Limit tal-Aħħar tal-Kurrent f'Sistemi ta' Elettricità u l-Aplikazzjoni ta' Limitaturi tal-Kurrent tal-Aħħar (FCL)

0 Introduzzjoni​
Fl-ħin li s-sistemi tal-enerġija elektrika jiżviluppaw u l-domand tal-kariga tissoddisfa, l-integrazzjoni ta' unitajiet ta' ġenerezzjoni b'kapasità kbira u l-muturi ta' substatjonijiet – partikularment l-emergenza ta' centrali elektrika kbira fil-ċentri tal-kariga u l-interkonezzjoni ta' sistemi elektrika kbira – għaddejjex isir limitata għal livelli mhux mgħaġdil tal-kurrent tal-short-circuit. Senza misures effettivi ta' limitazzjoni, din il-trend ma jfisserx biss inċreżiment significanti fid-dipartiment tal-investiment fit-substatjonijiet ġodda, imma jimpattja wkoll fuq il-linji tal-komunikazzjoni u l-pipijiet tal-imballażġ tal-substatjonijiet eżistenti, li jistgħu rikiedu fondi konsiderevoli għat-ttalb tas-silġ u l-aġġornament.

Fil-fażi inizjali tad-deżviluppjament tas-sistema, meta l-kapasità tas-sistema hi żghira u l-livelli tal-kurrent tal-short-circuit huma bassa, l-inċreżiment tal-kurrent tal-short-circuit solit jista' jiġi aċċessibil blis-sostituzzjoni tal-dispożitivi tal-switching – l-apparatu tal-substatjonijiet oħra sovent jkollhom margen sufficjenti fl-istess faz. Imma meta l-kapasità tas-sistema tal-enerġija elektrika hi kbira, l-livelli tal-short-circuit huma aċċurati, u l-kurrent tal-short-circuit jiċċavillu mingħajr sosta minħabba l-interkonezzjoni tas-sistema jew l-espansjoni addizzjonali tal-kapasità, l-isostituzzjoni sempliċi tal-circuit breakers ma tkun ikkella sufficjenti. Il-substatjonijiet eżistenti jistgħu jirequirew mhux biss isostituzzjoni tal-circuit breakers, imma wkoll l-aċċessament jew isostituzzjoni tal-transformatori prinċipali, disconnectori, instrument transformers, busbars, insulators, strutturi, foundations, u sistemi tal-grounding. Hija wkoll possibli li jkun neċessarju li jkunu protetti jew jkun hemm konverżjoni tal-linji tal-komunikazzjoni fit-tas-silġ.

Għall-varjetà ta' raġunijiet, l-unitajiet tal-ġenerezzjoni b'kapasità kbira u l-centrali elektrika qiegħdu jkunu integrati f'dan il-grid ta' 220kV, li qed jiffranka l-inċreżiment mhux mgħaġdil tal-kurrent tal-short-circuit. Il-kapaċità tal-interrupting u l-prestazzjoni tal-stabilità dinamika ta' n-numru kbir ta' circuit breakers ta' 220kV – u safsa l-unjett tas-sistema tal-substatjonijiet – ma jkunux jinkunu jmissjaw mal-livelli tal-short-circuit li qed jagħmlu, li qed jikkrea sfidi tekniki u ekonomiċi serji. Il-biżgħa dwar il-limitazzjoni tal-kurrent tal-short-circuit hija din l-istess urgente.

