Pembatas Arus Kortikal dan Jenis-jenisnya

Pengenalan Pemangkin Arus Kerosakan

Baru-baru ini, dengan permintaan tenaga yang meningkat, pembangunan yang kukuh dalam penjanaan dan penghantaran tenaga telah menjadi penting dan menjadi keperluan asas. Walau bagaimanapun, dalam sebarang sistem penjanaan tenaga, kerosakan pendek merupakan salah satu masalah yang paling berterusan dan mencabar, dan kesannya semakin meningkat apabila skala penjanaan bertambah. Masalah yang disebabkan oleh arus pendek atau arus kerosakan adalah pelbagai:

• Tekanan Panas pada Peralatan: Tekanan panas yang tidak tertahankan dikenakan pada peralatan elektrik, yang boleh menyebabkan aus awal, kerosakan, dan bahkan kegagalan komponen.

• Gangguan Elektrodinamik: Banyak daya elektrodinamik dalam litar mengganggu operasi normal instrumen, mempengaruhi ketepatan dan kebolehpercayaannya.

• Kendala Teknologi dan Ekonomi: Untuk melindungi litar daripada kerosakan, pemutus litar yang lebih cekap diperlukan. Permintaan ini bukan sahaja menimbulkan cabaran teknologi tetapi juga memberikan kendala ekonomi yang signifikan.

• Hazard Keselamatan: Isu-isu keselamatan merupakan antara isu yang paling mendesak, kerana kerosakan pendek membawa ancaman langsung terhadap nyawa pekerja dan integriti infrastruktur elektrik.

• Komplikasi Transien Voltan: Kerosakan pendek memperburuk masalah transien voltan semasa operasi beralih, menjadikannya lebih kritikal dan sukar untuk diuruskan.

Mengingat cabaran-cabaran ini, pembangunan sistem yang lebih maju dan tepat untuk mengatasi kerosakan pendek telah menjadi perlu. Artikel ini akan meneroka beberapa pendekatan yang telah dicadangkan dan dilaksanakan untuk mengurangkan impak arus kerosakan.

Pendekatan

Berikut adalah beberapa kaedah yang sedang diteliti secara aktif atau sudah digunakan secara praktikal, bergantung kepada ciri-ciri dan aplikasi spesifik mereka:

• Reaktor Pembatas Arus (CLR): Dikenali luas atas keberkesaniannya dalam membatasi arus kerosakan.

• Pembatas Arus Negeri Padat: Teknologi baru yang menunjukkan potensi besar tetapi masih dalam tahap awal penyelidikan dan pembangunan.

• Pembatas Arus Superkonduktor: Peranti ini menggunakan sifat unik superkonduktor untuk membatasi arus, dan seperti pembatas negeri padat, masih dalam fasa awal pembangunan.

• Fus: Kaedah tradisional tetapi boleh dipercayai untuk melindungi litar dengan menghentikan arus apabila ia melebihi ambang tertentu.

• Pemisahan Busbar di Substesen: Pendekatan praktikal yang membantu mengurangkan arus kerosakan dengan mengubah konfigurasi elektrik substesen.

• Pelaksanaan Transformator Impedans Tinggi: Transformator ini boleh digunakan untuk meningkatkan impedans dalam litar, seterusnya membatasi magnitud arus kerosakan.

• Penggunaan Reaktor Nuklear untuk Pembatasan Arus: Walaupun pendekatan tidak konvensional, penyelidikan telah menerokai potensi reaktor nuklear untuk menyumbang kepada mekanisme pembatasan arus.

Di antara teknik-teknik ini, penggunaan peranti negeri padat dan superkonduktor masih dalam fasa pembangunan. Apabila melaksanakan sebarang sistem untuk mengatasi isu-isu kerosakan pendek, dua pertimbangan utama mesti diambil kira:

Strategi untuk Pengurangan Arus Kerosakan di Substesen dan Rangkaian Pengagihan

Penempatan dan Jumlah Reaktor Pembatas

Dua soalan penting dalam bidang kejuruteraan elektrik berkaitan dengan penempatan optimal reaktor pembatas dalam substesen dan rangkaian pengagihan, serta menentukan jumlah reaktor yang diperlukan untuk menguruskan arus kerosakan secara efektif. Keputusan-keputusan ini memerlukan pemahaman menyeluruh tentang ciri-ciri sistem elektrik, keperluan beban, dan skenario kerosakan yang mungkin.

