Serijski Rezonantni Ograničitelj Struja na Osnovu Konvencionalnih Komponenti: Ekonomično in Zanesljivo Rešenje za Krajščico Struje

1. Introduzzjoni: Kontekstu ta' Ricerca u Obbiettivi Koredi

1. Gravità tal-Problema tal-Korrent tal-Short-Circuit
   Fl-ħin li l-iskala tal-grid tal-enerġija elektrika tistaqsi waqt lil hinn, il-livell tal-kurrent tal-short-circuit tas-sistema se saret għal quljien ta' kurrent li japprossimu jew jiżżu l-limiti tal-tas-silġ tal-materjal esistenti.
   • Data ta' Sostegnu: Il-monitoraġġ indika li l-kurrent tal-short-circuit prospettivu f'dawn is-sottostazzjonijiet 500kV, 220kV, u safankoll 10kV ġew issoddisfa 100 kA; il-komponent periodiku massimu tal-kurrent tal-short-circuit minn sors prinċipali tal-enerġija sar għal 300 kA.
   • Perikoli Serji: Il-kurrenti tal-short-circuit estremament għoxrin jgħadlu mal-prezenza ta' moddelli ta' circuit breakers ta' volti għoli adekwati, jkunu responsabili għall-danni fis-sewwieq elektrika minħabba l-iperpassaġġ mill-limiti termiki u elettrodinamici, u jistgħu wkoll jiġu responsabili għal problemi ta' sigurtà kif huma l-interferenza elettromagnetika fis-sistemi ta' komunikazzjoni, l-aċċess fi l-potenzjali tal-art, u l-volt tal-pass.
2. Limiti tal-Tecnoloġiji FCL Eżistenti
   It-teknoloġiji mainstream tal-fault current limiter (FCL) attwalment disponibbli għandhom limiti inerenti li jgħattjaw l-applikazzjoni su l-gran skala:
   • FCL Superconduttivi: Dipendenti minn materjal superconduttivi, teknoloġija li mhix matula, b'fidabilità żgħira, kosti operattivi u manutenzjoni għoli, u ekonomiċament mhux favurabbli, li jprevedu l-impossibilità ta' applikazzjoni ingegnerika fl-iktar kbir ta' termini.
   • FCL Elektroniku tal-Power: Limitati mill-capacita' tal-volt u tal-kurrent tal-dispożitivi semikonducenti, affrontawx sfidi fit-controllo tal-volt u tal-kurrent serjali/paralleli, bi struttura sistemi komplessa (necessitanti komponenzi addizzjonali tal-limit tal-kurrent u sirkuwit tal-protezzjoni veloċi), u kostanti.
3. Obbjettu Koredi ta' Din il-Ricerca
   Biex jaffrontaw is-suġġar mhux solvi, din il-studju se tkun direttat għal proposta ta' soluzzjoni ta' fault current limiter serjali resonanti bażata fuq komponenzi elektriku konvenzjonali, mhux superconduttivi u mhux elektroniku tal-power. Speċifikament, se jiġu studjati żewġ topoloġiji:
4. FCL Serjali Resonanti bażat fuq Reactor Saturlant
5. FCL Serjali Resonanti bażat fuq Arrester ZnO
   Din ir-ricerca se tkun uża' Simulazzjoni tal-Programm tal-Transjent Elettromagnetiku (EMTP) biex tanalizza ftit il-caratteristiċi tal-limit tal-kurrent transjenti, iftaħru paragun, u fil-konklussjoni verifiku l-avvantaggi signifikanti tagħhom fit-teknikal fattibile, ekonomika, u fidabilità operattiva.