​1 Misures Tradizzjonali ta' Limitazzjoni tal-Kurrent u l-Limiti Tagħhom​
Il-limitazzjoni tal-kurrent tal-short-circuit tista' tiġi affrontata mill-perspettivi tas-struttura, operazzjoni, u apparatu. Il-misures tradizzjonali inklużu l-kategoriji segenti, imma kull wieħed għandu limiti signifikanti:

• ​a. Aġġustament tal-Struttura tal-Grid​
  Inkludi l-iżvilupp ta' grids b'voltiġġi akbar, isplit tal-grids ta' volttaġġ bażi/busbars, u l-separazzjoni tal-grid.
• Iżvilupp ta' grids b'voltiġġi akbar: Rekuired investiment kbir u involvi preokkupazzjonijiet ambientali.
• Isplit tal-grid ta' volttaġġ bażi/separazzjoni: Hijjiena sempliċi biex jitimplimentaw u ma jkunu xejn l-effetti tal-limitazzjoni tal-kurrent, imma jżaghqu l-margini tal-sigurtà tas-sistema u jlimitaw l-efifienza operattiva, li jgħadiha adeguata biss fis-skenariji neċessarji.
• ​b. Teknoloġija ta' Interkonezzjoni DC​
  L-interkonezzjoni DC tista' timxi bil-qiegħ id-daqs signifikanti tal-kurrent tal-short-circuit, imma l-investiment fi l-converter stations fuq l-extremities huwa estremament alto. Għall-interkonezzjonijiet ħafna u l-interkambju ta' potenza bażi, din is-soluzzjoni mhux ekonomika.
• ​c. Transformatori ta' Impedenza Alta​
  It-talb ta' transformatori ta' impedenza alta biex jiġi limitat il-kurrent tal-short-circuit mill-parti ta' volttaġġ bażi huwa misura komuni. Imma dawn it-transformaturi jkollhom perditax magħrufa fl-operazzjoni stabbilt, li jaffettwaw l-ekonomija tas-sistema.
• ​d. Reactors ta' Serie​
  Ir-reactors ta' serie, b'teċnologija ta' manifattura matula u effetti tal-limitazzjoni tal-kurrent ċari, huma dejà tużati fis-sistemi ausiliarji tal-plant u f'substatjonijiet ta' 10–35kV. Imma l-applikazzjoni tagħhom f'sistemi ta' ultra-high-voltage tipprova l-perditax tal-network u tniżżel l-stabilità tas-sistema, li jlimitaw l-addattabilità tagħhom.
• ​e. Espansjoni tal-Kapasità u Rinnovazzjoni tal-Apparatu​
  Is-sostituzzjoni tal-circuit breakers u rinnovazzjoni tal-substatjonijiet eżistenti biex jaffrontaw il-kurrents tal-short-circuit aċċuratament jiġi affrontati, imma involvu investiment alto u konstruzzjoni komplikata, li jresulta f'effiċjenza ekonomika u tempestività dubbja.

Fit-tinħitha tal-limiti signifikanti tal-misures tradizzjonali, l-iżvilupp ta' dispositivi tal-limitazzjoni tal-kurrent ġodda adaptati għas-sistemi tal-enerġija elektrika moderni sar neċessarju. L-Fault Current Limiter (FCL) saret soluzzjoni u wkoll huwa komponent importanti tas-Sistemi ta' Trasferiment AC Fleksibbli (FACTS).

​2 Applikazzjoni tal-Fault Current Limiters (FCL) fis-Sistemi tal-enerġija elektrika​

​2.1 Model u Prinċipji Bażiċi tal-FCL​
Il-prinċipju bażiku tal-FCL huwa derivat mill-teknoloġija ta' limitazzjoni tal-kurrent tal-reactor ta' serie, millbuż mill-elettronika tal-potenza biex toħloq il-limiti tal-reactors ta' serie tradizzjonali (pereżempju, l-perditax stabbiliti alta u l-impati fuq l-stabilità tas-sistema). Il-model core tiegħu jista' jiġi mabsut bħala: "L-ebda reattanza fid-darba normali; l-inseriment rapid tal-reattanza fid-darba tal-falt biex jiġi limitat il-kurrent."

• Darba normali: Id-dispożitiv tal-switching huwa magħluq, l-equivalent impedance tal-FCL huwa qrib Żero, l-ebda impatt fuq is-sistema.
• Darba tal-falt: Is-switch jarġell rapidament, jinserra l-current-limiting reactor biex jispiċċa l-kurrent tal-short-circuit.