik word om die impedansie in die stroombaan te verhoog, daardoor die grootte van foutstroome te beperk.

• Gebruik van Kernreaktors vir Stroombeperking: Alhoewel 'n ongewone benadering, het navorsing die potensiaal van kernreaktors om by te dra tot stroombeperkings-meganismes ondersoek.

Van al hierdie tegnieke is die gebruik van vaste-toestand en supergeleidende toestelle steeds in die ontwikkelingsfase. Wanneer enige stelsel geïmplementeer word om kortsluitingsprobleme aan te spreek, moet twee sleuteloverwegings in ag geneem word:

Strategieë vir Foutstroom Vermindering in Onderstations en Verteilnetwerke

Plasing en Aantal van Beperkende Reaktore

Twee kritiese kwessies in die gebied van elektriese ingenieurswese het betrekking op die optimale plasing van beperkende reaktore binne onderstations en die verteilnetwerk, sowel as die bepaling van die ideale aantal van hierdie reaktore wat nodig is om foutstroome effektief te hanteer. Hierdie besluite vereis 'n omvattende begrip van die karakteristieke van die elektriese stelsel, laastaandeise en potensiële foutscenario's.

Stroombeperkende Reaktor (CLR)

Die Stroombeperkende Reaktor staan bekend as een van die mees koste-effektiewe en praktiese oplossings vir foutstroombestuur. Sy impak op die betroubaarheid van onderstations is minimaal, wat dit 'n gunstige opsie maak vir baie elektriese stelsels. Echter, dit het sekere nadele. Die fisiese hardeware van CLRs is tipies groot, wat 'n beduidende plek binne die onderstation inneem. Verder kan die teenwoordigheid van CLRs lei tot 'n degradasie in spanningsstabiliteit, wat sorgvuldig gemeet en bestuur moet word.

Vaste-toestand Foutstroombeperker

Vaste-toestand Foutstroombeperkers is tans in die navorsing en ontwikkeling fase. Hulle bied die voordeel dat hulle relatief maklik in verteilstelsels geïntegreer kan word. Echter, hul hoë koste funksioneer as 'n groot afskranker, wat wydverspreide implementering op 'n groot skaal verhinder. Navorsers werk aktief aan die vermindering van koste en verbetering van hul prestasie om hul meer lewensvatbaar te maak vir kommeriële gebruik.

Vuse

Vuses dien as uiterst effektiewe en doeltreffende stroomonderbrekende toestelle, wat hulle geskik maak vir gebruik as stroombeperkers. Hulle is goedkoop en eenvoudig om te installeer. Echter, hul effektiwiteit word beperk deur hul gerate kapasiteit. Byvoorbeeld, tipiese vuses mag ontwerp wees om 'n maksimum van 40 kV en 200 A stroom te hanteer, wat hul toepassing in hoogspannings- en hoëstroom-situasies beperk. Hoë-Onderbreekkapasiteit (HRC) vuses bied verbeterde prestasie, maar het steeds hul eie beperkings.

Busbar Foutstroombeperker

Buskoppler-stroombrekers kan as busbar foutstroombeperkers gebruik word, maar word algemeen as 'n tussentydse of noodsituasie-oplossing beskou. Hulle is nie ontwerp om 'n permanente kenmerk binne die onderstation te wees as gevolg van hul operasionele eienskappe en beperkings nie.

Toepassing van Neutrale Reaktor

Neutrale reaktore bied 'n ander lewensvatbare opsie vir foutstroomvermindering, veral wanneer dit kom by grond- of aarde-stroome. Hul ontwerp en operasie maak hulle veral effektief in spesifieke foutscenario's wat verband hou met grond-gebasseerde elektriese kwessies.

Tipes en Karakteristieke van Stroombeperkende Reaktore

Die Stroombeperkende Reaktor is 'n wyd geïmplementeerde oplossing en kan in twee hoof tipes gedefinieer word:

Droog-tipe CLR

Droog-tipe CLRs is lug-kern reaktore met koper windinge. Die gebruik van 'n yskern word vermy as gevolg van die risiko van verursaming, wat die prestasie van die reaktor kan kompromitteer. Hierdie reaktore is geskik vir 'n verskeidenheid toepassings waar omgewingsomstandighede relatief skoon en droog is.