Reaktor Pembatas Arus (CLR)

Reaktor Pembatas Arus merupakan salah satu penyelesaian yang paling kos-efektif dan praktikal untuk pengurusan arus kerosakan. Impaknya terhadap kebolehpercayaan substesen adalah minimal, menjadikannya pilihan yang baik untuk banyak sistem elektrik. Walau bagaimanapun, ia mempunyai beberapa kelemahan. Perkakasan fizikal CLR biasanya besar, mengambil ruang yang signifikan dalam substesen. Selain itu, kehadiran CLR boleh menyebabkan penurunan stabiliti voltan, yang perlu dipantau dan diurus dengan teliti.

Pembatas Arus Kerosakan Negeri Padat

Pembatas Arus Kerosakan Negeri Padat sedang dalam fasa penyelidikan dan pembangunan. Mereka menawarkan kelebihan mudah untuk diintegrasikan ke dalam sistem pengagihan. Walau bagaimanapun, kos tinggi mereka menjadi hambatan utama, mencegah pelaksanaan meluas dalam skala besar. Penyelidik sedang berusaha untuk mengurangkan kos dan meningkatkan prestasinya untuk membuatnya lebih layak untuk penggunaan komersial.

Fuse

Fuse bertindak sebagai peranti pemutus arus yang sangat berkesan dan cekap, menjadikannya sesuai untuk digunakan sebagai pembatas arus. Mereka murah dan mudah untuk dipasang. Walau bagaimanapun, keberkesanan mereka terhad oleh kapasiti yang ditetapkan. Sebagai contoh, fuse biasa mungkin direka untuk menangani maksimum 40 kV dan 200 A arus, membatasi penggunaannya dalam skenario voltan tinggi dan arus tinggi. Fuse Kapasiti Pecah Tinggi (HRC) menawarkan prestasi yang lebih baik tetapi masih mempunyai batasan sendiri.

Pembatas Arus Kerosakan Busbar

Pemutus litar bus coupler boleh digunakan sebagai pembatas arus kerosakan busbar, tetapi mereka umumnya dianggap sebagai penyelesaian sementara atau tindak balas kecemasan. Mereka tidak direka untuk menjadi fitur kekal dalam substesen kerana ciri-ciri operasi dan batasan mereka.

Pelaksanaan Reaktor Neutral

Reaktor neutral menawarkan pilihan lain yang layak untuk pengurangan arus kerosakan, terutamanya apabila berurusan dengan arus tanah atau ground. Reka bentuk dan operasi mereka menjadikan mereka sangat berkesan dalam situasi kerosakan tertentu yang berkaitan dengan isu elektrik tanah.

Jenis dan Ciri-ciri Reaktor Pembatas Arus

Reaktor Pembatas Arus adalah penyelesaian yang luas dilaksanakan dan boleh dikategorikan ke dalam dua jenis utama:

Reaktor Jenis Kering (Dry-type CLR)

Reaktor jenis kering adalah reaktor inti udara yang mempunyai gulungan tembaga. Penggunaan inti besi dielakkan kerana risiko jemu, yang boleh mengompromikan prestasi reaktor. Reaktor ini sesuai untuk pelbagai aplikasi di mana keadaan persekitaran bersih dan kering.

Reaktor Jenis Minyak (Oil-type CLR)

Reaktor jenis minyak mempunyai banyak persamaan dengan rekan jenis kering mereka dari segi fungsi asas. Walau bagaimanapun, perbezaan utama mereka terletak pada lingkup aplikasi. Reaktor jenis minyak khusus direka untuk digunakan dalam persekitaran yang sangat tercemar. Minyak yang digunakan dalam reaktor ini mempunyai pemalar dielektrik yang lebih tinggi berbanding udara dalam reaktor jenis kering, memberikan insulasi dan perlindungan yang lebih baik dalam keadaan keras.

