Principaux défis des systèmes HVDC en matière de protection et de commutation

Le Courant de Défaut Continu n'a Pas de Passage Naturel par Zéro
Le courant de défaut continu ne présente pas de passage naturel par zéro. Cela pose un problème car tous les disjoncteurs mécaniques en courant continu comptent sur ce passage par zéro pour interrompre l'arc électrique.

Impédance Réduite dans les Lignes en Courant Continu
L'impédance dans les lignes en courant continu est significativement plus faible. Cela signifie que la magnitude des courants de défaut en courant continu est beaucoup plus élevée, et les niveaux de tension à travers tout le réseau sont plus bas.

Difficulté à Localiser les Défauts
En raison de la faible impédance, il est plus difficile de localiser les défauts dans un réseau en courant continu.

Composants à Base de Semi-conducteurs dans les Réseaux en Courant Continu
Les composants à base de semi-conducteurs dans les réseaux en courant continu, tels que les convertisseurs de source de tension (VSC), les convertisseurs DC/DC et les disjoncteurs en courant continu, ont des constantes thermiques très faibles et des capacités d'overcurrent nominale très basses.

Coût Élevé des Composants à Semi-conducteurs
Étant donné le coût élevé des composants à semi-conducteurs, il y a une forte exigence pour éliminer les défauts en courant continu dans un délai très court, rendant le fonctionnement rapide des systèmes de protection crucial.

Baisse de Tension et Blocage du Convertisseur
Si la tension continue tombe à environ 80-90 % de sa valeur nominale, le convertisseur de source de tension sera bloqué.

Impédance Capacitive dans les Systèmes en Courant Continu
De nombreux systèmes en courant continu impliquent des câbles avec une impédance capacitive parallèle significative. De plus, les condensateurs côté continu des convertisseurs et des filtres continus introduisent une capacité supplémentaire.

Résumé
L'absence de passage naturel par zéro dans les courants de défaut en courant continu pose des défis significatifs pour les disjoncteurs mécaniques en courant continu, qui dépendent de cette caractéristique pour interrompre les arcs. La réduction de l'impédance dans les lignes en courant continu entraîne des magnitudes de courants de défaut plus élevées et des niveaux de tension du réseau plus bas, rendant la localisation des défauts plus difficile. Les composants à base de semi-conducteurs dans les réseaux en courant continu, tels que les VSC, les convertisseurs DC/DC et les disjoncteurs en courant continu, ont une capacité thermique limitée et des cotes d'overcurrent basses, nécessitant une élimination rapide des défauts pour éviter les dommages. Étant donné le coût élevé de ces composants, il est essentiel que les systèmes de protection fonctionnent rapidement et efficacement. Si la tension continue tombe à 80-90 % de sa valeur nominale, les convertisseurs de source de tension peuvent être bloqués. De plus, la présence d'une impédance capacitive dans les systèmes en courant continu, y compris les câbles, les condensateurs de convertisseurs et les filtres continus, ajoute de la complexité au comportement du système et à la gestion des défauts.