Olie-tipe CLR

Olie-tipe CLRs deel baie ooreenkomste met hul droog-tipe medebroers ten opsigte van basiese funksionaliteit. Echter, hul hoof onderskei lê in hul toepassingsbereik. Olie-tipe CLRs is spesifiek ontwerp vir gebruik in hoogs vervuilde omgewings. Die olie wat in hierdie reaktore gebruik word, het 'n hoër dielektriese konstante in vergelyking met die lug in droog-tipe reaktore, wat verhoogde isolering en beskerming in streng omstandighede verskaf.

Algemene Spesifikasies van Foutstroombeperkende Reaktore

Frequentie en Spanning: Hierdie reaktore is ontwerp om binne 'n relatief smal spektrum van frekwensies en spannings te werk. Hul prestasiekenmerke is geoptimaliseer vir spesifieke elektriese stelselparameters.

Installasie Fleksibiliteit: Afhangende van die toepassingsvereistes, kan hulle binne of buite gebouë geïnstalleer word. Hierdie fleksibiliteit gee groter aanpasbaarheid in verskillende onderstations- en verteilnetwerkopsstellings.

Kortsluitkapasiteit: Hulle is ontwerp om die kortsluitstroome van die elektriese stelsels waarmee hulle geïntegreer word, te hanteer, wat effektiewe stroombeperkende vermoëns tydens fouttoestande verskaf.

Oorgangsstabiliteit en Stroombeperkende Reaktore

Oorgangsstabiliteit speel 'n kardinale rol in elektriese wisselstroom (AC) kragstelsels. Dit verwys na die vermoë van verskeie sinchronus masjiene binne 'n kragstelsel om in sinchronisme te bly nadat 'n fout voorgekom het. Byvoorbeeld, in 'n kragrooster met talryke sinchronus motore wat intergekoppel is, bepaal oorgangsstabiliteit of hierdie motore kan voortgaan om in harmonie te werk na 'n plotselinge elektriese storing, soos 'n kortsluiting. Stroombeperkende reaktore kan oorgangsstabiliteit betekenisvol beïnvloed deur die grootte van foutstroome te verminder, daardoor die meganiese en elektriese spanning op die sinchronus masjiene te minimeer en die waarskynlikheid van die stelsel om stabiliteit tydens en ná 'n foutgebeurtenis te behou, te verhoog.

Supergeleiërse Gebaseerde Stroombeperkende Reaktore

Supergeleidende Foutstroombeperkers (SFCLs) bied 'n hoogs praktiese oplossing vir die verbetering van die oorgangsstabiliteit van kragstelsels, wat effektief beide tegnologiese en ekonomiese oorwegings in evenwigt bring. Die unieke eienskap van supergeleiërse, wat uitermate hoë nie-lineêre weerstand vertoon, maak hulle ideaal as kandidaatte vir gebruik as Foutstroombeperkers (FCLs).

Een van die sleutelvoordele van SFCLs lê in die vermoë van supergeleiërse om hul weerstand vinnig te verhoog en naadloos oor te gaan van 'n supergeleiënde toestand, waar elektriese weerstand feitelik nul is, na 'n normale geleierstoestand. Hierdie vinnige verandering in weerstand laat die SFCL toe om vinnig op foutstroome te reageer, hul grootte te beperk en dus die integriteit van die kragstelsel te beskerm.

Om die funksionaliteit van SFCLs beter te verstaan, oorweeg die volgende voorbeeld van 'n motor wat binne 'n elektriese stelsel gekoppel is en die strategiese plasing van 'n foutstroombeperker.

Partikel Swerm Optimering

Partikel Swerm Optimering (PSO) wys noemenswaardige parallele met evolusionêre berekeningmetodes soos Genetiese Algoritmes (GA). Aan die begin initialiseer PSO 'n populasie van ewekansige kandidate-oplossings binne 'n soektel. Hierdie oplossings, dikwels gevisualiseer as "partikels," navigeer dan deur die soektel, hul posisies en velositeë iteratief opdaterend. Deur hierdie dinamiese proses van self-aanpassing en interaksie met naburige partikels, verken die stelsel sistematies die oplossingsruimte, geleidelik konvergeer na optimale of naby-optimale oplossings.