Spesifikasi Umum Reaktor Pembatas Arus Kerosakan

Frekuensi dan Voltan: Reaktor-reaktor ini direka untuk beroperasi dalam julat frekuensi dan voltan yang relatif sempit. Ciri-ciri prestasi mereka dioptimumkan untuk parameter sistem elektrik tertentu.

Keluwesan Pemasangan: Bergantung pada keperluan aplikasi, mereka boleh dipasang di dalam atau luar bangunan. Keluwesan ini membolehkan adaptabiliti yang lebih besar dalam pelbagai susunan substesen dan rangkaian pengagihan.

Kapasiti Kerosakan Pendek: Mereka direka untuk mengendalikan arus kerosakan pendek dalam sistem elektrik yang mereka integrasikan, menyediakan kemampuan pembatasan arus yang berkesan semasa keadaan kerosakan.

Stabiliti Sementara dan Reaktor Pembatas Arus

Stabiliti sementara memainkan peranan penting dalam sistem kuasa arus bolak-balik (AC). Ia merujuk kepada keupayaan beberapa mesin sinkron dalam sistem kuasa untuk kekal dalam sinkron selepas berlakunya kerosakan. Sebagai contoh, dalam grid kuasa dengan banyak motor sinkron yang saling berhubungan, stabilis sementara menentukan sama ada motor-motor tersebut boleh terus beroperasi dalam harmoni selepas gangguan elektrik tiba-tiba, seperti kerosakan pendek. Reaktor pembatas arus dapat mempengaruhi stabilis sementara dengan mengurangkan magnitud arus kerosakan, seterusnya mengurangkan tekanan mekanikal dan elektrikal pada mesin sinkron dan meningkatkan kemungkinan sistem untuk kekal stabil semasa dan selepas peristiwa kerosakan.

Reaktor Pembatas Arus Berdasarkan Superkonduktor

Pembatas Arus Kerosakan Superkonduktor (SFCLs) menawarkan penyelesaian yang sangat praktikal untuk meningkatkan stabilis sementara sistem kuasa, dengan cara yang efektif mengimbangi pertimbangan teknikal dan ekonomi. Sifat unik superkonduktor, yang menunjukkan rintangan non-linier yang sangat tinggi, menjadikan mereka calon yang ideal untuk digunakan sebagai Pembatas Arus Kerosakan (FCLs).

Salah satu kelebihan utama SFCLs terletak pada keupayaan superkonduktor untuk meningkatkan rintangan mereka dengan cepat dan beralih dengan lancar dari keadaan superkonduktor, di mana rintangan elektrik hampir sifar, ke keadaan konduksi normal. Perubahan rintangan yang cepat ini membolehkan SFCL untuk merespon dengan cepat terhadap arus kerosakan, membatasi magnitud mereka dan seterusnya melindungi integriti sistem kuasa.

Untuk lebih memahami fungsi SFCLs, pertimbangkan contoh motor yang terhubung dalam sistem elektrik dan penempatan strategik pembatas arus kerosakan.

Optimisasi Swarm Partikel

Optimisasi Swarm Partikel (PSO) menunjukkan persamaan yang mencolok dengan kaedah pengkomputan evolusi seperti Algoritma Genetik (GA). Di awal, PSO memulakan populasi penyelesaian calon rawak dalam ruang carian. Penyelesaian-penyelesaian ini, sering dikonseptualisasikan sebagai "partikel," kemudian menavigasi melalui ruang carian, mengemaskini kedudukan dan halaju mereka secara iteratif. Melalui proses penyesuaian diri dan interaksi dengan partikel jiran, sistem secara sistematik meneroka ruang penyelesaian, secara beransur-ansur menumpu kepada penyelesaian optimum atau hampir optimum.