Sharqiy Osiyodagi EHV elektr tarmog'larida FCL va SPAR uchun hamkorlik yechimi
- Tushuntish: Tadqiqot orasida va ahamiyati
Janubiy Osiyoda tez ekonomik rivojlanish bilan, elektr tarmog'lar hajmi o'sib borayapti va yuklar oshmoqda. Bu jarayon orqali tizim short-circuit oqimlari qismen yoki to'liq circuit breaker interrupting capacity chegaralariga yaqinlashmoqda, bu esa elektr tarmog'i ishlashining xavfsizligi va barqarorligiga o'zgarishi mumkin. Ekvivalentga yetkazuvchi elektr chiqindilari sohaliy elektr tarmog'larning asosiy qismidir. Bularning 70% dan ortig'i bir fazada grounding muammo bo'lgan, shuningdek, ularning 80% dan ortig'i qismlanuvchi muammolar (masalan, yarmoq, shamol tomonidan terilgan narsalar) bo'lgan. Single-Phase Auto-Reclosing (SPAR) texnologiyasi tezroq muammolarni bartaraf etish, elektr ta'minotini tiklash va tarmog'ni barqarorlik va ishonchli ekanligini ta'minlash uchun muhim usuldir.
Fault Current Limiters (FCLs), ayniqsa samarali metal-oxide arrester (MOA)-type FCLlar, short-circuit oqimlarini cheklash uchun samarali choraklar bo'lib, EHV tarmog'larda qadam qadam qo'llanilmoqda. Amma mavjud tadqiqotlar asosan FCLlar tizimning qisman barqarorligiga va relay himoyasiga ta'sirini o'rganishga qaratilgan, SPAR muvaffaqiyat darajasiga ta'sirini e'tiborga olmagan. Bu taklif ushbu tadqiqot bo'shligini to'ldirish maqsadida, FCLlar va SPAR orasidagi aloqa haqida kengroq tahlil olib boradi va Janubiy Osiyoning elektr tarmog'lari uchun mos keladigan bir qator hamkorlik strategiyalarni taklif etadi. Ushbu strategiyalar oqim cheklash va ishonchli ta'minotni ta'minlaydi.
1. Metal-oxide arrester-type FCL ishlash printsipi
Bu turdagi FCL asosan quyidagi komponentlardan iborat, ular bir-biri bilan hamkorlikda ishlaydi va "normal ish rejimida past impedans, muammolarni paydo bo'lganida yuqori impedans" asosiy funksiyasini bajaradi:
|
Komponent |
Funksiya tavsifi |
|
Reaktor Lf (Lf = Lc + L) |
Normal ish rejimida kapasitor Cf bilan seriyada rezonans qiladi, past impedansni tasvirlaydi; muammolarni paydo bo'lganida, current-limiting reaktor L tizimga qo'shiladi. |
|
Kapasitor Cf |
Normal ish rejimida rezonansga hissa qo'shadi; muammolarni paydo bo'lganida, MOA tomonidan tez tez short-circuit qilinadi va rezonans tizimidan chiqadi. |
|
Metal-oxide arrester (MOA) |
Short-circuit muammolarni aniqlashda tez ishga tushadi, kapasitor Cf ni short-circuit qiladi. |
|
Bypass Switch K |
Tez tez muammo paydo bo'lganda yopiladi, oqimni ulaydi va MOA ni ko'proq energiya qabul qilishdan himoya qiladi. Vaqtini aniq tanlash muhimdir. |
|
Current-Limiting Reactor Lc |
Asosan triggering gap orqali kapasitor Cf ning discharge oqimini cheklaydi. |
Ish rejimi: Normal ish rejimida Lf va Cf rezonans qiladi → FCL impedansi nolga yaqin → elektr oqimiga ta'sir yo'q. Short-circuit muammo paydo bo'lganda, MOA tez-tez ishga tushadi va Cf ni short-circuit qiladi → current-limiting reaktor L tizimga qo'shiladi va short-circuit oqimini cheklaydi → triggering gap buziladi va bypass switch K yopish uchun signal yuboradi → K yopilgandan keyin, oqimni ulaydi va MOAni himoya qiladi.
