Коллаборативті шешім Фаулт Көрсеткіш Шектейтүші (FCL) және Бір Фазалы Автоматтық Қайта Жабу (SPAR) үшін Түшіндірілген Азиядағы ЕХВ электр желілерінде
- Ескерту: Жетістік туралы және маңыздылығы
Дейнекі Оңтүстік Азияда өткен тез өсу пайда болған экономикалық даму, электр желілерінің өлшемдерін кеңейтуді және жүктерді арттыруды. Бұл системадағы қысым ағынының шоттары коммутаторлардың бөлу қабілетінің шектеріне жетеді немесе оны жеңіледі, электр желілерінің қауіпсіздігі мен стабилдігін елестетеді. Сондай-ақ, ЕУА (Extra High Voltage) электр желілері аймақтық энергиялық байланыстың негізгі элементі ретінде қызмет етеді. Барлық деңгейлердің 70% -ынан асқаны бір фазадағы жерге жолаушылық болып табылады, ал олардың 80% -ынан асқаны уақытша деңгейлер (мысалы, молниялық жолаушылық, шаң салынған жабық заттар). Бір фазадағы автоматтық қайта қосу (SPAR) технологиясы - бұл деңгейлерді тез қайта қосу, электр қамқорлауын қайта қосу және электр желілерінің стабилдігі мен икемділігін сақтау үшін негізгі ықтималдылық.
Қысым ағынының шектейтін құрылғылары (FCL), әсіресе құндырақ металл оксид арестер (MOA) түріндегі FCL, қысым ағынын шектеу үшін әсерлі әдістер болып табылады және ЕУА желілерінде қатарына қойылып отыр. Бірақ, бар болған зерттеулер FCL-лердің системаның уақытша стабилдігіне және реле қорғауға тигізген әсерлеріне басым қоюға, SPAR жетістіктеріне қарсы қарама-каршы әсерлерін ескермеумен аяқталған. Бұл талап FCL-лер мен SPAR-дің әрекеттесуін терең талдау арқылы және Дейнекі Азияның электр желілеріне қолданылатын бір сериялық ынтамдарды ұсыну арқылы осы зерттеу аралығын толтыруға бағытталған. Бұл ынтамдар қысым ағынын әртүрлі қолданылатын және икемді электр қамқорлауын қамтамасыз етеді.
1. Металл оксид арестер түріндегі FCL-лердің құрылымының принципі
Бұл түрдегі FCL негізінен төмендегі компоненттерден тұрады, олар "нормалды іске қосу уақытында төмен бұрыштық теңсіздік, ал деңгейлер уақытында жоғары бұрыштық теңсіздік" негізгі функциясын орындау үшін өзара қамтылған:
|
Компонент |
Функциясын сипаттау |
|
Реактор Lf (Lf = Lc + L) |
Нормалды іске қосу уақытында Cf конденсаторымен сериялық резонанс жасайды, төмен бұрыштық теңсіздікті көрсетеді; деңгейлер уақытында L қысым ағынын шектейтін реакторы системага қосылады. |
|
Конденсатор Cf |
Нормалды іске қосу уақытында резонансқа қатысады; деңгейлер уақытында MOA арқылы тез жолаушылықтан өтуімен резонанс циклінен шығады. |
|
Металл оксид арестер (MOA) |
Қысым ағынының деңгейлерін анықтағаннан кейін тез жолаушылықтан өту Cf конденсаторын жолаушылықтан өтеді. |
|
Жолаушылық К |
Деңгейлер уақытынан кейін тез жабылады, қысымды бөліп, MOA-ны көп энергия қабылдауынан қорғайды. Уақыттың маңыздылығы. |
|
Қысым ағынын шектейтін реактор Lc |
Негізінен тригердеу аралығы арқылы Cf конденсаторының шығын қысымды шектейді. |
Жұмыс процесі: Нормалды система қызметінде Lf және Cf резонанс жасайды → FCL-дегі бұрыштық теңсіздік нөлге жетеді → электр қамқорлауына тағы әсер етпейді. Қысым ағынының деңгейлері болғанда, MOA тез жолаушықтан өту Cf → қысым ағынын шектейтін реактор L системага қосылады, қысым ағынын шектейді → тригердеу аралығы жабылады және сигнал жібереді K жолаушылықты жабу үшін → K жабылғаннан кейін қысымды бөліп, MOA-ны қорғайды.
