פתרון שיתופי למגבל זרם תקלה (FCL) ואוטו-סגור חד-פאזה (SPAR) ברשתות החשמל ה-Southeast Asian EHV

13yrs + staff 30000+m² US$100,000,000+ China

הקדמה: הרקע והמשמעות של המחקר
עם התפתחות כלכלית מהירה בדרום-מזרח אסיה, סוללות החשמל מתמשכות להתפשט וטיפוסי הטעינה מתחזקים. מצב זה גרם לזרמי קצר-מעגל בשיטה להישאר קרובים או אפילו לעבור את גבולות יכולת הפיצול של מכונות הפיצול, מה שמאיים באופן חמור על הבטיחות והיציבות של פעולת הסוללה החשמלית. באותו הזמן, קווי העברת המתח הגבוה הם השדרה של חיבורי החשמל האזוריים. מעל 70% מהתקלות הן התקלות קרקעית חד-פאזית, ובערך 80% מהן הן תקלות זמניות (לדוגמה, פגיעות ברק, עצמים זרים הנושאים ברוח). טכנולוגיית ההפעלה מחדש אוטומטית של פאזה יחידה (SPAR) היא שיטה מרכזית לשחרור מהיר של תקלות, שחזור אספקת החשמל והבטיחות והאמינות של הסוללה החשמלית.

מגבלות זרמים של תקלות (FCLs), במיוחד FCLs מסוג מגן צינורית מתכתית-אוקסידית (MOA) בעלות יחס מחיר-ערך, הן אמצעים יעילים לדיכוי זרמי קצר-מעגל ונמצאות בהדרגה בשימוש בסוללות מתח גבוה. עם זאת, המחקרים הקיימים התמקדו בעיקר באפקטים של FCLs על יציבות מעבר ואבטחת רשת, תוך התעלמות מהאפקטים השליליים שלהם על שיעור הצלחת SPAR. ההצעה הזו מטרתה למלא את הפער המחקרי הזה על ידי ניתוח מעמיק של האינטראקציה בין FCLs ל-SPAR, והצעת סדרה של אסטרטגיות שליטה משותפות המתאימות לסוללות החשמל בדרום-מזרח אסיה. אסטרטגיות אלו מבטיחות הן הגבלת זרם יעילת והן אספקת חשמל אמינה.

1. עקרון ההפעלה של FCL מסוג מגן צינורית מתכתית-אוקסידית
סוג FCL זה מורכב בעיקר מהרכיבים הבאים, שפועלים יחד כדי להשיג את הפונקציה המרכזית של "שימור נמוך במהלך פעולה תקינה ובו בזמן תקלות":

רכיב	תיאור תפקיד
ריאקטור Lf (Lf = Lc + L)	בזמן פעולה תקינה הוא מזמר בטור עם קבל Cf ומראה השהייה נמוכה; במהלך תקלות, הריאקטור הגביל זרמים L מוכנס למערכת.
קבל Cf	משתתף במזמר בזמן פעולה תקינה; במהלך תקלות, הוא מוקטצ'ץ במהירות על ידי MOA ויוצא מהدارة המזמרת.
מגן צינורית מתכתית-אוקסידית (MOA)	פועלת מיד לאחר זיהוי תקלת קצר-מעגל, מנהיגה כדי לקצר את הקבל Cf.
כלי עקיפה K	נשutר במהירות לאחר תקלות כדי לחלוק זרם ולהגן על MOA מבליעה של אנרגיה מוגברת. זמן הפעולה שלו קריטי.
ריאקטור הגבלת זרמים Lc	מתמקד בעיקר בהגבלה של זרם הדחף של קבל Cf דרך הפער המפעיל.

תהליך עבודה: במהלך פעולה תקינה של המערכת, Lf ו-Cf מזמרים → השהייה של FCL כמעט אפסית → אין השפעה על זרימת החשמל. כאשר מתרחשת תקלת קצר-מעגל, MOA פועל במהירות כדי לקצר את Cf → הריאקטור הגביל זרמים L מוכנס למערכת כדי לדכא את זרם קצר-המעגל → הפער המפעיל מתפרק ושולח אות לנעילה של כלי העקיפה K → לאחר נעילת K, הוא מפנה זרם להגן על MOA.

