Seriy resonansli xatolikli toki cheklovchisi asosiy komponentlar asosida: Ekonomik va ishonchli qisqartirilgan toki yechimi
- Tushuntrova: Izsledovaniya foni va asosiy maqsadlar
- Kishtirilgan qisqartma oqim muammosining omilligi
Elektr tarmog'ining doimiy kengayishi va ularning quvvatini oshirish bilan, tizimning qisqartma oqimi darajasi aniq ravishda oshib borayapti, mavjud jihozlar uchun talab etilgan chegaralarni yetkazib yoki oshib ketmoqda.
• Ma'lumotlar hisobga olindi: Kuzatish natijalariga ko'ra, ba'zi 500kV, 220kV va hatta 10kV substantsiyalarda kutilayotgan qisqartma oqim 100 kA dan oshib ketgan; asosiy energiya manbalari bo'lgan joylarda qisqartma oqimning maksimal periodik komponenti 300 kA ga yetadi.
• Jiddiy xavflar: Ayncha yuqori qisqartma oqimlari mos keluvchi giperquvvatli shuntlovchilar mavjud emasligiga sabab bo'lib, elektr jihozlari issiqlik va elektrodinamik quvvatlarning chegarasidan oshmasligi sababli zarar ko'radi, shuningdek, aloqa tizimlaridagi elektromagnit interferentsiya, yer potensialining oshishi va qadam voltaj kabi xavf-xatar holatlar paydo bo'lishi mumkin. Bu, elektr tarmog'ini xavfsiz va ekonomik tarzda rivojlantirishni cheklash uchun asosiy texnik jihoh bo'lib qolmoqda. - Mavjud FCL texnologiyalarining cheklamlari
Hozirda mashhur xato oqim cheklovchilar (FCL) texnologiyalari orzulmagan kamchiliklarga ega, bu esa ularning katta masshtabli qo'llanilishini qiyinchilikka aylantiradi:
• Superconducting FCL: Superlevid materialga bog'liq, bu texnologiya hali to'liq ishlab chiqilmagan, nisbatan nukta-ismi, ishga tushirish va boshqarish xajmlari yuqori, ekonomik jihatdan foydali emas, bu esa uning qisqa va o'rtacha muddat ichida inshoot ishlab chiqarishini ta'minlamaydi.
• Power Electronic FCL: Elektron quvvat vositalari quvvatlanish va oqim o'tkazish imkoniyatiga cheklanadi, seriyadan parallel kasr va oqimni boshqarishda muammolar paydo bo'lishi mumkin, tizim tuzilishi murakkab (qo'shimcha oqim cheklovchi komponentlar va tez himoya qurullariga ehtiyoj bor), va narxi yuqori. - Bu izsledovaniyining asosiy maqsadi
Yuqorida aytib o'tilgan muammolarni hal qilish uchun, bu izsledovaniya konvensional elektr jihozlariga asoslangan seriyadan rezonansli xato oqim cheklovchisi echimini taklif etishga qaratilgan, bu echim superlevid va elektron quvvat emas. Aniqroq, ikkita topologiya o'rganilyapti: - Saturable Reactor asosidagi Seriyadan Rezonansli FCL
- ZnO Arrester asosidagi Seriyadan Rezonansli FCL
Bu izsledovaniya Elektromagnit transiente dasturi (EMTP) simulatsiyasidan foydalanib, ularning oqim cheklovchi xususiyatlarini tahlil qiladi, solishtirib, va nihoyatda ularning texnik imkoniyat, ekonomika va ish rejimida samaradorlikda ko'rsatkichli afzalliklarini tasdiqlaydi.
II. Saturable Reactor asosidagi Seriyadan Rezonansli FCL
- Shema tuzilishi va ishlash printsipi
• Topologiya tuzilishi: Asosiy qismi saturable reactor LB, kondensator C va seriyadan reaktor L. LB C bilan parallel ulangan, va bu kombinatsiya keyin L bilan seriyadan ulanib tizimga qo'shiladi.
