چالش‌های اصلی سیستم‌های HVDC در حفاظت و تغییر مسیر

جریان خطا در شبکه مستقیم جریان (DC) نقطه صفر طبیعی ندارد
جریان خطا در شبکه مستقیم جریان (DC) نقطه صفر طبیعی ندارد. این مسئله مشکلی را ایجاد می‌کند زیرا تمام شیرهای قطع کننده مکانیکی DC برای قطع کمان جریان از نقطه صفر طبیعی استفاده می‌کنند.

پایین بودن مقاومت در خطوط DC
مقاومت در خطوط DC به طور قابل توجهی پایین‌تر است. این بدان معناست که مقدار جریان‌های خطا در حالت‌های DC بسیار بالاتر است و سطح ولتاژ در کل شبکه پایین‌تر است.

مشکل در یافتن مکان خطا
به دلیل پایین بودن مقاومت، یافتن مکان خطا در یک شبکه DC بسیار دشوارتر است.

اجزای مبتنی بر نیمه‌رسانا در شبکه‌های DC
اجزای مبتنی بر نیمه‌رسانا در شبکه‌های DC - مانند تبدیل‌دهنده‌های منبع ولتاژ (VSCs)، تبدیل‌دهنده‌های DC/DC و شیرهای قطع کننده DC - ثابت‌های حرارتی بسیار کوچک و ظرفیت‌های جریان اضافی بسیار پایینی دارند.

هزینه بالای اجزای نیمه‌رسانا
با توجه به هزینه بالای اجزای نیمه‌رسانا، نیاز بالایی برای رفع خطاها در DC در زمان بسیار کوتاه وجود دارد که عملکرد سریع سیستم‌های حفاظتی را ضروری می‌کند.

افت ولتاژ و بلاک شدن تبدیل‌دهنده
اگر ولتاژ DC به حدود ۸۰-۹۰٪ از مقدار اسمی آن برسد، تبدیل‌دهنده منبع ولتاژ بلاک می‌شود.

مقاومت خازنی در سیستم‌های DC
بسیاری از سیستم‌های DC شامل کابل‌هایی با مقاومت خازنی موازی قابل توجهی هستند. علاوه بر این، خازن‌های موجود در سمت DC تبدیل‌دهنده‌ها و فیلترهای DC مقاومت خازنی بیشتری می‌آورند.

خلاصه
عدم وجود نقطه صفر طبیعی در جریان‌های خطا DC چالش‌های قابل توجهی برای شیرهای قطع کننده مکانیکی DC ایجاد می‌کند که از این ویژگی برای قطع کمان جریان استفاده می‌کنند. پایین بودن مقاومت در خطوط DC منجر به افزایش مقدار جریان‌های خطا و کاهش سطح ولتاژ در کل شبکه می‌شود که یافتن مکان خطا را دشوارتر می‌کند. اجزای مبتنی بر نیمه‌رسانا در شبکه‌های DC مانند VSCs، تبدیل‌دهنده‌های DC/DC و شیرهای قطع کننده DC ظرفیت حرارتی محدود و ظرفیت‌های جریان اضافی پایینی دارند که نیازمند رفع سریع خطا برای جلوگیری از آسیب هستند. با توجه به هزینه بالای این اجزا، عملکرد سریع و کارآمد سیستم‌های حفاظتی ضروری است. اگر ولتاژ DC به ۸۰-۹۰٪ از مقدار اسمی آن برسد، تبدیل‌دهنده‌های منبع ولتاژ ممکن است بلاک شوند. علاوه بر این، وجود مقاومت خازنی در سیستم‌های DC، از جمله کابل‌ها، خازن‌های تبدیل‌دهنده و فیلترهای DC، پیچیدگی بیشتری به رفتار سیستم و مدیریت خطا اضافه می‌کند.