2. ניתוח הבעיה: השפעות שליליות של FCL על זרם קשת שניוני ו-SPAR
זרם הקשת שניונית הוא הזרם המשך לתמוך בנקודת התקלה לאחר פתיחה של מכונת הפיצול של הפאזה התקלה במהלך פעולה של SPAR, ממומן על ידי קִשּׁר אלקטרומגנטי ואלקטרוסטטי מהפאזות הבריאות. הגודל והמאפיינים של הזרם הזה קובעים ישירות אם הקשת יכולה להכבות מאליה, מה שהוא קריטי להצלחת SPAR.

ניתוח סימולציה (מבוסס על EMTP, עם פרמטרי מודל המתייחסים למערכת 500 kV דרום סין) מראה שהצבת FCL יכולה להוסיף בעיות חדשות:

השפעת זמן הפעולה של כלי העקיפה (K): אם כלי העקיפה K פתוח כשהמכונה מפצילה, זרם הקשת שניונית יכלול מרכיב בעל משרעת גדולה (עד 225 A), דעיכה איטית מאוד בתדר נמוך מאוד (בערך 3–3.25 Hz). מרכיב בתדר נמוך זה מוריד משמעותית את מספר חצאי הגל של הזרם, מגדיל את הקושי לכיבוי הקשת ומפחית באופן ניכר את שיעור הצלחת SPAR.
השפעת 저ومة מסלול הקשת (Rg): כאשר ההתנגדות המעברית בנקודת התקלה גדולה (למשל, 300 Ω), זרם קצר-המעגל קטן, מה שיכול למנוע מה-FCL בקצה הקו להופעל (MOA לא מגיע לתחום ההפעלה). במקרה זה, Cf נשאר ללא קצר-מעגל ויוצר מעגל תנודה בתדר נמוך עם הריאקטור השדדי של הקו, מפיק מרכיב בתדר נמוך גם כן כשל לעצירת הקשת.

3. חקירה של המנגנון: מקור המרכיב בתדר נמוך
ניתוח תיאורטי באמצעות רשתות trởות מקבילות וטרנספורמציות לפלס חושף את המנגנון מאחורי המרכיב בתדר נמוך:
הגורם深切地，我注意到您要求翻译的内容非常专业且详细。根据您的要求，以下是希伯来语（he_IL）的翻译结果： ```html

הקדמה: רקע מחקרי והמשמעות
עם התפתחות כלכלית מהירה בדרום-מזרח אסיה, סเกלי החשמל מתמשכים להתפשט וה עומסים מתגברים. מצב זה גרם לזרמי קצר-مدار שמתקרבים או אפילו עוקפים את גבולות היכולת של מכונות הפיצול, מה שמאיים באופן חמור על הבטיחות והיציבות של הפעילות של сети החשמל. באותו הזמן, קווי העברת מתח גבוה הם השדרה של חיבורי החשמל האזוריים. מעל 70% מהתקלות הן התקלות קרקעית חד-פאזית, ובערך 80% מהן הן תקלות זמניות (לדוגמה, פגיעות ברק, עצמים זרים הנושאים ברוח). טכנולוגיית ההפעלה מחדש אוטומטית של פאזה אחת (SPAR) היא שיטה מרכזית לשחרור מהיר של תקלות, שחזור אספקת החשמל והבטיחות והאמינות שלרשת החשמל.

מגבלות זרמים של תקלות (FCLs), במיוחד FCLs מסוג מגן צינורית מתכתית-אוקסידית (MOA) בעלות יחס מחיר-ערך, הן אמצעים יעילים לדיכוי זרמי קצר-مدار ונמצאות בהדרגה בשימוש ברשתות מתח גבוה. עם זאת, המחקרים הקיימים התמקדו בעיקר באפקטים של FCLs על יציבות מעבר ואבטחת רשת, תוך התעלמות מהאפקטים השליליים שלהם על שיעור הצלחת SPAR. ההצעה הזו מטרתה למלא את הפער המחקרי הזה על ידי ניתוח מעמיק של האינטראקציה בין FCLs ל-SPAR, והצעת סדרה של אסטרטגיות שליטה משותפות המתאימות לרשתות החשמל בדרום-מזרח אסיה. אסטרטגיות אלו מבטיחות הן הגבלת זרם יעילה והן אספקת חשמל אמינה.

