Kuchma yoqish jarayonlaridagi cheklovchi oqim chegaralash va xatolik oqim chegaralovchilari (FCL)ning qo'llanishi

0 Kirish​
Elektr tizimlari rivojlanishi va yuk talablari oshishi bilan, katta qobilliyatli generatsiya birliglari va substantsiya qurilmalarining integratsiyasi—xususan, yuk markazlarida katta elektr stantsiyalarning paydo bo'lishi va katta elektr tizimlarining bog'lanishi—qisqa qatorli toki darajalarini o'zroq oshiradi. Tashkil etilayotgan yangi substantsiyalarni jamg'armalarga sarflangan investitsiyalarni oshirish va mevcut substantsiya qurilmalarining aloqa chiziqlariga va trubkalari kuchli ta'sir qilishini oldini olish uchun samarali cheklash choralarini ko'ra tushunish zarur. Buning aks holda, bu tendensya faqatgina yangi substantsiyalarni jamg'armasini oshiradi, balki mevcut substantsiya qurilmalarining aloqa chiziqlari va trubkalari uchun barpo etish va yangilash uchun muhim mablag'larni talab qiladi.

Tizim rivojlanishning boshlang'ich bosqichlarda, tizim qobilliyati kichik va qisqa qatorli toki darajalari past bo'lganda, qisqa qatorli toklar oshirilishi ustun-ushtab o'zgartirish arqiliq hal qilinishi mumkin—bu bosqichda boshqa substantsiya qurilmalarining yetarli rezervi mavjud. Amma tizim qobilliyati katta, qisqa qatorli toki darajalari yuqori bo'lganda va tizim bog'lanishi yoki qobilliyatni yanada kengaytirish orqali qisqa qatorli toklar davom etib oshirilsa, tiklash qurilmalarini o'zgartirish yeterli emas. Mevcut substantsiyalarda tiklash qurilmalarini, asosiy transformatorlarni, o'tkazgichlarni, hisob-kitob qilish qurilmalarini, shinalarni, izolyatorlarni, konstruktsiyalarni, osnovani va zem qurilmalarini yanada kuchaytirish yoki almashtirish talab qilinadi. Qo'shimcha, aloqa chiziqlarini himoya qilish yoki hatta undirda aloqa kabeliga o'zgartirish kerak bo'lishi mumkin.

Arxondagi turli omillar tufayli, yangi katta qobilliyatli generatsiya birliglari va elektr stantsiyalari 220kV tarmog'a davom etib integratsiya qilinmoqda, bu esa qisqa qatorli toki darajalarini juda tez oshiradi. Ko'plab 220kV tiklash qurilmalarining va hatta butun substantsiyalarning tokni kesish qobilliyati va dinamik stabillik xususiyatlari o'sha oshib borayotgan qisqa qatorli toki darajalariga mos kelmaydi, bu esa serius texnik va iqtisodiy muammolarga olib keladi. Shunday qilib, qisqa qatorli toki cheklash bo'yicha tadqiqotlar urgendir talab qilinadi.

​1 An'anaviy Tok Cheklash Choralari va Ularning Chegaralari​
Qisqa qatorli toki cheklashni tizim tuzilishi, ishlash va qurilmalar nazoratidan qarab hal qilish mumkin. An'anaviy choralar quyidagi guruhlarga bo'linadi, lekin har birining o'ziga xos chegaralari mavjud:

• ​a. Tarmoq Tuzilishini O'zgartirish​
  Bu katta voltajli tarmoqlarni rivojlantirish, past voltajli tarmoqlarni/busbarni ajratish va tarmoq ajralishini o'z ichiga oladi.
• Katta voltajli tarmoqlarni rivojlantirish: Katta investitsiyalar talab qiladi va mohiyatga oid qo'shimcha muammolarga ega.
• Past voltajli tarmoq ajratilishi/ajralishi: Odatda oson amalga oshiriladi va samarali toki cheklash effekti beradi, lekin tizim xavfsizlik rezervini pasaytiradi va ish rejimining moslashuvchanligini cheklaydi, bu esa aniq kerakli holatlarda qo'llaniladigan variantdir.
• ​b. Doimiy tok bilan bog'lanish texnologiyasi​
  Doimiy tok bilan bog'lanish qisqa qatorli tokni o'zlashtirishda samarali ishlaydi, ammo ikki tomondagi o'zgaruvchi stansiyalarga investitsiyalar juda yuqori. Qisqa uzluqli va kam quvvat almashishli variantlar uchun bu yechim iqtisodiy jihatdan imkoniyatsiz.
• ​c. Yuqori impedansli transformatorlar​
  Yuqori impedansli transformatorlardan foydalanib, past voltaj tomonidagi qisqa qatorli tokni cheklash ko'pincha qo'llaniladigan choradir. Ammo, bu transformatorlar istiqomatli ish rejimida yuqori yo'qotmaga ega bo'lib, tizim iqtisodiyatini ta'sir qiladi.
• ​d. Seriya reaktorlari​
  Seriya reaktorlari, ishonchli ishlab chiqarish texnologiyasi va samarali toki cheklash effekti bilan tan olinadi va 10-35kV substantsiyalarda va elektr stantsiyalarning yordamchi tizimlari uchun ishlatiladi. Amma ulardan juda yuqori voltajli tizimlarda foydalanish tarmoq yo'qotmalarini oshiradi va tizimning stabilizatsiyasini pasaytiradi, bu esa ularning moslashuvchanligini cheklaydi.
• ​e. Qurilmalar qobilliyatini kengaytirish va qayta qurish​
  Tiklash qurilmalarini almashtirish va mevcut substantsiyalarni yangi qisqa qatorli tokni qonima qilish uchun qayta qurish muammo bilan to'g'ridan-to'g'ri kurashadi, ammo bu juda yuqori investitsiyalar va murakkab tiklash lozim, bu esa iqtisodiy samaradorlik va tezkorlikni pasaytiradi.

