31202

طراحي بهينه و تحليل عملكرد محدود كننده جريان خطاي هسته اشباع دو طرفه با باياس آهنرباي دائم در خط انتقال فشار قوي جريان مستقيم مبتني برمبدل چند سطحي مدولار

كارشناسي ارشد

مهندسي برق قدرت

1399

1401/12/15

دكتر حسين حيدري

-

برق

يكي از مشكلات سيستم فشار قوي جريان مستقيم (HVDC) مديريت جريان اتصال كوتاه در سمت DC است. جريان در سيستم DC، گذر از صفر ندارد. سطح جريان اتصال كوتاه DC بالاست و نرخ بالا رفتن آن بسيار سريع است. حداكثر جريان قابل قطع توسط مدارشكن DC (DCCB) موجود 25 كيلو آمپر است. راكتور صاف كننده (SR) يك راكتور اندوكتانس ثابت با هسته هوايي است و از آن براي كاهش ريپل جريان در بهرهبرداري عادي استفاده ميشود. همچنين اين راكتور در موقع اتصال كوتاه جريان خطا را تا حدودي كاهش ميدهد. با اين حال، عملكرد محدود كنندگي جريان اتصال كوتاه با SR ضعيف است و استفاده از محدود كننده جريان خطا (FCL) در خط انتقال HVDC ضروري است. در اين پاياننامه براي محدود كردن جريان اتصال كوتاه، يك محدود كننده جريان خطاي هسته اشباع نوع آهنربا دائم (PMFCL) با ساختار پيشنهادي دو ستونه ارائه شده است. اين ساختار نسبت به ساختار دوستونه متداول، نسبت تغييرات اندوكتانس بيشتري دارد و نرخ تغييرات آن سريعتر است. PMFCL در شرايط بهرهبرداري عادي اندوكتانساش مثل SR است و ريپل جريان را كاهش ميدهد و در صورت بروز اتصال كوتاه، اندوكتانس PMFCL بلافاصله افزايش مييابد و نرخ بالا رفتن جريان خطا را كاهش ميدهد. چندين طرح حفاظتي تشخيص خطا با استفاده از ولتاژ دو سر SR در مقالات پيشنهاد شده است. اين طرحهاي تشخيص خطا داراي چالش تشخيص خطاهاي مقاومت بالا هستند. استفاده از يك راكتور غيرخطي براي تشخيص خطا يك خلاء تحقيقاتي است. در اين پاياننامه، يك الگوريتم تشخيص خطاي سريع با استفاده از ولتاژ دوسر راكتور PMFCL پيشنهاد شده است. نتايج شبيهسازي نشان ميدهند كه استفاده از PMFCL به جاي SR منجر به كاهش سطح جريان اتصال كوتاه ميشود و تشخيص خطاهاي با مقاومت بالاتر را راحتتر ميكند كه ناشي از افزايش در مقدار اندوكتانس PMFCL است. در نتيجه استفاده از PMFCL به جاي SR ميتواند با كاهش جريان خطا منجر به استفاده از DCCB با ظرفيت پايينتري شود و از الزامات سختگيرانه روي طرحهاي حفاظتي بكاهد.

1403/07/01

Optimal Design and Performance Analysis of Bi-directional Saturated Iron-Core Fault Current Limiter Biased by Permanent Magnet in Multilevel Converter-based High Voltage Direct Current

1/1/1900 12:00:00 AM

One of the problems with high voltage direct current (HVDC) system is the management of the short-circuit current on the DC side. Current in DC system does not cross zero. The level of DC short-circuit current is high and its rate of rise is very fast. A smoothing reactor (SR) is a fixed inductance with air core and is used to reduce current ripple in normal operation. Also, this reactor decreases the fault current during short circuit. However, the performance of short-circuit current limiting with SR is poor, necessitating the installation of a fault current limiter (FCL) in the HVDC transmission line. To restrict the short-circuit current, a permanent magnet saturated core fault current limiter (PMFCL) with a suggested two-column construction is presented in this thesis. When compared to the typical structure, proposed structure has a larger ratio of inductance changes and a faster rate of changes. Under normal operating conditions, PMFCL has the same inductance as SR and lowers current ripple; however, in the event of a short-circuit, PMFCL inductance increases immediately and slows the rate of rise of fault current. In the literature, several fault detection protection methods based on voltage of both reactors have been developed. The identification of high-resistance defects is a difficulty for these fault detection techniques. A research gap is the use of a nonlinear reactor for fault detection. A quick defect detection technique based on PMFCL reactor voltage is provided in this thesis. The simulation results demonstrate that using PMFCL rather than SR reduces short-circuit current and makes it simpler to identify faults with greater resistance, which is produced by an increase in PMFCL inductance value. As a result, using PMFCL in place of SR may result in the use of a smaller capacity DC circuit breaker (DCCB) by lowering the fault-current and lowering the strictness of protection methods.

جريان اتصال كوتاه , مدارشكن جريان مستقيم , فشار قوي جريان مستقيم , محدود كننده جريان خطا , حفاظت خط انتقال , اشباع هسته مغناطيسي

Short-Circuit Current , DC Circuit Breaker , High Voltage Direct Current , Fault Current Limiter , Protection of Transmission , Saturated-Magnetic Core

Akbar Hosseinzadeh

Hossein Heydari