2. Есептеу: FCL-лердің екінші деңгейлер ағынына және SPAR-ге қарама-каршы әсері
Екінші деңгейлер ағыны - SPAR қызметінде деңгейлер фазасының коммутаторы ачылғанда деңгейлер нүктесін қалыптасуын ұстау үшін денсау фазалардан электромагниттік және электростатикалық байланысқа байланысты қалыптасқан ағын. Бұл ағындың өлшемі және өзіңіздің қасиеттері деңгейлер ағынын өзі өлтіруін анықтау үшін маңызды, бұл SPAR жетістігі үшін маңызды.
Моделдеу талдауы (EMTP негізінде, модель параметрлері Түбік Китастандағы 500 кВ системасына сүйенеді) FCL қосуының жаңа мәселелерін пайда болуы мүмкін деп көрсетеді:
- K жолаушылығының уақыттың әсері: Егер коммутатор тригерленген уақытта K жолаушылығы ашық болса, екінші деңгейлер ағынының өлшемі (жоғары 225 А), ауытқуы төмен, және өте төмен частотасы (жақын 3–3.25 Гц) болатын компоненті болады. Бұл төмен частотасы ағындың нөлге жетуінің санын өтө азайтады, ағынын өзі өлтіру қиын болады және SPAR жетістіктерін өтө азайтады.
- Ағын жолының қарғысы (Rg) әсері: Егер деңгейлер нүктесіндегі өтпелі қарғысы үлкен (мысалы, 300 Ω) болса, қысым ағынының өлшемі төмен, бұл FCL-лердің линия соңында қосылуын (MOA жұмыс істеу напрямдасына жетпейді) қиындатады. Бұл жағдайда, Cf жолаушылықтан өтпейді және линия параллель реакторымен төмен частотасында резонанс циклін құрайды, ағынын өзі өлтіруге қарама-каршы әсер етеді.
3. Механизмді зерттеу: Төмен частотасының компонентінің пайда болу себебі
Эквивалентті бұрыштық теңсіздік тармалары және Лаплас түрлендірулерін пайдаланып, төмен частотасының компонентінің механизмин талдады:
Негізгі себеп - FCL-дегі Cf конденсаторы. Коммутатор ашылған және деңгейлер фазасы бөлінгеннен кейін, Cf-те сақталған энергия параллель реактор арқылы және деңгейлер нүктесінде ағын қарғысы арқылы шығынады. Бұл шығын циклі төмен частотасында резонанс циклін құрайды, осцилляцияның частотасы (жоғары 3 Гц) Cf және линия параллель реакторының параметрлеріне байланысты, деңгейлер нүктесіне өзара тәуелсіз. Бұл төмен частотасындағы осцилляция тек K жолаушылығы қалыптасқанда, Cf-ті толығымен жолаушылықтан өту арқылы өткізілетін.