II. FCL Serjali Resonanti bażat fuq Reactor Saturlant

1. Topoloġija tal-Kirkit u Prinċipju ta' Lavoru
   • Struttura Topoloġika: Il-qalb ikonsisti minn reactor saturlant L_B, kapassituri C, u reactor serjali L. L_B huwa mekkelmin mal-C, u dan il-kombinazzjoni huwa mekkelmin mal-L fil-sistema.
   • Prinċipju ta' Lavoru:
   o L-Avvi Normale: Il-kurrent tal-linja huwa żgħir. L_B joperaw fil-regioni tal-insaturazzjoni (l-induttanza equivalente L_B1 hi ħafna kbira). Il-kombinazzjoni parallala tiegħu mal-C ibda' induktivament. Fl-ikkumpanja tal-reactor serjali L, dawn is-soddifinu l-kundizzjoni ta' risonanza serjali tal-frequenza tal-power (ωL - 1/ωC ≈ 0). Il-dispożitiv prezentaw impedenza żgħira, reżultat fil-minima perdita tas-sistema.
   o L-Statu tal-Falt: L-infuqa tal-kurrent tal-short-circuit saturar rapidament L_B (l-induttanza equivalente tinsabba drasticament għal L_B2). Il-rampa parallala tiegħu efettivament short-circuitar il-kapassituri C, bil-konseguenza tal-kondizzjoni tal-risonanza. Fil-ħal, l-reactor serjali L u l-reactor saturlant L_B2 kollox immettuti fis-sistema, efettivament limitaw il-kurrent tal-short-circuit.
   o Il-Ċansellar tal-Falt: Wara l-ċansellar tal-falt, il-kurrent iddwar. L_B automatikament jmur fuori tal-insaturazzjoni, il-kapassituri jirrengaxxu, u l-kirkit jirritorna fil-statu tal-risonanza, raggiungint switċing automatiċi mingħajr font esterna ta' power.
   • Prinċipji ta' Selezzjoni ta' Parametri:
   o ω²L_B1C >> 1 (Assicura li l-rampa parallala ibda' induktivament wara l-avvi normale)
   o ωL - 1/ωC ≈ 0 (Soddisfa l-kundizzjoni tal-risonanza għal l-avvi normale)
   o ω²L_B2C << 1 (Assicura li l-rampa parallala ibda' kapassitivament wara l-falt, efettivament short-circuitar il-kapassituri)
2. Analiżi tal-Simulazzjoni tal-Karatteristiċi tal-Limit tal-Kurrent (EMTP)
   Simulazzjoni effettwat taħt kondizzjoni tal-falt single-phase-to-ground f'sistema 220kV (peak tal-kurrent tal-short-circuit prospettivu: 110kA). Il-konklussjonijiet koredi huma:

III. FCL Serjali Resonanti bażat fuq Arrester ZnO

1. Topoloġija tal-Kirkit u Prinċipju ta' Lavoru
   • Struttura Topoloġika: Il-reactor saturlant L_B hija sostituita bl-arrester ZnO. Is-siltruttura rimanenti (parallala C + serjali L) qrata mhux bidla.
   • Prinċipju ta' Lavoru: Il-prinċipju huwa l-istess kif il-tip ta' reactor saturlant. Wara l-avvi normale, il-ZnO prezentaw resistenza għoli, u l-kirkit risona. Wara l-falt, l-infuqa tal-volt tal-kapassituri causar l-ZnO biex ikonduċi (presentand resistenza bassa), short-circuitar il-kapassituri u spezzand it-talb tal-risonanza. Il-reactor serjali L limita l-kurrent. Is-sistema trestaw awtomatikament wara l-ċansellar tal-falt. Il-proċess interu utilizza l-karakteristiċi non-linear volt-ampere tal-ZnO għal switċing awtomatiku.
2. Analiżi tal-Simulazzjoni tal-Karatteristiċi tal-Limit tal-Kurrent
   Simulazzjoni effettwat taħt l-istess kondizzjonijiet tas-sistema produsser il-konklussjonijiet koredi:

IV. Paragun Komplet tal-Dawk FCL

V. Konklussjoni

Din ir-ricerca propone żewġ soluzzjonijiet innovativi ta' fault current limiter serjali resonanti bażati fuq komponenzi konvenzjonali, oħroġ b'suċċess minn l-imbottigli tal-teknika u ekonomika tal-tradizjonali FCL superconduttivi u elettroniku tal-power.

1. FCL ta' Reactor Saturlant: Tramite l-ottimizzazzjoni metikulosa tal-karakteristiċi tal-loop tal-hysteresis tal-nucle, settand l-valur tal-induttanza saturlata (L_B2) approssimativament għal 1/3 tal-reattanza capacitiva, u assicurandu l-koordinazzjoni tajba mal-parametri tal-kapassituri u tal-reactor serjali, jista' limita effettivament l-overvoltage tal-kapassituri u raggiungi karatteristiċi tal-limit tal-kurrent transjenti eccellenti. Huwa partikularment adattat għal grigħiet tal-volt medi-bassi kif 110kV.
2. FCL ta' Arrester ZnO: Utilizzandu l-karakteristiċi non-linear tal-ZnO jlimita facilment l-overvoltage tal-kapassituri, u l-prestazziuni tiegħu mhumiex influenzati mill-fas tal-short-circuit. Ma jridu jittieħdu l-għaqda biex jvitaw l-overvoltage stessu tal-reactor serjali causat mill-valuri eccessivi tal-L. Huwa aktar adattat għal okkażjonijiet b'requirements għoli għal sigurtà tal-kapassituri u requirements moderati ta' limit tal-kurrent.