सहकारी समाधान दोष विद्युत प्रवाह सीमितक (FCL) र एकल-पासा स्वचालित पुनरावृत्ति (SPAR) को लागि दक्षिणपूर्व एशियाई EHV विद्युत ग्रिडमा

1. परिचय: अनुसंधानको पृष्ठभूमि र महत्त्व​
   दक्षिणपूर्वी एशियामा तेजीले आर्थिक विकास भइरहेको साथै विद्युत ग्रिडको परिमाण लगातार बढ्दै गएको छ, र लोडहरू लगातार बढ्दै गएका छन्। यो ले प्रणालीको शॉर्ट-सर्किट धारा लगातार विघटन क्षमता सीमाको नजिक वा यसलाई पार गर्ने लगेको छ, यसले विद्युत ग्रिडको सुरक्षा र स्थिरतालाई गम्भीर रूपमा धमकी दिइरहेको छ। यसको अन्तर्गत, अत्यधिक उच्च वोल्टेज (EHV) प्रसारण लाइनहरू विभागीय विद्युत जोडाउनको रीढ हुन्छन्। ७०% भन्दा बढी खराबीहरू एकल-फेज ग्राउंडिङ खराबी हुन्छन्, र यी खराबीहरूको लगभग ८०% अस्थिर खराबी (जस्तै: बिजुली टप्पाले, हवाले फेलिएका विदेशी वस्तुहरू) हुन्छन्। एकल-फेज ऑटो-रिक्लोजिङ (SPAR) प्रविधि तेजीले खराबीहरूलाई साफ गर्न, विद्युत आपूर्ती फर्काउन, र ग्रिडको स्थिरता र विश्वसनीयता सुनिश्चित गर्नको एक महत्त्वपूर्ण विधि हो।

खराबी धारा सीमाविधिकरणका लागि (FCLs), विशेष गरी लागत-अनुकूल धातु-ऑक्साइड अरेस्टर (MOA) प्रकारका FCLs, शॉर्ट-सर्किट धारालाई दबाउनका लागि प्रभावी उपायहरू हुन् र EHV ग्रिडमा लगातार लागू भइरहेका छन्। तर, अब देखिएको अनुसंधानले अधिकतर FCLsको प्रणालीको अस्थिर स्थिरता र रिले सुरक्षा लाई प्रभाव दिनमा केन्द्रित भइरहेको छ, यसले SPAR सफलतामा उनीहरूको संभावित नकारात्मक प्रभावलाई उपेक्षा गर्छ। यो प्रस्ताव यो अनुसंधानको रिक्त स्थान पूरा गर्ने लक्ष्य लिएको छ, FCLs र SPAR बीचको प्रतिक्रियाको गहिरो विश्लेषण गर्दै, र दक्षिणपूर्वी एशियाका विद्युत ग्रिडको लागि उपयुक्त एक ग्रहणी नियंत्रण रणनीतिहरू प्रस्ताव गर्दै। यी रणनीतिहरू दुई विषयहरूमा गर्दछन्: धारा सीमाविधिकरण र विश्वसनीय विद्युत आपूर्ति।

​१. धातु-ऑक्साइड अरेस्टर-प्रकारका FCLको कामकाजी सिद्धान्त​
यो प्रकारका FCL निम्न घटकहरूलाई समावेश गर्दछ, जुन निम्न विशिष्ट कार्य "सामान्य कामकालमा निम्न प्रतिरोध र खराबीको समयमा उच्च प्रतिरोध" पूरा गर्न एकजुट रूपमा काम गर्दछ:

कामकाजी प्रक्रिया: सामान्य प्रणालीको कामकालमा, Lf र Cf संगीत गर्दछ → FCL प्रतिरोध लगभग शून्य → विद्युत प्रवाहमा कुनै प्रभाव छैन। जब शॉर्ट-सर्किट खराबी भएको छ, MOA त्वरित कार्य गर्दछ Cf शॉर्ट-सर्किट गर्न → धारा-सीमाविधिकरण रिएक्टर L प्रणालीमा जोडिएको छ शॉर्ट-सर्किट धारा दबाउन → ट्रिगरिङ गप भङ्ग गर्दछ र सिग्नल पठाउँदछ बाइपास स्विच K बन्द गर्न → K बन्द हुन्दा, यो धारा अन्यत्र ले जाउँदछ MOAलाई सुरक्षा गर्न।