רכיב	תיאור תפקיד
ריאקטור Lf (Lf = Lc + L)	בזמן פעולה תקינה הוא מזמר בטור עם קבל Cf ומראה השהייה נמוכה; במהלך תקלות, הריאקטור הגביל זרמים L מוכנס למערכת.
קבל Cf	משתתף במזמר בזמן פעולה תקינה; במהלך תקלות, הוא מוקטצ'ץ במהירות על ידי MOA ויוצא מהدارة המזמרת.
מגן צינורית מתכתית-אוקסידית (MOA)	פועלת מיד לאחר זיהוי תקלת קצר-مدار, מנהיגה כדי לקצר את הקבל Cf.
כלי עקיפה K	נשutר במהירות לאחר תקלות כדי לחלוק זרם ולהגן על MOA מבליעה של אנרגיה מוגברת. זמן הפעולה שלו קריטי.
ריאקטור הגבלת זרמים Lc	מתמקד בעיקר בהגבלה של זרם הדחף של קבל Cf דרך הפער המפעיל.

תהליך עבודה: במהלך פעולה תקינה של המערכת, Lf ו-Cf מזמרים → השהייה של FCL כמעט אפסית → אין השפעה על זרימת החשמל. כאשר מתרחשת תקלת קצר-مدار, MOA פועל במהירות כדי לקצר את Cf → הריאקטור הגביל זרמים L מוכנס למערכת כדי לדכא את זרם קצר-הمدار → הפער המפעיל מתפרק ושולח אות לנעילה של כלי העקיפה K → לאחר נעילת K, הוא מפנה זרם להגן על MOA.

השפעת זמן הפעולה של כלי העקיפה (K): אם כלי העקיפה K פתוח כשהמכונה מפצילה, זרם הקשת שניונית יכלול מרכיב בעל משרעת גדולה (עד 225 A), דעיכה איטית מאוד בתדר נמוך מאוד (בערך 3–3.25 Hz). מרכיב בתדר נמוך זה מוריד משמעותית את מספר חצאי הגל של הזרם, מגדיל את הקושי לכיבוי הקשת ומפחית באופן ניכר את שיעור הצלחת SPAR.
השפעת 저ومة מסלול הקשת (Rg): כאשר ההתנגדות המעברית בנקודת התקלה גדולה (למשל, 300 Ω), זרם קצר-הمدار קטן, מה שיכול למנוע מה-FCL בקצה הקו להופעל (MOA לא מגיע לתחום ההפעלה). במקרה זה, Cf נשאר ללא קצר-مدار ויוצר מעגל תנודה בתדר נמוך עם הריאקטור השדדי של הקו, מפיק מרכיב בתדר נמוך גם כן כשל לעצירת הקשת.

3. חקירה של המנגנון: מקור המרכיב בתדר נמוך
ניתוח תיאורטי באמצעות רשתות trởות מקבילות וטרנספורמציות לפלס חושף את המנגנון מאחורי המרכיב בתדר נמוך:
הגורם העיקרי הוא הקבל Cf ב-FCL. לאחר הפיצול של המכונה והפרדת הפאזה התקלה, האנרגיה שנאגרה ב-Cf מתפזרת דרך הריאקטור השדדי של הקו והתנגדות הקשת בנקודת התקלה. מעגל התפזרות זה יוצר מעגל תנודה בתדר נמוך, בתדר תנודה (בערך 3 Hz) שנקבע בעיקר על ידי Cf ופרמטרי הריאקטור השדדי של הקו, ללא תלות במקום התקלה. תנודה בתדר נמוך זו מתבטלת רק כאשר כלי העקיפה K נשאר סגור, מפצל את Cf לחלוטין.

