Обзор вебинара «Распределительные устройства постоянного тока высокого напряжения: пришло ли время реванша?»

Высоковольтные сети постоянного тока будут иметь решающее значение для передачи огромного количества возобновляемой энергии. Такие сети пока не распространены в Европе по разным причинам, одной из которых является отсутствие проверенного защитного оборудования. Европейский проект «PROMOTioN» публично продемонстрировал, что технология защиты больше не является технологическим препятствием на пути развития таких сетей. Участникам вебинара, который 07.07.2020 провела итальянская компания CESI (владеет KEMA Labs с октября 2019 года), было предложено познакомиться с последними достижениями KEMA Labs в области испытаний ключевых систем защит и управления, таких компонентов как высоковольтные выключатели постоянного тока и высоковольтные КРУЭ постоянного тока.

Основными преимуществами высоковольтных линий постоянного тока перед сетями переменного тока являются дешевизна сооружения ЛЭП, низкий уровень потерь в линиях, повышенная устойчивость электрической системы, в том числе при передаче энергии на дальние расстояния и др. Журнал «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» постоянно публикует на своих страницах научно-технические и аналитические статьи по этой тематике и информацию о планах различных стран мира по их строительству до 2050 года. По оценкам европейских коллег, к 2050-му году величина передаваемой по сетям постоянного тока мощности возрастет до уровня свыше 200 ГВт, однако в настоящий момент вопрос защиты подобных систем от аварий является одним из наиболее актуальных.

Раскрывая данную тему, сотрудники KEMA labs Рене Питер Пол Смитс (René Peter Paul Smeets) и Надью Адису Бельда (Nadew Adisu Belda) рассказали об основных сложностях коммутации в высоковольтных сетях постоянного тока. Перед размыканием контактов как в нормальном, так и в аварийном режиме нужно уменьшить ток в цепи до нуля, в противном случае возникает электрическая дуга, которая обладает высокой энергией и приводит к чрезмерному износу контактов. В отличии от дуги переменного тока, величины тока и напряжений в которой дважды за период проходят через нулевую точку, ток в цепи постоянного тока в аварийном режиме начинает линейно возрастать. Таким образом, для изоляции места повреждения ЛЭП от системы существует острая необходимость в надежном устройстве, способном погасить высоковольтную дугу постоянного тока.

На данный момент основной методикой коммутации высоковольтного постоянного тока в аварийном режиме является переключение на противодействующее напряжение с последующим поглощением излишней энергии. Графики тока и напряжения в точке короткого замыкания в момент срабатывания выключателя представлены на рисунке:

В качестве двух основных видов высоковольтных выключателей постоянного тока выступают выключатели с включением активного тока и с гибридным способом гашения дуги. В первом случае коммутация реализуется с помощью заряженного конденсатора, после разрядки которого ток в вакуумном выключателе опускается до нуля. Во втором – с помощью переключения тока из основной цепи в цепь с силовыми полупроводниковыми приборами, где происходит коммутация.

После краткого обзора схем, которые были использованы для тестирования высоковольтных выключателей постоянного тока, докладчики рассказали о совершенных ранее опытах, которые транслируются в прямом эфире во время их проведения.

Тестирование выключателя SciBreak 24 kV 10 kA.

Тестирование выключателя Mitsibishi Electric 160-200 kV / 10 kA.

Тестирование выключателя ABB 350 kV 20 kA.

Для полного анализа воздействия коммутационных импульсов на используемое электрооборудования производится оценка уровня износа всех элементов КРУЭ.

В ближайшее время KEMA Labs планирует приступить к тестированию высоковольтных выключателей в энергосистеме Китая. Также ведущие вебинара поделились планами о создании единой европейской прибрежной сети, а также собственными планами тестирования выключателей номинальным напряжением 80 кВ.

Демонстрация результатов тестирования ВВ и УВН-выключателей постоянного тока, проведенная сотрудниками KEMA Labs, наглядно показала участникам вебинара возможности и пути преодоления ключевых технических ограничений при создании сетей постоянного тока. Таким образом, реализация европейских проектов по развитию чистой энергетики имеет под собой мощный технический фундамент и поддержку со стороны крупнейших инжиниринговых организаций.

Источник: сайт журнала «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»