• Ishlash printsipi:
o Normal rejim: Chiziqli oqim kichik. LB unsaturated sohada ishlaydi (uni ekvivalent induktivligi LB1 juda katta). Uning parallel kombinatsiyasi C bilan induktiv ravishda hisoblanadi. Seriyadan reaktor L bilan birga ular chastota seriyadan rezonans shartini qanoatlantiradi (ωL - 1/ωC ≈ 0). Qurilma juda past impedansga ega, bunda tizim zararlar minimal bo'ladi.
o Xato holati: Qisqartma oqimning tezkor oshishi LB ni tezkor saturatsiya qiladi (uni ekvivalent induktivligi LB2 ga aniq ravishda pasayadi). Uni parallel shu'nasi efektiv ravishda kondensator C ni short-circuit qiladi, shunda rezonans sharti buziladi. Shu paytda, seriyadan reaktor L va saturatsiya qilingan reaktor LB2 tizimga qo'shiladi, qisqartma oqimni samarali cheklashadi.
o Xato bekor qilish: Xato bekor qilindiktan keyin, oqim kamayadi. LB avtomatik ravishda saturatsiyadan chiqadi, kondensator qayta ulanadi, va shema rezonans holatiga qaytadi, bu jarayon avtomatik ravishda amalga oshiriladi, tashqi quvvatga ehtiyoj yo'q.
• Parametrlar tanlash printsiplari:
o ω²LB1C >> 1 (Normal ish rejimida parallel shu'nasi induktiv ravishda hisoblanishi uchun)
o ωL - 1/ωC ≈ 0 (Normal ish rejimida rezonans shartini qanoatlantirish uchun)
o ω²LB2C << 1 (Xato holatda parallel shu'nasi kapatsitiv ravishda hisoblanishi uchun, kondensator efektiv ravishda short-circuit qilinishi uchun) - Oqim cheklovchi xususiyat simulatsiya tahlili (EMTP)
Simulatsiya 220kV tizimida (kutilayotgan qisqartma oqim qiymati: 110kA) bitta fazada yerga qisqartma oqim shartlari ostida amalga oshirildi. Asosiy natijalar quyidagilardir:
|
Ta'sir etuvchi faktor |
Asosiy natija |
Typikal simulatsiya ma'lumotlari (misol) |
|
1. Unsaturated Inductance LB1 |
LB1 oshirilganda kondensator o'rtach voltajini aniq ravishda pasaytiradi, lekin qisqartma oqimiga ta'siri nisbiy ravishda kam; ta'siri saturatsiya qiladi. |
LB1=1317mH: Kondensator voltaji 270kV; LB1=1321mH: Kondensator voltaji 157kV (42% pasayish) |
|
2. Saturated Inductance LB2 |
Ideal oraliq (1-7mH) mavjud. Juda kichik bo'lsa cheklash nisbatan yaxshiroq, juda katta bo'lsa kondensator o'rtach voltajini aniq ravishda oshiradi. |
LB2=7mH (C=507μF, L=20mH): Qisqartma oqimi 25kA, kondensator voltaji 157kV |
|
3. C/L parametrlarining moslashtirilishi |
Ideal kombinatsiya mavjud, bu kombinatsiya qisqartma oqimini va kondensator o'rtach voltajini hamkor ravishda boshqaradi. |
Ideal kombinatsiya (C=406μF, L=25mH): Qisqartma oqimi 22kA, kondensator voltaji 142kV |
|
4. Qisqartma boshlanish burchagi |
Tez-tez o'zgaruvchan xususiyatlar fazaviy burchakka juda qat'i ravishda bog'liq; eng katta o'rtach voltaj 0°/180° da; dizayn qilib yuborilishi kerak eng yomon holatga. |
0° fazaviy burchak: Qisqartma oqimi 18kA, kondensator voltaji 201kV; 90° fazaviy burchak: Qisqartma oqimi 22kA, kondensator voltaji 142kV |
III. ZnO Arrester asosidagi Seriyadan Rezonansli FCL
- Shema tuzilishi va ishlash printsipi
• Topologiya tuzilishi: Saturable reactor LB o'rniga ZnO arrester qo'yiladi. Qolgan tuzilish (parallel C + seriyadan L) o'zgarishsiz qoldiriladi.
