پېش کولو چالنځې د لوړه کورنۍ پېښې مینځه: د خورا سریعه کورنۍ محدودکونکي (FCL) حلول او کارول IEE-Business

1. اپلیکیشن چالش: نقصانات طرح‌های سنتی محافظت از کوتاه شدن مدار

در شبکه‌های برق مدرن، به ویژه در زیرگذران پاورپلانت‌ها و پارک‌های صنعتی بزرگ، عملیات موازی ترانسفورماتورها یا ژنراتورهای متعدد برای افزایش قابلیت اطمینان تأمین برق و کارایی انرژی به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این حال، این امر منجر به افزایش تیز سطح جریان کوتاه شدن مدار می‌شود که اغلب ظرفیت تحمل (مانند تحمل دینامیکی/حرارتی) تجهیزات موجود مانند کلیدهای برق، برش‌کننده‌ها و ترانسفورماتورها را فراتر می‌برد.

راه‌حل‌های سنتی با چالش‌های قابل توجهی مواجه هستند:

1. برش‌کننده‌های سنتی: زمان برش آنها چندین میلی‌ثانیه طول می‌کشد که نمی‌تواند تأثیر اولین اوج جریان کوتاه شدن (جریان اوج) را جلوگیری کند. تجهیزات همچنان تحت تأثیر نیروی الکترومغناطیسی و تأثیرات حرارتی قرار می‌گیرند که خطر تخریب را موجب می‌شود.
2. رآکتورهای محدودکننده جریان: چون می‌توانند جریان کوتاه شدن را محدود کنند، اما عملیات مداوم سری آنها منجر به افت فعال برق (افزایش هزینه برق)، افت ولتاژ (تأثیر بر کیفیت برق) و افت بی‌اثر برق می‌شود. آنها ممکن است مشکلات تنظیم ژنراتور را نیز ایجاد کنند و عملکرد اقتصادی و فنی ضعیفی دارند.
3. تعویض کامل تجهیزات: تعویض کلیه بخش‌های کلیدهای برق یا ترانسفورماتورها برای مقابله با افزایش جریان کوتاه شدن نیازمند سرمایه‌گذاری عظیم، مهندسی پیچیده و قطع برق طولانی مدت است.

II. راه‌حل: ارزش کاربردی اصلی محدودکننده جریان فراسریع (FCL)

محدودکننده جریان فراسریع (FCL) ارائه شده در این راه‌حل یک دستگاه هوشمند بر اساس پیکربندی موازی "کلید سریع" و "فنر محدودکننده جریان" است. این دستگاه به طور بنیادی چالش‌های فوق الذکر را حل می‌کند و ارزش کاربردی اصلی آن در "برش سطح میلی‌ثانیه" و "مزایای اقتصادی تمام دوره حیات" قرار دارد.

مزایای کاربردی اصلی:

