Ограничител на стрмнина на грешката и нивните типови

Воведување во ограничителот на токот на грешката

На последно време, со растечкиот барање за енергија, збогатувањето на производството и преносот на електрична енергија добило значајна важност и станало фундаментална потреба. Меѓутоа, во секој систем за производство на електрична енергија, кратки поврзани претставуваат еден од најпостојаните и најизазовните проблеми, а нивниот утврдување се интензификува како што се зголемува скалата на производството. Проблемите предизвикани од кратки или токови на грешка се многустрани:

• Термален стрес на опремата: Неподнесливи термални стресови се извршуваат на електричната опрема, што може да доведе до прехрана, повреда и чак до нефункционалност на компонентите.

• Електродинамички интерференци: Множина на електродинамички сили во црталицата прекинуваат нормалната работа на инструментите, влијајќи на нивната точност и надежност.

• Технолошки и економски ограничувања: За да се заштити црталицата од повреда, потребни се поефикасни прекинувачи. Оваа потреба не само што претставува технолошки препони, туку и налага значителни економски ограничувања.

• Безбедносни ризици: Безбедносните загрижености се меѓу најургентните проблеми, бидејќи кратките поврзани претставуваат директна опасност за животите на личниот состав и целоста на електричната инфраструктура.

• Компликации со транзиентни напони: Кратките поврзани подобруваат проблемот со транзиентните напони во текот на операциите со прекинување, правејќи ги поважни и тешки за управување.

Започнувајќи од овие предизвици, развојот на поголемо напредни и прецизни системи за справување со кратките поврзани станал неопходен. Овој чланак ќе истражува неколку пристапи кои биле предложени и имплементирани за намалување на утврдувањето на токовите на грешка.

Пристапи

Следните методи се или активно истражуваат или веќе се користат во практика, в зависност од нивните специфични карактеристики и применувања:

• Ограничител на ток со реактор (CLR): Широко признат за неговата ефективност во ограничување на токовите на грешка.

• Чврсто статен ограничител на ток: Една нова технологија која покажува голем потенцијал, но все уште е во раните фази на истражување и развој.

• Суперпроводни ограничители на ток: Овие уреди се користат својствата на суперпроводниците за ограничување на ток, и како чврсто статните ограничители, се во почетните фази на развој.

• Фузи: Традиционален, но надежен метод за заштита на црталицата прекинувајќи го токот кога преминува одредена граница.

• Разделување на бусбар во подстанции: Практичен пристап кој помага во намалување на токовите на грешка со менување на електричната конфигурација на подстанцијата.

• Имплементација на трансформатори со висок импеданс: Овие трансформатори можат да се користат за зголемување на импедансот во црталицата, со тоа ограничувајќи го магнитудот на токовите на грешка.

• Користење на јадерни реактори за ограничување на ток: Иако необично, истражувањето го испитувало потенцијалот на јадерните реактори за донесување на механизми за ограничување на ток.

Меѓу овие техники, користата на чврсто статни и суперпроводни уреди все уште е во фазата на развој. Кога се имплементира било кој систем за справување со проблемите на кратки поврзани, две клучни размислувања мора да се земат предвид:

Стратегии за намалување на токовите на грешка во подстанции и распределителни мрежи

Поставување и количина на ограничителите на реактори

Две критични прашања во областа на електротехниката се однесуваат на оптималното поставување на ограничителите на реактори во подстанции и распределителната мрежа, како и определувањето на идеалната количина на овие реактори потребни за ефективно управување со токовите на грешка. Овие одлуки бараат комплексно разбирање на карактеристиките на електричниот систем, бараните капацитети и потенцијални сценарија на грешка.

Ограничител на ток со реактор (CLR)

Ограничителот на ток со реактор се издава како еден од најевтините и практични решенија за управување со токовите на грешка. Неговиот утврдување на надежноста на подстанцијата е минимален, што го прави популарен избор за многу електрични системи. Меѓутоа, има некои недостатоци. Физичката хардвера на CLR обично е голема, заемајќи значително пространство во подстанцијата. Дополнително, присуството на CLR може да доведе до деградација на стабилноста на напонот, што треба да се внимателно мониторира и управува.

Чврсто статен ограничител на ток

Чврсто статните ограничители на ток моментално се во фазата на истражување и развој. Таа нуди предноста на релативно лесна интеграција во распределителните системи. Меѓутоа, нивната висока цена го претставува главниот препон, спречувајќи широка имплементација на голема скала. Исследователите активно работат за намалување на цените и подобрување на нивната перформанса за да ги направат повеќе применими за комерцијална употреба.

Фуз

Фузите служат како многу ефективни и ефикасни уреди за прекинување на ток, што ги прави прифатливи за употреба како ограничители на ток. Те се евтини и лесни за инсталација. Меѓутоа, нивната ефективност е ограничена од нивниот рејтенг капацитет. На пример, типичните фузи можат да бидат дизајнирани за управување со максимум 40 кВ и 200 А ток, ограничувајќи нивната применливост во високонапонски и високотокови сценарија. Фузи со висок капацитет за прекинување (HRC) нудат подобрен перформанс, но имаат и своите ограничувања.

