Soluzzjoni Kollaborattiva għal Fault Current Limiter (FCL) u Single-Phase Auto-Reclosing (SPAR) fi Grid tal-Elettroenerġija EHV ta’ l-Iżlam tal-Pacificu Sud-Orientali

1. Introduzzjoni: Kontest tal-Iżvilupp u l-Importanza​
   Bil-iżvilupp ekonomiku rapid f’l-Ażja t’Isfel, il-skal ta’ l-grid tal-enerġija qed tkun tistaqsi, u l-karigaturi qed jisegwu lil hinn. Dan ġej bil-kurrenti tal-short-circuit fil-sistema qrib jew ikolloġġu l-limiti tal-interrupting capacity tal-circuit breakers, li huwa minaċċa serja għal sigurtà u stabilità tal-operazzjonijiet tal-grid tal-enerġija. F’dan it-tul, il-linji tal-trasferiment EHV (Extra High Voltage) huma l-ossatura għall-interconnessioni reġjonali tal-enerġija. Aqbeż 70% tal-fallimenti huma fallimenti ta’ grounding ta’ fase waħda, u kbir ta’ dawn, kbir ta’ 80%, huma fallimenti transjent (pereżempju, ixxellim, objett mhux oridani). It-teknika ta’ Single-Phase Auto-Reclosing (SPAR) hija metodu importanti biex tkun tistgħel tneħħi svelta l-fallimenti, trestawra l-fornitura tal-enerġija, u tassigura l-stabilità u r-relibiltà tal-grid.

I-Fault Current Limiters (FCLs), speċjalment d-dinja metal-oxide arrester (MOA)-type, huma misuri effiċienti biex is-soppiġġu l-kurrenti tal-short-circuit, u qed jiġu applicati gradwalment f’l-grids EHV. Imma, ir-riżerka esistenti ħafna kkonsentrat fuq l-impatt tal-FCLs fuq l-stabilità transjenti tas-sistema u l-protezzjoni tal-relay, neglegġend l-effetti potenzjali negativi tagħhom fuq l-assigurazzjoni ta’ SPAR. Din il-proposta tgħadil din il-gabba ta’ riżerka milli tfaċċilixa analisi approfondita tal-interazzjoni bejn FCLs u SPAR, u proponi sett ta’ strategiji ta’ kontrol kolaborativa adattati għal grids tal-enerġija t’l-Ażja t’Isfel. Dawn is-strategiji jassiguraw kurrenti limitati effiċienti u fornitura tal-enerġija fideli.

​1. Prinċipju ta’ funzjonament ta’ Fault Current Limiter ta’ tip metal-oxide arrester​
Dan it-tip ta’ FCL huwa magħmul minn komponenti segwenti, li jagħmlu xogħol fl-koordinazzjoni biex jassiguraw l-funzjoni koreġġa ta’ "impedanz bass durant l-operazzjoni normale u impedanz għoli durant il-fallimenti":

Workflow: Durant l-operazzjoni normali tas-sistema, Lf u Cf jresonaw → l-impedanz tal-FCL hi quasi null → ma jkollu ebda impatt fuq l-flus tal-enerġija. Meta jikseb falliment ta’ short-circuit, il-MOA jagħmel rapidament biex iskurta l-Cf → il-current-limiting reactor L jinfetaħ fis-sistema biex issoppiġġa l-kurrent ta’ short-circuit → it-triggering gap jibdil u jibgħat segnal biex jeħles il-bypass switch K → wara ma jeħles K, jdiverta l-kurrent biex ipproteġi l-MOA.

​2. Analisi tal-Problema: Effetti Negativi tal-FCL fuq il-Kurrent tal-Secondary Arc u SPAR​
Il-kurrent tal-arc sekondari huwa kurrent li jsegwi jsostieni l-punt tal-falliment wara ma l-falliment ta’ fase waħda jinfetaħ permezz tal-circuit breaker waqt operazzjoni ta’ SPAR, sustenut permezz ta’ koppla elettromagnetika u elettrostatica mill-fases saħħaħ. Il-magnitudo u l-karatteristiċi ta’ dan il-kurrent iddeċiedu se biss l-arc tal-falliment jistgħu jaqsmu sew, li huwa essenzjali għal suċċess ta’ SPAR.

