Wyłącznik HVDC

Wyłącznik HVDC jest urządzeniem przełączającymto przerywa przepływ nienormalnego prądu stałego w obwodzie. Gdy usterka wystąpi w systemie, mechaniczne styki wyłącznika są rozłączane i tym samym ich obwód jest otwarty. W wyłączniku HVDC przerwanie obwodu jest trudne, ponieważ przepływ prądu przez niego jest jednokierunkowy i nie ma prądu zerowego.

Główne zastosowanie wyłącznika HVDCpolega na przerwaniu przepływów prądu stałego wysokiego napięcia w sieci. Wyłącznik AC łatwo przerywa łuk przy naturalnym prądzie zerowym w fali AC. Przy zerowym prądzie energia, która ma zostać przerwana, jest równa zero. Szczelina kontaktowa musi odzyskać wytrzymałość dielektryczną, aby wytrzymać naturalne napięcie przejściowe.

W przypadku wyłączników prądu stałego problemem jest więcejzłożone, ponieważ przebieg prądu stałego nie ma zer zerowych prądu naturalnego. Wymuszone przerwanie łuku spowodowałoby wysokie napięcie przejściowe i restrykcje bez przerwania łuku i ostatecznego zniszczenia styków wyłącznika. Przy projektowaniu wyłączników HVDC należy pokonać trzy główne problemy. Te problemy są

• Tworzenie sztucznego prądu zero.
• Zapobieganie ograniczeniom łuku.
• Rozpraszanie zmagazynowanej energii.

Stosowane są zasady zerowego prądu sztucznegow wyłącznikach HVDC do wygaszania łuku. Poprzez wprowadzenie równoległego obwodu L-C prąd łuku jest poddawany oscylacjom. Te oscylacje są poważne i mają kilka sztucznych zer. Wyłącznik gasi łuk na jednym ze zera prądu sztucznego. Prąd szczytowy oscylacji musi być większy niż prąd stały, który ma zostać przerwany.

Szeregowy obwód rezonansowy z L i C jest połączony poprzez główny styk M konwencjonalnego wyłącznika prądu stałego poprzez styk pomocniczy₁, a rezystor R jest połączony przez styk S₂. W normalnych warunkach pracy styk główny M i styk ładowania S₂ pozostają zamknięte, a kondensator C jest ładowany do napięcia sieciowego przez wysoką rezystancję R. Kontakt S₁ jest otwarty i ma na nim napięcie sieciowe.

Aby przerwać prąd obwodu głównego I_re, mechanizm uruchamiający otwiera styk S₂ i zamyka kontakt S₁. Wskazuje to na rozładowanie kondensatora C przez indukcyjność L, styk główny M i styk pomocniczy S₁ ustawienie prądu oscylacyjnego pokazanego na rysunku poniżej. W ten sposób tworzone są zera prądu sztucznego, a główny zestyk M wyłącznika otwiera się przy zerowym prądzie. Następnie skontaktuj się z S₁ jest otwarty i skontaktuj się z S₂ zamknięte.

Inny sposób na przerwanie głównego bezpośredniegoprąd jest przez jego kierowanie do kondensatora, tak że wielkość prądu, który ma zostać przerwany przez wyłączniki, zmniejsza się. Jest to pokazane na poniższym rysunku. Kondensator C jest początkowo nienaładowany.

Po otwarciu głównego kontaktu M obwód głównyprąd jest kierowany do kondensatora C. W ten sposób prąd, który ma zostać przerwany przez główne styki M, staje się mniejszy. Nieliniowy rezystor R pochłania energię bez znacznego zwiększenia napięcia na głównym styku M.

Szybkość narastania napięcia odzyskiwania na M jest wyrażona jako

Problem zapobiegania ograniczeniom jest bardzo trudnyintensywny w oscylacyjnych prądowych wyłącznikach prądu stałego, gdzie czas, w którym prąd jest cięty, jest bardzo mały. W ten sposób powstaje gwałtowny skok napięcia ograniczającego na zaciskach wyłącznika, a wyłącznik musi być w stanie wytrzymać to napięcie.