• Ishlash printsipi: Printsip saturable reactor turiga o'xshash. Normal rejimda ZnO yuqori qarshilikni ko'rsatadi, va shema rezonans qiladi. Xato rejimda kondensator voltajining oshishi ZnO ni o'tkazishga ajratadi (yuqori qarshilikni ko'rsatadi), kondensatorni short-circuit qiladi va rezonans shartini buzadi. Seriyadan reaktor L oqimni cheklaydi. Xato bekor qilindiktan keyin tizim avtomatik ravishda tiklanadi. Butun jarayon ZnO ning nonlinear volt-ampere xususiyatidan foydalanadi. - Oqim cheklovchi xususiyat simulatsiya tahlili
O'xshash tizim shartlari ostida amalga oshirilgan simulatsiya asosiy natijalarni berdi:
|
Ta'sir etuvchi faktor |
Asosiy natija |
Typikal simulatsiya ma'lumotlari (misol) |
|
1. Arrester qoldiq voltaj & C/L moslashtirilishi |
Kondensator o'rtach voltajini cheklash oson, lekin L ni oshirish orqali qisqartma oqimini kamaytirishga urinilsa, seriyadan reaktorda yuqori voltaj paydo bo'ladi. |
C=254μF, L=40mH: Qisqartma oqimi 20kA, reaktor voltaji 246kV; C=507μF, L=20mH: Qisqartma oqimi 35kA, reaktor voltaji 173kV |
|
2. Qisqartma boshlanish burchagi |
Tez-tez o'zgaruvchan xususiyatlar qisqartma fazaviy burchakka nisbatan sezgir emas, faqat oqim miqdorini ta'sir qiladi; maksimal oqim 90° da. |
90° fazaviy burchak (C=507μF, L=20mH): Qisqartma oqimi 35kA; 0° fazaviy burchak: Qisqartma oqimi 28kA |
IV. Ikki FCL shemasining umumiy solishtirilishi
|
Solishtirish dimentioni |
Saturable Reactor asosidagi FCL |
ZnO Arrester asosidagi FCL |
|
Asosiy afzallik |
Yaxshi oqim cheklovchi xususiyat; qisqartma oqimi va komponent o'rtach voltajini parametrlarni optimallashtirish orqali yaxshi balansga keltirish mumkin. |
Kondensator o'rtach voltajini oson cheklash; tez-tez o'zgaruvchan xususiyatlar qisqartma fazaviy burchakka bog'liq emas; oddiy dizayn. |
|
Asosiy cheklama |
Qattiq hysteresis xususiyatlari va C/L parametrlarini aniq optimallashtirish talab etiladi; kondensator o'rtach voltajini boshqarish qiyin; qisqartma fazaviy burchakka juda qat'i ravishda bog'liq. |
Qisqartma oqimini kamaytirishga urinilsa, seriyadan reaktorda yuqori o'rtach voltaj paydo bo'ladi; L qiymatini aniq boshqarish talab etiladi. |
|
Asosiy parametr talabi |
Ideal ekvivalent saturatsiya qilingan induktivlik LB2 ≈ kapatsitiv reaktivlikning 1/3. |
Seriyadan reaktorning induktivlik qiymati juda katta bo'lishi kerak emas. |
|
Qo'llanilishi uchun mos scenariy |
Giperquvvatli tarmog'lar (masalan, 110kV) uchun mos, bu yerda yuqori oqim cheklovchi xususiyat talab etiladi. |
Kondensator o'rtach voltajiga nisbatan qiyin holatlar uchun mos, qisqartma oqimini o'rtacha cheklash talab etiladi. |
|
Umumiy xususiyatlar |
1. Oddiy tuzilish: Butun konvensional elektr jihozlardan iborat, kompleks boshqarish yo'q; |
V. Xulosa
Bu izsledovaniya konvensional komponentlarga asoslangan ikkita innovatsion seriyadan rezonansli xato oqim cheklovchisi echimini taklif etadi, bu echimlar giperlevid va elektron quvvatli FCL larning traditsionallik texnik va ekonomik jihohlarini muvaffaqiyatli yechadi.
- Saturable Reactor FCL: Qattiq hysteresis loop xususiyatlarini aniq optimallashtirish, saturatsiya qilingan induktivlik qiymatini (LB2) kapatsitiv reaktivlikning 1/3 ga tenglashtirish, va kondensator va seriyadan reaktor parametrlari bilan yaxshi moslashtirish orqali, kondensator o'rtach voltajini samarali ravishda cheklash va yaxshi tez-tez o'zgaruvchan oqim cheklovchi xususiyatni ko'rsatish mumkin. U asosan 110kV kabi o'rtacha-giperquvvatli tarmog'lar uchun mosdir.
- ZnO Arrester FCL: ZnO ning nonlinear xususiyatidan foydalanib, kondensator o'rtach voltajini oson cheklash mumkin, va uning performansi qisqartma fazaviy burchakka bog'liq emas. Ammo, L qiymatining juda yuqori bo'lishi bilan seriyadan reaktorda yuqori o'rtach voltaj paydo bo'lishini oldini olish kerak. U kondensator xavfsizligiga nisbatan yuqori talablar va o'rtacha oqim cheklovchi talablar uchun mosdir.