​२. समस्या विश्लेषण: FCL द्वारा द्वितीयक आर्क धारा र SPARमा नकारात्मक प्रभाव​
द्वितीयक आर्क धारा यो धारा हो जो SPAR कामकालमा खराबी-फेज सर्किट ब्रेकर खुल्दा खराबी बिन्दुमा लगातार रहन्छ, स्वस्थ फेजहरूबाट विद्युत र विद्युतस्थितिज योगदान द्वारा समर्थित। यी धाराको परिमाण र विशेषताले खराबी आर्कले स्व-निरोध गर्न सक्छ कि छैन यो निर्धारण गर्दछ, जो SPAR सफलतामा महत्त्वपूर्ण छ।

सिम्युलेशन विश्लेषण (EMTP आधारित, मॉडल परामितिहरू दक्षिणी चीन ५०० kV प्रणालीलाई निर्देशित) देखाउँदछ FCL लगाउने नयाँ समस्याहरू प्रस्तुत गर्न सक्छ:

• बाइपास स्विच (K) समयको प्रभाव: यदि सर्किट ब्रेकर ट्रिप गर्दा बाइपास स्विच K खुल्यो छ, द्वितीयक आर्क धारा एउटा बडा अनुपात (सर्वाधिक २२५ A), धीरे गिर्दै र अत्यन्त निम्न आवृत्ति (लगभग ३–३.२५ Hz) योगदान धारा लामो रहनेछ। यो निम्न आवृत्ति घटक धारा शून्य-पार गर्ने बारहरूको संख्या लामो राख्दछ, आर्कलाई स्व-निरोध गर्न मुश्किल बनाउँदछ र SPAR सफलतालाई अत्यधिक घटाउँदछ।
• आर्क पथ प्रतिरोध (Rg)को प्रभाव: जब खराबी बिन्दुमा ट्रान्जिशन प्रतिरोध ठूलो (जस्तै: ३०० Ω) छ, शॉर्ट-सर्किट धारा निम्न छ, यसले लाइन छोरमा FCL लाई सक्रिय गर्न रोक्दछ (MOA आवश्यक वोल्टेज नपुग्छ)। यस अवस्थामा, Cf शॉर्ट-सर्किट नहुनेछ र लाइन शान्तिरिएक्टर संग निम्न आवृत्ति दोलन परिपथ बनाउँदछ, यो आर्क निरोधमा अनुकूल नहुने निम्न आवृत्ति घटक उत्पन्न गर्दछ।

​३. तात्कारिक अन्वेषण: निम्न आवृत्ति घटकको उत्पत्ति​
समकक्ष प्रतिरोध नेटवर्क र लाप्लास रूपान्तर द्वारा तात्कारिक विश्लेषण निम्न आवृत्ति घटकको तात्कारिक उत्पत्ति खोल्दछ:
मूल कारण FCLमा कैपेसिटर Cf हो। सर्किट ब्रेकर ट्रिप गर्दा र खराबी फेज अलग गर्दा, Cf मा भण्डाइएको ऊर्जा शान्तिरिएक्टर र खराबी बिन्दु आर्क प्रतिरोध द्वारा डिस्चार्ज हुन्छ। यो डिस्चार्ज परिपथ एक निम्न आवृत्ति दोलन परिपथ बनाउँदछ, जसको दोलन आवृत्ति (लगभग ३ Hz) मुख्यतया Cf र लाइन शान्तिरिएक्टर परामितिहरू द्वारा निर्धारित छ, खराबी बिन्दुको स्थान भन्दा अधिक स्वतन्त्र। यो निम्न आवृत्ति दोलन तभै निरस्त हुन्छ जब बाइपास स्विच K बन्द रहन्छ, Cf शॉर्ट-सर्किट गर्दछ।

​४. मुख्य समाधान: FCL र SPARको समय समन्वय रणनीति​
FCL द्वारा प्रभावी धारा सीमाविधिकरण गर्न र SPARलाई प्रभाव नदिन, यो प्रस्ताव निम्न सटीक समय समन्वय रणनीति प्रस्ताव गर्दछ, जसको कुल अवधि ०.६६–०.७३ सेकेण्ड नियन्त्रण गरिएको छ: