Définitions du disjoncteur hybride HVDC

Définitions pour les disjoncteurs hybrides HVDC

Définitions standard pour les disjoncteurs AC

• Limitations : Les définitions standard pour les disjoncteurs AC ne se transposent pas directement à la protection HVDC car les délais et dynamiques impliqués sont différents.
• Délais : Les disjoncteurs AC ont un délai d'action relativement long par rapport aux disjoncteurs DC. Généralement, les courants de défaut que le disjoncteur AC interrompt auront presque atteint leur état stable au moment où la protection agit, mais ce n'est pas toujours le cas.

Disjoncteurs HVDC

• Temps de réponse : Les disjoncteurs HVDC doivent agir avant que le courant de défaut DC n'atteigne une valeur d'état stable, en raison des limitations des composants électroniques à l'intérieur des disjoncteurs et des convertisseurs eux-mêmes.

Branches principales et leurs fonctions

1. Branche principale:

   • Conduit le courant pendant le fonctionnement normal.

2. Branche secondaire:

   • Conduit le courant de défaut pendant une courte période.

3. Branche d'absorption d'énergie:

   • Limite la tension à travers le disjoncteur et absorbe toute énergie supplémentaire du réseau DC.

Définitions clés des temps pour les disjoncteurs hybrides

1. Inception du défaut (Tf):

   • Le moment où les conditions électriques du réseau changent, entraînant une condition de surintensité.

2. Temps de détection:

   • Le temps écoulé entre l'inception du défaut et le moment où le système de protection détecte le défaut.

3. Temps de localisation:

   • Le temps nécessaire pour que le système de protection décide quels disjoncteurs ouvrir à partir du moment où un défaut est détecté.

4. Temps d'opération:

   • Le temps nécessaire pour que le disjoncteur passe de l'état "Fermé" à l'état "Ouvert".

5. Temps d'interruption (Tint):

   • Le temps entre l'inception du défaut et le moment où le disjoncteur construit une tension suffisante pour s'opposer substantiellement au courant de défaut.

6. Temps de commutation (Tcom):

   • Le temps nécessaire pour que le courant dans la branche principale décroisse à zéro, ou si proche de zéro que l'étape suivante de l'opération du disjoncteur peut avoir lieu.

7. Temps de coupure (Tclr):

   • Le temps écoulé entre l'inception du défaut et le moment où le courant de ligne DC atteint zéro, ou le courant genou des varistances (I_knee) est atteint.

8. Temps d'opération de limitation de courant (Tlim):

   • Le moment où le disjoncteur commence à fonctionner comme un limiteur de courant de défaut.

Disjoncteur hybride proactif (PHCB) HVDC conçu par ABB

Vue d'ensemble de la conception

Le Disjoncteur Hybride Proactif (PHCB) HVDC, conçu par ABB, comprend deux branches parallèles :

1. Chemin de courant normal:

   • Interrupteur mécanique : Reste fermé pendant le fonctionnement normal.
   • Interrupteur de commutation de charge (LCS) : Une pile en série de basse tension de commutateurs semi-conducteurs qui est activée pendant le fonctionnement normal.

2. Élément principal de coupure de courant:

   • Disjoncteur principal : Une pile de commutateurs semi-conducteurs qui est désactivée pendant le fonctionnement normal.

3. Branche d'absorption d'énergie:

   • Combinée avec la branche secondaire pour ajouter des fonctionnalités au disjoncteur. Cela permet de commuter indépendamment des sections de la branche secondaire. Cette fonctionnalité permet au disjoncteur de fonctionner comme un limiteur de courant de défaut dans certaines situations.

Fonctionnement normal

• Déconnecteur : Fermé
• LCS : Activé
• Disjoncteur principal : Désactivé

Fonctionnement en cas de défaut

1. Détection du défaut:

   • Le LCS est désactivé.
   • Le disjoncteur principal est activé.
   • Le LCS fournit une tension suffisante pour commuté le courant de la branche principale vers la branche secondaire.
   • Le LCS peut être déclenché avant que le défaut soit confirmé, permettant à l'algorithme de détection de traiter en parallèle avec l'opération du disjoncteur.

2. Transfert de courant:

   • Une fois que tout le courant circule à travers le disjoncteur principal, le déconnecteur mécanique à haute vitesse est ouvert.
   • Lorsque l'interrupteur mécanique est entièrement ouvert, le disjoncteur principal est désactivé, le courant du disjoncteur principal est interrompu, et l'énergie de la ligne est dissipée dans les varistances.
   • L'interrupteur de coupure de courant résiduel en série, relativement lent, est utilisé pour couper le courant de fuite à travers le disjoncteur principal et les dispositifs associés, qui peut être significatif en fonction de la conception de la branche d'absorption d'énergie. Cet interrupteur fournit également une isolation complète.

Exemple illustratif

La figure 3 montre une forme d'onde typique de courant de défaut avec des temps et des valeurs de courant étiquetés. Les dynamiques ont été exagérées pour permettre de dessiner facilement les définitions :

• Inception du défaut (Tf) : Le moment initial de l'occurrence du défaut.
• Temps de détection : Temps de Tf à la détection du défaut.
• Temps de localisation : Temps de la détection à la détermination de quels disjoncteurs ouvrir.
• Temps d'opération : Temps pour que le disjoncteur passe de fermé à ouvert.
• Temps d'interruption (Tint) : Temps de Tf à la construction d'une tension suffisante pour s'opposer au courant de défaut.
• Temps de commutation (Tcom) : Temps pour que le courant dans la branche principale décroisse.
• Temps de coupure (Tclr) : Temps de Tf à un courant nul ou Iknee.
• Temps d'opération de limitation de courant (Tlim) : Moment où le disjoncteur commence à limiter le courant de défaut.

Résumé

Le Disjoncteur Hybride Proactif (PHCB) HVDC, conçu par ABB, combine des interrupteurs mécaniques et des commutateurs semi-conducteurs pour fournir une protection rapide, fiable et efficace contre les défauts dans les systèmes HVDC. Les définitions et les délais pour les disjoncteurs hybrides HVDC mettent en évidence les défis uniques et les exigences de la protection DC, soulignant la nécessité d'une opération rapide et précise pour assurer la sécurité et la stabilité du système.