Analiżi tal-simulazzjoni (basata fuq EMTP, b’parametri tal-model referenti sistema 500 kV ta’ l-inferur ta’ Ċina) turi li l-installazzjoni ta’ FCL tista’ tintroduċi problemi ġodda:

• Impatt tal-Timing tal-Bypass Switch (K): Jekk il-bypass switch K huwa miftuħ meta l-circuit breaker tripa, il-kurrent tal-arc sekondari se jinkludi parti b’magnitudo kbir (sa 225 A), disminuzzjoni tifla, u frequenza bassa (approssimatament 3–3.25 Hz). Din il-komponent ta’ bassa frequenza tdiminuwa sostanzjalment in-numru ta’ zero-crossings tal-kurrent, li jgħadi l-arc sew diffiċli u jdiminuwa markantement is-suċċess ta’ SPAR.
• Impatt tal-Resistance tal-Arc Path (Rg): Meta r-resistanza tal-transizzjoni fil-punt tal-falliment hi kbira (pereżempju, 300 Ω), il-kurrent ta’ short-circuit huwa żgħir, li jistgħu jpreveni l-FCL fit-tielet tal-linja milli jagħmel (il-MOA ma jirraggiungx il-volttagġ operattiv). F’dan il-każ, l-Cf jibqa’ msalbut u jiforma kkiret tal-oscillazzjoni ta’ bassa frequenza mal-line shunt reactor, li wkoll jgħadi komponent ta’ bassa frequenza li jkun negativ għal estinzjoni tal-arc.

​3. Investitazzjoni tal-Mekkanismu: Orġini ta’ l-Komponent ta’ Bassa Frequenza​
Analisi teorika permezz ta’ reti ta’ impedanza ekvivalenti u transforms Laplace tirrivelja l-mekkanismu wara l-komponent ta’ bassa frequenza:
Il-radix huwa l-capacitatur Cf fil-FCL. Wara ma l-circuit breaker tripa u l-fase tal-falliment tiġi isolata, l-enerġija storata fil-Cf tidischarga permezz tal-shunt reactor u r-resistanza tal-arc tal-punt tal-falliment. Din id-diskarika tfurma kkiret ta’ oscillazzjoni ta’ bassa frequenza, b’frekwenza ta’ oscillazzjoni (approssimatament 3 Hz) determinata prenominalment mill-Cf u parametri tal-line shunt reactor, indipendentament minn l-okkorsjoni tal-falliment. Din l-oscillazzjoni ta’ bassa frequenza tintelimina biss meta l-bypass switch K jeħles, skurt-circuitand l-Cf kemm huwa.

​4. Soluzzjoni Kern: Strategija ta’ Koordinazzjoni ta’ Timing għal FCL u SPAR​
Biex is-siguraw l-limitazzjoni effiċienti tal-kurrent permezz tal-FCL mingħajr ma jaffettuwa SPAR, din il-proposta proponi l-strategija ta’ koordinazzjoni ta’ timing segwenti, bl-ħin total kontrollat fi 0.66–0.73 sekondi:

Strategija Kern: Użu l-segnal ta’ tripping tal-circuit breaker mill-protezzjoni ta’ relay bħala komand biex iforzat l-iklud rapid tal-bypass switch K u keeplu jeħles waqt l-period ta’ burning tal-arc sekondari (approssimatament 0.2 sekondi). Din tiskorta effiċjentament l-Cf, eliminand kompletament l-komponent ta’ oscillazzjoni ta’ bassa frequenza fil-kurrent tal-arc sekondari u jkrea kondizzjonijiet favurabbli għal estinzjoni tal-arc.

​5. Efettivitá u Vantaggi tal-Schema​
Simulazzjonijiet ta’ EMTP verifika li din l-strategija ta’ koordinazzjoni ta’ timing tassigura l-ebda:

1. Eliminazzjoni tal-Danni ta’ Bassa Frequenza: Elimina kompletament il-komponent ta’ 3 Hz ta’ bassa frequenza fil-kurrent tal-arc sekondari, evitand l-impatt negativ tagħhom fuq l-estinzjoni tal-arc.
2. Optimizazzjoni tal-Karatteristiċi tal-Estinzjoni tal-Arc: Tdiminuwa l-ħin ta’ estinzjoni tal-arc sekondari b’apprussimatament 4.5% u tdiminuwa l-kurrent ta’ power-frequency component b’10.5%, imbelli drasticament is-suċċess ta’ SPAR.
3. Kompattibilitá u Reliabilitá: Is-strategija ma taffettuwa l-caratteristiċi ta’ recovery tal-volttagġ oriġinali tas-sistema u balanza l-sigurtà tal-FCL (protezzjoni tal-MOA) mal-bisogni ta’ recovery rapid.
4. Facilitá ta’ Implementazzjoni: Basata fuq is-segnali ta’ protezzjoni esistenti, is-strategija rikjedi modifikazzjonijiet minimi fis-sistemi sekondari, huwa aġġornament ta’ koszt bass, u opportuni għal projotti EHV esistenti jew ġodda f’pajjiżi t’l-Ażja t’Isfel.

​6. Konkluzzjoni u Rikjested​
Għal grids EHV t’l-Ażja t’Isfel li qed jippjanjaw jew dejà equippati b’Fault Current Limiters ta’ tip metal-oxide arrester, huwa essenzjali li jgħadilu l-problemu potenzjali tal-oscillazzjoni ta’ bassa frequenza fil-kurrent tal-arc sekondari, li jistgħu jdiminuwa l-assigurazzjoni ta’ SPAR u jminazzaw l-relibiltà tal-fornitura tal-enerġija.