تأثير ثبات الزمن على أداء موصل HVDC

ما هو ثابت الزمن؟

في دائرة RL، يحدد ثابت الزمن T = L/R معدل التغير الحالي. كلما كان T أكبر، كانت التغييرات الحالية أبطأ. دور المحث في الدائرة يمنع التغير في التيار. عندما تكون الدائرة متصلة، يمنع المحث الارتفاع السريع للتيار، مما يؤدي إلى زيادته ببطء؛ عندما يتم فصل الدائرة، يستمر المحث في توفير الطاقة، مما يجعل القوس بين نقاط الاتصال المتحركة والثابتة للمفتاح الكهربائي أكثر ثباتًا وأصعب للكسر، مما يقلل بشكل كبير من العمر الكهربائي للمفتاح.

في دائرة RL، يتم الاتفاق على ثابت الوقت T = L/ثابت الوقت في المعايير الكهربائية GB أو IEC

بأخذ الشكل (1) منتج EVQ100 لشركة ALQ (Anlaiqiang) كمثال، ينتمي هذا المنتج إلى سلسلة موصلات DC ذات الجهد العالي. يتم استخدامه على نطاق واسع في السيارات الكهربائية، AGVs، الحافلات، عربات الجولف، شاحنات التعدين، الرافعات الشوكية الكهربائية، المعبئات الكهربائية، الحفارات الكهربائية، اللوادر الكهربائية، السفن الكهربائية، محطات الشحن DC، أجهزة الشحن، أكوام الشاطئ، وغيرها من البنية التحتية للشحن، وكذلك في حزم بطاريات الطاقة، ومحولات تخزين الطاقة، وصناديق الجهد العالي، والعاكسات الكهروضوئية، و5G، UPS، وغيرها من المعدات الكهربائية DC. يتم استخدامه لتوصيل وفصل دوائر التيار المستمر، مما يوفر عزلًا موثوقًا بعد الانفصال.

الشكل (1) منتج EVQ100

بالنسبة لشركة ALQ (مثل منتجات موصلات التيار المستمر ذات الجهد العالي Anlaiqiang، والتي يجب أن تتوافق مع المعيار الوطني GB14048.4 أو المعيار الدولي IEC60947-4 في التصميم والاعتماد واختبار النوع)، يجب إجراء اختبارات المنتج لأداء التوصيل والفصل وفقًا لمعيار DC-1. برجاء الرجوع إلى الشكل (2) وصف منتج EVQ100، والشكل (3) شروط التوصيل والفصل للأنواع المختلفة من المنتجات. من الأرقام المذكورة أعلاه، من الواضح أنه عندما تخضع منتجات EVQ100 للشهادة، فإن ثابت الوقت L/R = 1 مللي ثانية.

الشكل (2) وصف المنتج EVQ100

الشكل (3) شروط التوصيل والفصل لأنواع مختلفة من المنتجات

اتفاقية الثبات الزمني في التطبيق العملي لموصل HVDC

يمكن الحصول على نوع حمل DC-1 عن طريق الاستعلام عن معيار IEC60947، انظر الشكل (4)، أمثلة على فئات الاستخدام للمفاتيح الكهربائية وأجهزة التحكم ذات الجهد المنخفض. يوضح أن DC-1 ينتمي إلى أفران المقاومة للأحمال غير الحثية أو الحثية قليلاً.

الشكل (4) أمثلة على فئات الاستخدام للمفاتيح الكهربائية وأجهزة التحكم ذات الجهد المنخفض

ومع ذلك، في ظل ظروف DC-1، يمكن أن يكون لـ L/R=1ms تأثير شديد على الحياة الكهربائية لمنتجات موصلات التيار المستمر ذات الجهد العالي. في هذه المرحلة، سينخفض ​​العمر الكهربائي بشكل ملحوظ مقارنة بأحمال المقاومة النقية، وربما بنحو عشرة أضعاف. المشكلة الرئيسية هي أن معظم سيناريوهات التطبيق لموصلات التيار المستمر ذات الجهد العالي تتضمن أحمالًا مقاومة. وهذا يمثل مشكلة: تختلف الثوابت الزمنية المستخدمة في اختبارات الشهادات بشكل ملحوظ عن تلك التي يتم مواجهتها في الاستخدام الفعلي للمنتج. ولمعالجة هذه المشكلة، وبعيدًا عن معايير IEC، ظهر 'معيار الصناعة' في تطبيقات الصناعة، والذي يستخدم أحمال مقاومة خالصة. بأخذ EVQ100 كمثال، يوضح الشكل (5) دليل المنتج EVQ100، حيث تتم معايرة أداء الحياة الكهربائية للمنتج بشكل أساسي باستخدام الأحمال المقاومة. بالنظر إلى الظروف الواقعية لمعدات الاختبار في المختبر، فإن معظم الأجهزة تتمتع بطبيعتها ببعض الحث، وليس المقاومة النقية، وبالتالي يتم تحديد معلمة مثل L/R≥0.1ms.

الشكل (5) دليل المنتج EVQ100

كيفية تحقيق معلمة الأداء ذات الثبات الزمني الأعلى في تصميم موصل التيار المستمر عالي الجهد؟

مع التطبيق الأوسع لموصلات HVDC، ستتطلب بعض ظروف العمل ثباتًا زمنيًا أعلى، الأمر الذي يتطلب منتجات جديدة لاتخاذ التدابير الفنية ذات الصلة لتحسين هذا الأداء في التصميم.

وبناء على دراسة الثبات الزمني فإن له التأثير التالي على المنتجات:

1. التأثير على انقراض القوس: عندما يكسر الموصل الدائرة، سيتم إطلاق الطاقة المخزنة بواسطة المحث عبر القوس. عندما يكون T كبيرًا، يكون التوهين الحالي بطيئًا، وتكون طاقة القوس عالية والمدة طويلة، مما يزيد من صعوبة انقراض القوس.

2. التأثير على ملامسات المنتج: التشغيل المتكرر في دوائر T العالية يميل إلى تسريع تآكل التلامس.

ولذلك، في تصميم المنتجات عالية T، يمكن اعتبار الجوانب التالية لتعزيز:

1. اتخذ تدابير أقوى لإطفاء القوس مثل النفخ المغناطيسي أو غرفة إطفاء القوس الفراغي أو إطفاء قوس الغاز.

2. زيادة المسافة المفتوحة لجهات الاتصال المتحركة والثابتة.

3. زيادة مساحة غرفة إطفاء القوس.

4. قم بتوصيل المكونات ذات الصلة على التوالي مع محث الدائرة في الدائرة الرئيسية.

يتكرر التطوير الفني لموصلات HVDC مع تطور صناعات ومعدات التطبيقات. لا تحتوي معدات HVDC على أحمال مقاومة فحسب، بل تحتوي أيضًا على أحمال حثية وسعوية ومختلطة. بالنسبة للظروف الصناعية المقابلة، يلزم وجود أنواع خاصة من موصلات HVDC لتتناسب مع معدات HVDC للعمل على المدى الطويل وبشكل أكثر موثوقية.