2. Muammo tahlili: FCL ning ikkinchi darajali arc oqimiga va SPAR ga manfiy ta'siri
Ikkinchi darajali arc oqimi SPAR ish rejimida, fault-phase circuit breaker ochilganda, muammo nuqtasini davom ettiradigan oqimdir, o'sha oqim ozroq elektromagnit va elektrostatik coupling orqali mustahkam faza tomonidan ta'minlanadi. Bu oqimning miqdori va xususiyatlari muammo arkining o'z-o'zini noqonay olish imkoniyatini belgilaydi, bu esa SPAR muvaffaqiyatini belgilaydi.
Modellashtirish tahlili (EMTP asosida, model parametrlari Xitoyning janubiy qismidagi 500 kV tizimiga asoslangan) FCL o'rnatilishi yangi muammolarni keltirib chiqarishi mumkinligini ko'rsatadi:
- Bypass Switch (K) vaqtini ta'siri: Agar circuit breaker trippingda bypass switch K ochiq bo'lsa, ikkinchi darajali arc oqimida katta amplitudaga (225 A gacha), sekin tortishish va juda past chastotali (3–3.25 Hz gacha) bo'lgan qism bo'lib, bu past chastota oqim zero-crossings sonini radikal ravishda pasaytiradi, arknining o'z-o'zini noqonay olishini murakkablashtiradi va SPAR muvaffaqiyatini radikal ravishda pasaytiradi.
- Arc path resistance (Rg) ta'siri: Agar muammo nuqtasidagi transition resistance katta bo'lsa (masalan, 300 Ω), short-circuit oqimi kichik bo'lib, bu esa line end dagi FCL aktivlashishini (MOA ishga tushish voltajiga erishmaydi) ta'sir qiladi. Bu holatda, Cf short-circuit qilinmaydi va line shunt reactor bilan past chastotali osillatsiya tizimini tashkil etadi, bu esa arkning o'z-o'zini noqonay olishiga zidd bo'lgan past chastotali komponentni hosil qiladi.
3. Mehanizm tahlili: Past chastotali komponentning asosiy sababi
Tenglama impedans tarmog'lar va Laplace transformasiya asosida amaliy tahlil FCL ning past chastotali komponentining mehanizmini ko'rsatadi:
Asosiy sabab FCL dagi kapasitor Cf. Circuit breaker trippingdan keyin va fault phase ajratilgandan keyin, Cf da saqlangan energiya shunt reactor va muammo nuqtasidagi ark resistance orqali chiqariladi. Bu chiqarish tizimi past chastotali osillatsiya tizimini tashkil etadi, uning osillatsiya chastotasi (3 Hz gacha) asosan Cf va line shunt reactor parametrlari tomonidan belgilanadi, muammo joylashuvi bilan bog'liq emas. Bu past chastotali osillatsiya faqatgina bypass switch K yopilganda, Cf ni to'liq short-circuit qilganda bekor qilinadi.