4. Негізгі шешім: FCL және SPAR үшін уақытты координаттау стратегиясы
FCL-лердің әрекетінің әсерін SPAR-ге әсер етпейтіндей қамтамасыз ету үшін, бұл талап төмендегі дәл уақытты координаттау стратегиясын ұсынады, барлық уақыт 0.66–0.73 секунд ішінде қозғалады:
|
Уақыттың нүктесі |
Уақыт аралығы (с) |
Процесс сипаттамасы |
|
t0 |
- |
Системада бір фазадағы жерге жолаушылық болады. |
|
t1 |
0.002 |
MOA жұмыс істеу напрямдасына жетеді, Cf-ті жолаушылықтан өтеді, және қысым ағынын шектейтін реактор L системага қосылады. |
|
t2 |
0.002 |
FCL мониторинг жүйесі G тригерлеу аралығын жаңартып, сол уақытта K жолаушылығын жабу үшін сигнал жібереді. |
|
t3 |
0.016 |
Линия реле қорғауы қызмет етеді, коммутаторды тригерлеу үшін сигнал жібереді, бұл да K-ты жабу үшін командасы болады. |
|
t4 |
≤0.024 |
K жолаушылығын толығымен жабуға қол жеткізу. Бұл коммутаторды бөлу алдында аяқталуы керек. |
|
t5 |
0.016–0.036 |
Линия коммутаторларының екі жағындағы негізгі контакты ашылады, деңгейлер ағынын бөледі. |
|
t6 |
0.02 |
Коммутатордың ачу қарғысы ашылады, деңгейлер фазасын системадан толығымен бөледі; екінші деңгейлер ағыны жиналатын. |
|
t7 |
0.20 |
Екінші деңгейлер ағыны жиналатын уақытта, K-ты жабылған қалдыру арқылы төмен частотасын өткізеді. Ағын өзі өлтіргеннен кейін, K-ты ашу үшін сигнал жібереді. |
|
t8 |
0.045 |
K жолаушылығы ашылады. |
|
t9 |
0.015 |
Деңгейлер нүктесіндегі ағын жолының деіонизация уақыты, диэлектрикалық қайта қалыптастыру үшін. |
|
t10 |
0.10 |
Коммутатордың ачу спиральі энергияланады, қайта қосу үшін дайындалады. |
|
t11 |
0.20–0.25 |
Коммутатор қосылады, ачу қарғысы қосылады, переключение арқылы қалыптасқан жоғары напрямдасын басу үшін. |
|
t12 |
0.02 |
Коммутатордың негізгі контакттары қосылады, ачу қарғысы шығады, линия электр қамқорлауын қайта қосады. |
Стратегияның негізі: Реле қорғауынан коммутаторды тригерлеу үшін сигналды K жолаушылығын тез жабу үшін командасы ретінде пайдалану және оны екінші деңгейлер ағыны жиналатын уақытта (жоғары 0.2 секунд) қалдыру. Бұл Cf-ті толығымен жолаушылықтан өтеді, екінші деңгейлер ағынындағы төмен частотасын өткізеді және ағын өзі өлтіру үшін жақсы шарттар жасайды.
5. Схеманың әсері және артықшылықтары
EMTP моделдеулері бұл уақытты координаттау стратегиясының төмендегілерді жеткізе туралы дәлелдейді:
- Төмен частотасының зиянды әсерін өткізу: Екінші деңгейлер ағынындағы 3 Гц төмен частотасын толығымен өткізеді, ағын өзі өлтіруге қарама-каршы әсерін өткізеді.
- Ағын өзі өлтіру қасиеттерін жақсарту: Екінші деңгейлер ағыны өзі өлтіру уақытын жоғары 4.5% азайтады және қуатын ағынының өлшемін 10.5% азайтады, SPAR жетістіктерін өте жақсартады.
- Үйлесімділік және икемділік: Стратегия системаға түсірілген өзіндік напрямдасы қамтамасыз ету қасиеттеріне әсер етпейді және FCL-лердің қауіпсіздігін (MOA-ны қорғау) және тез қайта қосу қажеттіліктерін баланстыратын.
- Орнату қиындығы: Мағыналы қорғау сигналдарына негізделген, стратегия құрылғылардың екінші қатарында өзгертулерге қатынасы төмен, қымбат, Дейнекі Азияның елдерінде жаңа немесе жоғары вольттағы жобаларға қолданылатын.
6. Қорытынды және ұсыныстар
Дейнекі Азияның ЕУА электр желілерінің пландауында немесе металл оксид арестер түріндегі FCL-лер мен қосылған, екінші деңгейлер ағынындағы төмен частотасының осцилляциясының қиын мәселе екендігін өте маңызды түрде ескеру керек, бұл SPAR жетістіктерін азайтуы мүмкін және электр қамқорлауының икемділігіне қауіп тудыруы мүмкін.