• محافظت فراسریع، حذف تأثیر جریان اوج: قادر به انجام تشخیص و عمل محدودکننده جریان در ۱ میلی‌ثانیه پس از وقوع کوتاه شدن مدار است، که به طور موثر جریان را قبل از رسیدن به اوج تخریبی محدود می‌کند. این به طور کامل تجهیزات مانند کلیدهای برق، CTs و اتصالات کابلی را از نیروی الکترومغناطیسی عظیم محافظت می‌کند که با برش‌کننده‌های سنتی غیرقابل دستیابی است.
• مزایای اقتصادی و صرفه‌جویی در انرژی قابل توجه: FCL معمولاً به صورت موازی با یک رآکتور محدودکننده جریان کار می‌کند. در حالت عادی، جریان از طریق FCL (با تلفات نزدیک به صفر) می‌گذرد؛ در حالت کوتاه شدن، FCL به سرعت برش می‌دهد و جریان به رآکتور برای محدود کردن منتقل می‌شود. این حالت از تلفات هزینه برق قابل توجه مرتبط با عملیات طولانی مدت رآکتورها جلوگیری می‌کند و به عنوان راه‌حل محدودکننده جریان اقتصادی‌ترین است. همزمان، از سرمایه‌گذاری گران‌قیمت تعویض کلیه بخش‌های کلیدهای برق جلوگیری می‌کند و به طور قابل توجه هزینه‌های بازسازی، گسترش یا ساخت جدید زیرگذران را کاهش می‌دهد.
• قابلیت اطمینان بالا و طراحی بدون نیاز به نگهداری: عملکرد پایدار در طول بیش از ۶۰ سال عملیات جهانی ثابت شده است. مولفه‌ی اصلی عمل‌کننده آن، پل هدایت‌کننده، دارای طراحی ماژولار است. پس از عملیات، فقط ماژول داخلی نیاز به تعویض در کارخانه دارد، که به تلفات نگهداری بسیار کم منجر می‌شود و ساختار اصلی قابل استفاده مجدد است.
• تأقلم با سناریوهای گسترده: این تنها یا بهترین راه‌حل فنی برای مقابله با جریان‌های کوتاه شدن مازاد در سناریوهایی مانند عملیات موازی ترانسفورماتورهای متعدد و اتصالات شبکه با منابع برق مستقل است.

III. سناریوهای کاربردی و راه‌حل‌های معمول

IV. اجرای فنی و راهنمای انتخاب

1. تحلیل مختصر اصول کار:
   دستگاه به صورت زنده جریان (I) و نرخ تغییر آن (di/dt) را از طریق CT‌های بوشینگ با دقت بالا می‌نظارت می‌کند. از دو معیار - فقط ارسال دستور برش وقتی هر دو فراتر از حدود می‌شوند - برای جلوگیری از عملیات نادرست استفاده می‌کند. پس از تحریک، پل هدایت‌کننده در ۱ میلی‌ثانیه شکسته می‌شود و جریان به فنر محدودکننده جریان موازی ویژه منتقل می‌شود که محدود کردن جریان و خاموشی نهایی دوگانه را در زمان بسیار کوتاهی انجام می‌دهد.
2. مدل‌های عرضه و انتخاب:
   سه مدل یکپارچه‌سازی به صورت انعطاف‌پذیر بر اساس نیازهای پروژه در دسترس است:
• نوع مؤلفه‌های جداگانه: مناسب برای پروژه‌های بازسازی، نصب در داخل کلیدهای برق موجود، صرفه‌جویی در فضا.
• نوع قابل خروج (مونتاژ شده): برای کلیدهای برق جدید، پل هدایت‌کننده روی یک واگن قابل خروج نصب می‌شود، همچنین به عنوان یک کلید جداکننده عمل می‌کند برای نگهداری راحت.
• نوع کابین ثابت: مناسب برای تمام سطوح ولتاژ، به ویژه سیستم‌های ۳۶/۴۰.۵kV. تمام مؤلفه‌ها به صورت ثابت در یک ساختار فشرده نصب می‌شوند.
3. پارامترهای انتخاب کلیدی (مثال):

V. خلاصه

محدودکننده جریان فراسریع (FCL) نه تنها یک دستگاه جایگزین ساده است بلکه نشان‌دهنده رویکرد انقلابی برای محافظت از سیستم است. از طریق سرعت برش سطح میلی‌ثانیه، آن به معیار محافظت از کوتاه شدن مدار جدیدی تعریف می‌کند و به مشتریان ایمنی و مزایای اقتصادی بی‌سابقه‌ای ارائه می‌دهد. هنگام مواجه با چالش گسترده جریان‌های کوتاه شدن مازاد، FCL یک راه‌حل برتر ارائه می‌دهد که بالغ، قابل اعتماد و توسط هزاران پروژه در سراسر جهان اعتبار یافته است. این یک انتخاب استراتژیک برای اطمینان از قابلیت اطمینان و عملکرد اقتصادی آینده سیستم‌های برق حیاتی است.