Kunlabora Solvo por Erarstro-Limitilo (FCL) kaj Unuopha-Aŭtomata Reŝaltado (SPAR) en Sudaziaj EHV-Elektroretaroj

1. Enkonduko: Fondaĵo kaj Signifo de la Studo​
   Kun la rapida ekonomia disvolvo en Sud-Asiajo, la skaloj de elektraj retoj daŭre pligrandiĝas, kaj la ŝarĝoj daŭre pliiĝas. Tio kondukis al tio, ke sistemo-blokaj straumeroj proksimiĝas aŭ eĉ superas la interromp-kapacitajn limojn de cirkuitrompiloj, serioze danĝerigante la sekurecon kaj stabilecon de la operacioj de la elektra reto. Meztempe, UH-transdonlinioj servas kiel la kolono por regionaj elektra-interligoj. Pli ol 70% de la defektoj estas unufazaj kontakto-defektoj, kaj ĉirkaŭ 80% el tiuj estas transeja defekto (ekz., fulmo-strikado, vent-fluganta fremdaĵo). Unufaza Aŭtomata Rekonstruo (UAR) teknologio estas klucmetodo por rapide forigi defektojn, restabili la elektrosnablon, kaj garantii la stabilecon kaj fidindon de la reto.

Fault Current Limiters (FCLs), precipe kostefektivaj metaloksid-arrestora (MOA) tipoj de FCLs, estas efikaj mezuroj por suprimi blok-straujn kaj estis graduale aplikitaj en UH-retoj. Tamen, ekzistanta esploro plejparte fokusas sur la efikon de FCLs sur sistemo-transea stabileco kaj rilais-protektado, neglektante ilian potencialan malbonan efikon sur la sukces-ratio de UAR. Ĉi propozicio celas plenigi ĉi tiun esplor-lakon per profunda analizo de la interago inter FCLs kaj UAR, kaj proponi aron de kunlaboraj regado-strategioj taŭgaj por sud-aziaj elektraj retoj. Ĉi tiuj strategioj garantias efikan straum-limitadon kaj fidindan elektrosnablon.

​1. Funkcioprinipo de Metaloksid-Arrestora Tipo de FCL​
Ĉi tiu tipo de FCL ĉefe konsistas el la jenaj komponentoj, kiuj laboras koopereme por atingi la kernfunkcion de "malalta impedanco dum normala operacio kaj alta impedanco dum defektoj":

Funkciopragado: Dum normala sistemo-operacio, Lf kaj Cf rezonas → FCL-impedanco estas preskaŭ nul → neniu efiko sur la straumfluon. Kiam kortcirkvito okazas, la MOA rapide aktas por kortcirkvitigi Cf → la straum-limita reaktoro L estas enmetita en la sistemon por suprimi la kortcirkvitan straumon → la trigrada interspaco rompiĝas kaj sendas signalon por fermi flankŝalton K → post K fermiĝas, ĝi diverĝas la straumon por protekti la MOA.

​2. Problemanalizo: Malbonaj Efikoj de FCL sur Sekundara Arko-Kurento kaj UAR​
La sekundara arko-kurento estas la kurento, kiu daŭre subtenas la defektpunkton post la malfermado de la defekta-faza cirkuitrompilo dum UAR-operacio, subtenita per magnet-elektraj kaj statikelektraj kunligoj de la sanaj fazoj. La grandeco kaj karakterizoj de ĉi tiu kurento direktas ĉu la defekta arko povas mem-spegni, kio estas kritika por la sukceso de UAR.