4. פתרון מרכזי: אסטרטגיה של תיאום זמן עבור FCL ו-SPAR
כדי להבטיח הגבלת זרם יעילה על ידי FCL מבלי להשפיע על SPAR, ההצעה מציעה את אסטרטגיית התיאום הזמני המדויקת הבאה, עם משך כולל בשליטה בתוך 0.66–0.73 שניות:

נקודת זמן	מרווח זמן (שניות)	תיאור תהליך
t0	-	תקלת קרקעית חד-פאזית מתרחשת במערכת.
t1	0.002	MOA מגיע לתחום ההפעלה, פועל כדי לקצר את Cf, והריאקטור הגביל זרמים L מוכנס למערכת.
t2	0.002	מערכת הפקת נתונים של FCL מפעילה את הפער הדחף G ושולחת בו זמנית אות להתחיל לנעול את כלי העקיפה K.
t3	0.016	הגנה על קו פועלת, מוציאה אות לפיצול מכונה, שמשמש גם כפקודה לנעול בכוח את K.
t4	≤0.024	להבטיח כי כלי העקיפה K סגור לחלוטין. זה חייב להיעשות לפני הפיצול של המכונה.
t5	0.016–0.036	מגעיהם הראשיים של מכונות הפיצול בשני קצות הקו נפתחים, מפרידים את זרם התקלה.
t6	0.02	מנגנוני הפיצול של המכונה נפתחים, מפרידים לחלוטין את קו הפאזה התקלה מהמערכת; הקשת השנייהונית מתחילת להבער.
t7	0.20	במהלך בעירת הקשת השנייהונית, לשמור על K סגור כדי לבטלו את המרכיב בתדר נמוך. לאחר כיבוי הקשת, לשלוח אות לפתוח את K.
t8	0.045	כלי העקיפה K נפתח.
t9	0.015	זמן התפזרות של מסלול הקשת בנקודת התקלה, להבטיח את השחזור של המבודד.
t10	0.10	סליל הנעילה של המכונה מופעל, מתכונן להפעלה מחדש.
t11	0.20–0.25	המכונה ננעלת, עם מנגנוני הפיצול מופעלים לדכא את היתרונות המיתניים.
t12	0.02	מגעיהם הראשיים של המכונה ננעלים, מנגנוני הפיצול יוצאים, והקו ממשיך בהצלחה את אספקת החשמל.

ליבה של האסטרטגיה: להשתמש באות הפיצול של המכונה מההגנה כפקודה לנעול בכוח את כלי העקיפה K במהירות ולשמור עליו סגור לאורך כל תקופת בעירת הקשת השנייהונית (בערך 0.2 שניות). זה מבטיח לפצל את Cf לחלוטין, מבטל את המרכיב בתדר נמוך בתנודות הזרם של הקשת השנייהונית ומייצר תנאים טובים לכיבוי הקשת מאליה.

5. יעילות תוכנית והיתרונות
סימולציות EMTP מאמתות שהאסטרטגיה של תיאום הזמן הזה מצליחה להשיג את הדברים הבאים:

הסרת נזק בתדר נמוך: מבטילה לחלוטין את המרכיב בתדר 3 Hz בזרם הקשת השנייהונית, מונעת את השפעותיו השליליות על כיבוי הקשת.
تحسين מאפייני כיבוי הקשת: מפחיתה את זמן כיבוי הקשת השנייהונית בבערך 4.5% ומפחיתה את זרם המרכיב בתדר מתח ב-10.5%, משפרת באופן משמעותי את שיעור הצלחת SPAR.
תאימות ואמינות: האסטרטגיה אינה משפיעה על מאפייני השחזור המקוריים של המערכת ומתקנת בין הבטיחות של FCL (הגן על MOA) לבין הצרכים של השחזור המהיר.
פשטות בביצוע: מבוססת על אותות הגנה קיימים, האסטרטגיה דורשת שינויים מינימליים במערכות משניות, בעלות נמוכה ומתאימה לפרויקטים קיימים או חדשים של מתח גבוה במדינות דרום-מזרח אסיה.

6. סיכום והמלצות
עבור רשתות מתח גבוה בדרום-מזרח אסיה המתוכנות או כבר מצוידות ב-FCL מסוג מגן צינורית מתכתית-אוקסידית, חשוב להתייחס ברצינות לבעיית האפשרות של תנודות בתדר נמוך בזרם הקשת השנייהונית, שיכולה להפחית את שיעור הצלחת SPAR ולהוות איום על אמינות אספקת החשמל.

``` 请确认是否满足您的需求。

08/26/2025

מומלץ

עוד