An'anaviy choralarning o'ziga xos chegaralari sababli, modern elektr tizimlariga mos keladigan yangi toki cheklash qurilmalarini rivojlantirish zarur bo'ldi. Xato Tok Cheklash Qurilmasi (FCL) shunday yechim sifatida paydo bo'lib, Judalashuvchan Alternativ Toq Sistemasining (FACTS) muhim komponenti bo'lib hisoblanadi.

​2 FCL ning Elektr Tizimlaridagi Qo'llanilishi​

​2.1 FCL Modeli va Asosiy Prinsiplari​
FCL ning asosiy prinsipi seriya reaktorlari orqali toki cheklash texnologiyasidan olingan, ammo energiya elektronikasidan foydalanib, an'anaviy seriya reaktorlarning kamchiliklarini (masalan, istiqomatli ish rejimida yuqori yo'qotmalar va tizimning stabilizatsiyasiga ta'siri) yengildi. Uning asosiy modeli quyidagicha ifodalash mumkin: "Normal ish rejimida reaktansi yo'q; xato holatida tez reaktans qo'shiladi va tok cheklanadi."

• Normal ish rejimi: Tiklash qurilmasi yopiq, FCL teng karraligi nolga yaqin, tizimga ta'siri yo'q.
• Xato holati: Tez ochiladi, toki cheklash reaktoris kiradi va qisqa qatorli tokni cheklaydi.

FCL ning asosiy komponentlari quyidagi to'rtta muhim elementdan iborat:

1. Tez xato tokini aniqlash elementi: Tizim tokini real vaqt da kuzatadi va tez xato tokini aniqlaydi.
2. Tez tiklash qurilmasi: Xato holatida tez ishlaydi va "reaktanssiz" va "reaktansli" holatlar orasida o'tishni ta'minlaydi.
3. Tok cheklash reaktori: Asosiy tok cheklash komponenti, qisqa qatorli tokni impedans orqali cheklaydi.
4. Yuqori voltajni himoya qilish elementi: Xato holatida tiklashda yuqori voltajdan himoya qiladi va tizim qurilmalarini saqlaydi.

​2.2 FCL ning Funksiyalari va Qo'llanish Talablari​

​2.2.1 FCL ning Asosiy Funksiyalari​
FCL elektr tizimlarida xato tokini cheklash uchun yangi yondashuvni taqdim etadi va modern elektr tizimlarining muhim komponenti bo'lib hisoblanadi. Uning afzalliklari quyidagilar:

• Tiklash qurilmalarini ta'minlovchi: Yuqori voltaj darajalari kattaroq va qiyinroq qisqa qatorli tokni kesishga mos keladi. FCL tiklash qurilmalarining tokni kesish qobilliyatini pasaytiradi, bu esa qurilmalar omilini oshiradi.
• Tizimning stabilizatsiyasini yaxshilash: Tez xato tokini cheklash chiziqlardagi voltajni pasaytiradi va generatorning o'zaro qadamdan chiqish ehtimollarini kamaytiradi, bu esa quvvat burchagi, voltaj va chastotalarning stabilizatsiyasini yaxshilaydi.
• Qurilmalar va chiziqlarning ishlatilishini oshirish: Agar FCL qisqa qatorli tokning qulay bo'lgan toqida ishga tushsa, termal va dinamik stabillik chegaralari talablari pasayadi, bu esa chiziqlarning faktiki uzatish qobilliyatini oshiradi.
• Voltaj sifatini optimallashtirish: Xato holatida tez tokni cheklash non-xato chiziqlaridagi voltajni pasaytirish muddatini qisqartiradi, bu esa tarmoq voltajining stabilizatsiyasini ta'minlaydi.
• Ayrim joylashuvga ta'sir qilishni pasaytirish: Yuqori voltajli tarmoqda qisqa qatorli tokni cheklash yanacha aloqa chiziqlariga va temir yo'llarining signal berish tizimlariga elektromagnit ta'sirini pasaytiradi.

