Σειριακός Συντονισμένος Περιοριστής Ρεύματος Σφάλματος Με βάση Συνηθισμένα Συστατικά Τμήματα: Μια Οικονομική και Αξιόπιστη Λύση για το Ρεύμα Σύνδεσης σε Κύκλωμα

1. Εισαγωγή: Ερευνητικό Φοντο και Κύριοι Στόχοι​

1. ​Βαρύτητα του Προβλήματος του Ρεύματος Συνδυασμού​
   Με τη συνεχή επέκταση της κλίμακας και την ανάπτυξη της δυνατότητας του ηλεκτρικού δικτύου, το επίπεδο ρεύματος συνδυασμού του συστήματος έχει αυξηθεί δραματικά, πλησιάζοντας ή ακόμη και υπερβαίνοντας τα όρια αντοχής των υφιστάμενων εξοπλισμών.
   • ​Υποστήριξη Δεδομένων:​​ Η παρακολούθηση δείχνει ότι το προβλεπόμενο ρεύμα συνδυασμού σε κάποιες 500kV, 220kV και ακόμη και 10kV υποσταθμείς εντός της χώρας έχει ξεπεράσει τα 100 kA. Το μέγιστο περιοδικό συστατικό του ρεύματος συνδυασμού σε κύριες πηγές ενέργειας φτάνει ως τα 300 kA.
   • ​Σοβαρά Κίνδυνα:​​ Τα εξαιρετικά υψηλά ρεύματα συνδυασμού οδηγούν στην έλλειψη κατάλληλων μοντέλων υψηλής τάσης, σε βλάβες των ηλεκτρικών εξοπλισμών λόγω υπερβολής των θερμοκινητικών και ηλεκτροδυναμικών ορίων, καθώς και σε προβλήματα ασφάλειας όπως ηλεκτρομαγνητική παρεμπίδευση στα συστήματα επικοινωνίας, άνοδος της ηλεκτρικής δυναμικής του εδάφους και βήματα τάσης. Αυτό έχει γίνει ένα κύριο τεχνικό πρόσκομμα που περιορίζει την ασφαλή και οικονομική ανάπτυξη του ηλεκτρικού δικτύου.
2. ​Περιορισμοί των Υφιστάμενων Τεχνολογιών FCL​
   Οι τρέχουσες κυρίαρχες τεχνολογίες περιορισμού ρεύματος σφάλματος (FCL) έχουν ουσιαστικά μειονεκτήματα, που δυσκολεύουν τη μεγάλης κλίμακα εφαρμογή:
   • ​FCL Υπερηλεκτρικό:​​ Βασίζεται σε υπερηλεκτρικά υλικά, μια τεχνολογία που δεν έχει ακόμη ωριμάσει, παρέχει χαμηλή αξιοπιστία, έχει υψηλό κόστος λειτουργίας και συντήρησης και είναι οικονομικά μη ευνοϊκό, προκαλώντας την αποτυχία της εφαρμογής της στο μέσο-μακροπρόθεσμο.
   • ​FCL Ηλεκτρονικής Δυνάμεως:​​ Περιορίζεται από την αντοχή σε τάση και την ικανότητα φορτίου των ηλεκτρονικών συσκευών, αντιμετωπίζει προκλήσεις στον έλεγχο κατανομής τάσης και ρεύματος σε σειρά/παράλληλο, έχει περίπλοκη δομή συστήματος (απαιτεί πρόσθετα συστατικά περιορισμού ρεύματος και γρήγορα προστατευτικά κύκλωμα), και είναι ακριβό.
3. ​Κύριος Στόχος Αυτής της Έρευνας​
   Για να αντιμετωπιστούν τα παραπάνω προβλήματα, αυτή η μελέτη στοχεύει στην πρόταση μιας λύσης περιορισμού ρεύματος σφάλματος με σειριακή συντονία βασισμένη σε συνηθισμένους ηλεκτρικούς συστατικούς, η οποία δεν είναι υπερηλεκτρική ή ηλεκτρονική. Συγκεκριμένα, μελετώνται δύο τοπολογίες:
4. Σειριακό FCL με Βασισμένο σε Συμπληρωματικό Ρεακτόρα
5. Σειριακό FCL με Βασισμένο σε ZnO Προστατευτικό
   Αυτή η έρευνα θα χρησιμοποιήσει προσομοιώσεις με το Πρόγραμμα Μεταβατικών Ηλεκτρομαγνητικών Φαινομένων (EMTP) για την ενδελεχή ανάλυση των μεταβατικών χαρακτηριστικών περιορισμού ρεύματος, να διεξάγει σύγκριση και τελικά να επιβεβαιώσει τα σημαντικά πλεονεκτήματα σε τεχνική εφικτότητα, οικονομικότητα και λειτουργική αξιοπιστία.

​II. Σειριακό FCL Με Βασισμένο σε Συμπληρωματικό Ρεακτόρα​

1. ​Τοπολογία Κυκλώματος και Λειτουργικός Μηχανισμός​
   • ​Δομή Τοπολογίας:​​ Το κύριο στοιχείο αποτελείται από έναν συμπληρωματικό ρεακτόρα L_B, έναν καταναλωτή C και έναν σειριακό ρεακτόρα L. Ο L_B είναι συνδεδεμένος παράλληλα με το C, και αυτή η συνδυασμένη συνδυασμένη σειρά είναι στη συνέχεια συνδεδεμένη σε σειρά με το L στο σύστημα.
   • ​Λειτουργικός Μηχανισμός:​​
   o ​Νόμιμη Λειτουργία:​​ Το ρεύμα γραμμής είναι μικρό. Ο L_B λειτουργεί στην περιοχή της μη συμπληρωματικότητας (η ισοδύναμη αντίδραση L_B1 είναι πολύ μεγάλη). Η παράλληλη συνδυασμένη σειρά με το C συμπεριφέρεται ως αντίδραση. Μαζί με τον σειριακό ρεακτόρα L, ικανοποιούν τη συνθήκη συντονίας συχνότητας συχνότητας (ωL - 1/ωC ≈ 0). Το συστηματικό εμπόδιο είναι πολύ χαμηλό, προκαλώντας ελάχιστες απώλειες στο σύστημα.
   o ​Κατάσταση Σφάλματος:​​ Μια αύξηση του ρεύματος συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδυασμού συνδ......