Simula analizo (baze de EMTP, kun modelparametroj referencantaj la suda ĉina 500 kV-sistemon) montras, ke la instalado de FCL povas enkonduki novajn problemojn:

• Efiko de la Flankŝalto (K) Tempigo: Se la flankŝalto K estas malferma kiam la cirkuitrompilo malfermas, la sekundara arko-kurento inkludas komponenton kun granda amplitudo (ĝis 225 A), lenta malkresko, kaj tre malalta frekvenco (ĉirkaŭ 3–3.25 Hz). Ĉi tiu malalta frekvenco signife malpliiĝas la nombron de nultrafoj de la kurento, malfaciligante la spegniĝon de la arko kaj markate malpliiĝigante la sukces-ratios de UAR.
• Efiko de la Arko-Vojo Resistanco (Rg): Kiam la transira resistanco je la defektpunkto estas granda (ekz., 300 Ω), la kortcirkvita straumo estas malgranda, kio povas preveni la aktivigon de la FCL je la linia fino (la MOA ne atingas la funkci-voltan). En ĉi tiu okazo, Cf restas ne kortcirkvitigita kaj formas malaltfrekvan oscilan cirklon kun la flankreaktoro de la linio, similmaniere generante malaltfrekvan komponenton malhelpantan la spegniĝon de la arko.

​3. Mekanismoinvestigo: Fonto de la Malalta Frekvenco Komponento​
Teoria analizo uzanta ekvivalentan impedancan reton kaj Laplace-transformon malkovras la mekanisman fonton de la malalta frekvenco komponento:
La radika kaŭzo estas la kondensatoro Cf en la FCL. Post la malfermado de la cirkuitrompilo kaj la izolado de la defekta fazo, la energio stokitaj en Cf malŝargas tra la flankreaktoro kaj la defektpunkta ark-resistanco. Ĉi tiu malŝarg-cirko formos malaltfrekvan oscilan cirklon, kun osckurta frekvenco (ĉirkaŭ 3 Hz) plejparte determinita de Cf kaj la flankreaktora parametroj, grandparte sendependa de la defekta lokado. Ĉi tiu malaltfrekva oscilo estas eliminata nur kiam la flankŝalto K restas fermita, tute kortcirkvitigante Cf.

​4. Kernsolvo: Tempiga Koordinado Strategio por FCL kaj UAR​
Por garantii efikan straum-limitadon de la FCL sen afekti la UAR, ĉi tiu propozicio proponas la jenan precizan tempigan koordinadon strategion, kun totala daŭro kontrolata ene de 0.66–0.73 sekundoj:

Strategia Nukleo: Uzu la cirkuitrompila malferma signalon de la rilaisprotekto kiel komandon por forci rapidan fermadon de la flankŝalto K kaj daŭrigu ĝin fermita dum la tuta periodo de la brulado de la sekundara arko (ĉirkaŭ 0.2 sekundoj). Ĉi tio efike kortcirkvitigas Cf, tute eliminante la malaltfrekvan oscilan komponenton en la sekundara arko-kurento kaj kreante favorajn kondiĉojn por la mem-spegniĝo de la arko.

​5. Skemefikeco kaj Avantaĝoj​
EMTP-simuladoj verifikas, ke ĉi tiu tempiga koordinado strategio atingas la jenajn:

1. Eliminas Malaltfrekvan Danĝeron: Tute eliminigas la 3 Hz malaltfrekvan komponenton en la sekundara arko-kurento, evitante ĝian malbonan efikon sur la spegniĝon de la arko.
2. Optimizas Arko-Spegniĝajn Karakterizojn: Reduktas la sekundaran arko-spegniĝan tempon proksimume je 4.5% kaj malaltigas la netra frekva komponenta kurenton je 10.5%, signife plibonigante la sukces-ratios de UAR.
3. Kongruo kaj Fidindeco: La strategio ne afektas la originalan voltan rekompriman karakterizon de la sistemo kaj balancas la sekurecon de FCL (protektante la MOA) kun la bezonoj de rapida resanigo.
4. Ezeco de Realigo: Bazite sur ekzistantaj protektaj signaloj, la strategio postulas minimumajn modifojn al la dua sistemo, estas malgranda kosta, kaj taŭgas por ekzistantaj aŭ novaj UH-projektoj en sud-aziaj landoj.

​6. Konkludo kaj Recomendoj​
Por sud-aziaj UH-elektraj retoj planantaj aŭ jam ekzistantaj kun metaloksid-arrestora tipo de FCLs, estas esence grave atenti la potencialan problemon de malaltfrekva oscilo en sekundara arko-kurento, kiu povas malpliiĝi la sukces-ratios de UAR kaj danĝerigi la fidindon de la elektrosnablo.