​2.2.2 FCL uchun Qo'llanish Talablari​
Elektr tizimlari ishlash xususiyatlariga mos kelish uchun, FCL quyidagi qo'llanish standartlariga javob berishi kerak:

• Normal ish rejimida tizimga ta'sir qilmaydi (voltaj pasayish nolga yaqin).
• Xato holatida tez javob beradi (1-2 ms ichida), maksimal va istiqomatli qisqa qatorli tokni cheklaydi, yuqori voltaj kabi yondosh effektlarsiz.
• Xato holatidan so'ng avtomatik tiklanadi, qo'shimcha insoniy ijtimoiy tashkilot talab qilinmaydi.
• Himoya rellyalari normal ish rejimini buzmaydi.
• Arzon narx va yuqori samaradorlik, energetika inshootlari uchun qo'llanish talablariga javob beradi.

​2.3 Turli FCL Amaliyot Rejalari Soni​

​2.3.1 Rejalarni Solishtirish​

• ​Xulosa: Yangi material (aloqadar superconducting) va energiya elektronikasi asosidagi FCLlar hozirgi paytda eng yaxshi yechimlar. Birinchisi sodda va ishonchli, lekin material texnologiyasiga bog'liq; ikkinchisi kuchli boshqarishga ega, va energiya elektronikasi narxlari pasayish bilan, inshoot amaliy bo'lib, eng umidvor R&D yo'nalishi bo'lib hisoblanadi.

​2.5 FCL uchun Kelajakdagi Tadqiqot Yo'nalishlari​
FCL uchun kelajakdagi tadqiqotlar "performansni optimallashtirish, funktsiyalarni integratsiya qilish va inshootga moslashish"ga qaratilishi kerak. Asosiy yo'nalishlar quyidagilar:

1. Tez o'zgaruvchi impedansli konverterlar: Joriy "ikki holatli impedans (nol yoki cheksiz)" chegarasidan o'tib, tez o'zgaruvchi impedansli konverterlarni rivojlantirish, bu o'z navbatida katta xato toklari uchun yuqori impedansni dinamik ravishda moslashadi. Bu, guvohnoma faktorini to'ldirish va yuqori voltajni qabul qilish bilan birlashtiriladi, bu esa boshqarish nazariyalarini (masalan, salbiy feedback, PID boshqarish) ishlatib, tizim avtomatlashtirishini yaxshilaydi.
2. FACTS boshqaruvchilari bilan integratsiya: FCL ni boshqa FACTS komponentlari (masalan, SVG, SVC) bilan birlashtirib, umumiy samaradorlikni yaxshilaydigan kompleks boshqaruv qurilmalarini rivojlantirish, bu esa boshqaruvchan AC uzatish va taqsimot tizimlarini rivojlantiradi.
3. Asosiy texnologik o'zaro vazifalar:
• FCL ning elektr tizimlari stabilizatsiyasiga ta'siri.
• FCL va himoya rellyalari orasidagi moslashuvchan logika.
• Tez xato signallarini aniqlash tizimlarini va boshqaruvchilarni optimallashtirish.
• FCL ning elektr sifatiga (masalan, garmoniklar, voltaj o'zgarishlari) ta'siri va uni kamaytirish choralar.

​3 Xulosa​

• a. Elektr tizimlarida qisqa qatorli toki cheklash muhim muammo bo'lib, tez hal qilinishi talab qilinadi. Xato Tok Cheklash Qurilmasi (FCL) sifatida yangi himoya qurilmasi samarali yechimni taqdim etadi, va modern tarmoqlarga mos keladigan FCL larni rivojlantirish ma'noli teorik va inshoot qiymatga ega.
• b. Energiya elektronikasiga asoslangan FCL larda allaqachon teorik asos va inshoot amaliyat mavjud. Ularning yaxshi boshqarish xususiyatlari va energiya elektronikasi qurilmalarining narxlarining pasayishi keng spektrli rivojlanishni ko'rsatadi.
• c. FACTS/CusPow texnologiyalar rivojlanishi bilan, FCL — FACTS oilasining muhim a'zosi — faqatgina uzatish va taqsimot tizimlaridagi toki cheklash muammolarni hal qilish uchun, balki boshqa FACTS boshqaruvchilari bilan hamkorlik qilish orqali boshqaruvchan AC uzatish va taqsimot tizimlarini rivojlantirishga qo'shimcha hissa qo'shadi.