Ограничител на ток на бусбар

Прекинувачите на купувачки црталици можат да се користат како ограничители на ток на бусбар, но обично се сметаат за временска или емергенција решение. Не се дизајнирани да бидат постоянен дел од подстанцијата поради нивните оперативни карактеристики и ограничувања.

Апликација на неутрален реактор

Неутралните реактори претставуваат друга применима опција за намалување на токовите на грешка, особено кога се справува со токови на земја или грунд. Нивниот дизајн и функционирање ги прават особено ефективни во специфични сценарија на грешка поврзани со електрични проблеми поврзани со земјата.

Типови и карактеристики на ограничителите на ток со реактор

Ограничителот на ток со реактор е широко имплементирано решение и може да се категоризира во два главни типа:

Сух тип CLR

Сухите CLR се воздухна јдро реактори со медни виткања. Се избегнува употребата на железно јдро поради ризикот од наситување, што може да компромитира перформансата на реакторот. Овие реактори се прифатливи за различни применби каде што условите на околината се релативно чисти и сухи.

Нфт тип CLR

Нфтните CLR делат многу сличности со нивните суви тип контрапартни во однос на основната функционалност. Меѓутоа, нивниот клучен диференцирач е во нивната област на применба. Нфтните CLR се специјално инженерирано за употреба во силно замачени околини. Нфтото користено во овие реактори има поголем диелектричен констант од воздухот во сухите реактори, што нуди подобрена изолација и заштита во тешки услови.

Общи спецификации на ограничителите на ток со реактор

Фреквенција и напон: Овие реактори се дизајнирани да функционираат во релативно тесен опсег на фреквенции и напони. Нивните карактеристики на перформанса се оптимизирани за специфични параметри на електричниот систем.

Флексибилност на инсталација: Во зависност од барањата на применба, можат да се инсталираат или вонутри или надвор. Оваа флексибилност овозможува поголема адаптивност во различни подстанции и распределителни мрежи.

Капацитет на кратко поврзување: Се инженерираат за управување со токовите на кратко поврзување на електричните системи во кои се интегрирани, нудејќи ефективни капацитети за ограничување на ток во услови на грешка.

Транзиентна стабилност и ограничител на ток со реактор

Транзиентната стабилност игра критична улога во електричните системи со алтернативен ток (AC). Тоа се однесува на способноста на многу синхронизирани машини во електричниот систем да останат во синхронизација следејќи појавата на грешка. На пример, во електрична мрежа со многу синхронизирани мотори поврзани, транзиентната стабилност одлучува дали овие мотори можат да продолжат да работат во хармонија после изненаден електричен деструктивен догаѓај, како кратко поврзување. Ограничителите на ток со реактор можат значително да влијаат на транзиентната стабилност со намалување на магнитудот на токовите на грешка, со тоа минимизирајќи механичкиот и електричкиот стрес на синхронизираните машини и зголемувајќи можността на системот да одржи стабилност во текот и по догаѓајот на грешка.

Суперкондуктивни ограничители на ток со реактор

Суперкондуктивните ограничители на ток (SFCLs) нудат многу практично решение за подобрување на транзиентната стабилност на електричните системи, ефективно балансирајќи и технички и економски размислувања. Уникатната карактеристика на суперкондукторите, кои покажуваат екстремно висок нелинеарен отпор, ги прави идеални кандидати за употреба како ограничители на ток (FCLs).

Една од главните предности на SFCLs се наоѓа во способноста на суперкондукторите брзо да зголемат нивниот отпор и беспрекинато да преминат од суперкондуктивно состојба, каде што електричниот отпор е суштично нула, до нормално проводно состојба. Оваа брза промена на отпорот овозможува на SFCL да брзо реагира на токовите на грешка, ограничувајќи ги нивната магнитуда и така заштитувајќи целоста на електричниот систем.

За подобро разбирање на функционалноста на SFCLs, разгледајте следниов пример на мотор поврзан во електричниот систем и стратешкото поставување на ограничител на ток на грешка.

Оптимизација на рој на честички

Оптимизацијата на рој на честички (PSO) покажува значителни паралели со еволутивни компјутерски методи како Генетските алгоритми (GA). Од почеток, PSO иницијализира популација на случајни кандидатски решенија во просторот на пребарување. Овие решенија, понекогаш концептуализирани како "честички", потоа навигираат низ просторот на пребарување, итеративно ажурирајќи нивни позиции и брзини. Низ овој динамички процес на саморегулација и интеракција со соседните честички, системот систематски истражува просторот на решенија, постепено конвергирајќи кон оптимални или близу до оптимални решенија.