4. Asosiy yechim: FCL va SPAR uchun vaqt koordinatsiya strategiyasi
FCL ning samarali oqim cheklashini ta'minlash uchun SPAR ga ta'sir qilmadan, bu taklif quyidagi aniq vaqt koordinatsiya strategiyasini taklif etadi, umumiy muddat 0.66–0.73 sekundani tashkil etadi:
|
Vaqt markazi |
Vaqt intervali (sekund) |
Protsess tavsifi |
|
t0 |
- |
Tizimda bir fazada grounding muammo paydo bo'ldi. |
|
t1 |
0.002 |
MOA ishga tushish voltajiga erishadi, ishga tushadi va Cf ni short-circuit qiladi, current-limiting reactor L tizimga qo'shiladi. |
|
t2 |
0.002 |
FCL monitoring tizimi discharge gap G ni aktivlashtiradi va ayni vaqtda bypass switch K yopish uchun signal yuboradi. |
|
t3 |
0.016 |
Line relay himoya ishga tushadi, circuit breaker trip signalini yuboradi, bu ham K ni majburan yopish buyrug'i hisoblanadi. |
|
t4 |
≤0.024 |
Bypass switch K to'liq yopilishi ta'minlanadi. Bu circuit breaker interruptdan oldin amalga oshirilishi kerak. |
|
t5 |
0.016–0.036 |
Line circuit breakersning ikki tomondagi asosiy kontaktlari ochiladi, muammo oqimini kesadi. |
|
t6 |
0.02 |
Circuit breaker opening resistors disconnect, muammo fase liniyasini tizimdan to'liq ajratadi; ikkinchi darajali ark yondiriladi. |
|
t7 |
0.20 |
Ikkinchi darajali ark yondirilayotganida, K yopilishi ta'minlanadi, past chastotali komponent bekor qilinadi. Ark o'z-o'zini noqonay olingandan keyin, K ochish uchun signal yuboriladi. |
|
t8 |
0.045 |
Bypass switch K ochiladi. |
|
t9 |
0.015 |
Muammo nuqtasidagi ark path deionization vaqti, izolyatsiya tiklanishi ta'minlanadi. |
|
t10 |
0.10 |
Circuit breaker closing coil energized, qayta yopish uchun tayyorlanadi. |
|
t11 |
0.20–0.25 |
Circuit breaker yopiladi, closing resistors switching overvoltagesni cheklash uchun qo'llaniladi. |
|
t12 |
0.02 |
Circuit breaker asosiy kontaktlari yopiladi, closing resistors chiqadi, liniya muvaffaqiyatli elektr ta'minotini qayta tiklaydi. |
Strategiya asosi: Relay himoya tomonidan yuborilgan circuit breaker trip signalini K ni tez yopish uchun buyruq sifatida foydalanish va ikkinchi darajali ark yondirilayotgan muddat (0.2 sekund gacha) bo'lgan paytda K ni yopilgan holda saqlash. Bu CF ni to'liq short-circuit qiladi, ikkinchi darajali arc oqimining past chastotali osillatsiya komponentini bekor qiladi va ark o'z-o'zini noqonay olish uchun yaxshi sharoitlarni yaratadi.
5. Shema samaradorligi va afzalliklari
EMTP modellashtirishlar ushbu vaqt koordinatsiya strategiyasining quyidagi natijalarni berishini tasdiqlaydi:
- Past chastotali zararli ta'sirni bekor qilish: Ikkinchi darajali arc oqimidagi 3 Hz past chastotali komponentini to'liq bekor qiladi, uning ark o'z-o'zini noqonay olishga ta'sirini oldini oladi.
- Arc o'z-o'zini noqonay olish xususiyatlarini optimallashtirish: Ikkinchi darajali arc o'z-o'zini noqonay olish vaqtini 4.5% gacha kamaytiradi va power-frequency komponent oqimini 10.5% gacha pasaytiradi, SPAR muvaffaqiyatini radikal ravishda oshiradi.
- Qo'shimcha va ishonch: Strategiya tizimning asosiy voltaj tiklanish xususiyatlariga ta'sir qilmaydi va FCL xavfsizligini (MOA ni himoya qilish) tez tiklash talablari orasida balansni saqlaydi.
- Amalga oshirish osonligi: Mavjud himoya signal asosida, strategiya ikkinchi tizimlarga minimal o'zgarishlarni talab qiladi, narxi past, Janubiy Osiyodagi mavjud yoki yangi EHV loyihalari uchun mos keladi.
6. Xulosa va tavsiyalar
Janubiy Osiyodagi EHV elektr tarmog'larida metal-oxide arrester-type FCLlar tuzilishi yoki tuzilmoqda, ikkinchi darajali arc oqimlaridagi past chastotali osillatsiya muammolari potentsial muammolarni e'tiborga olish zarur, bu SPAR muvaffaqiyatini pasaytirishi va elektr ta'minotining ishonchligiga xavf tug'dirishi mumkin.
