HVDCの主な課題：保護とスイッチング
DC障害電流には自然なゼロクロスがない
DC障害電流には自然なゼロクロスがありません。これは、すべての機械式DC遮断器が電流アークを遮断するために自然なゼロクロスに依存しているため、問題となります。
DC線路でのインピーダンスの低下
DC線路のインピーダンスは大幅に低くなります。これにより、DC障害時の障害電流の大きさは非常に高くなり、グリッド全体の電圧レベルは低くなります。
障害位置特定の難しさ
インピーダンスが低いため、DCグリッドで障害位置を特定することはより困難です。
DCグリッドにおける半導体ベースのコンポーネント
DCグリッドにおける半導体ベースのコンポーネント、例えば電圧源コンバータ（VSCs）、DC/DCコンバータ、およびDC遮断器は、非常に小さな熱定数と非常に低い定格過電流容量を持っています。
半導体コンポーネントの高コスト
半導体コンポーネントの高コストを考えると、保護システムの迅速な動作が重要となるほど、DC障害を非常に短時間内にクリアする要求が高いです。
電圧降下とコンバータのブロック
DC電圧が額定値の約80-90%にまで下がると、電圧源コンバータはブロックされます。
DCシステムにおける容量インピーダンス
多くのDCシステムでは、並列容量インピーダンスが大きなケーブルが含まれています。さらに、コンバータのDC側とDCフィルタのキャパシタも追加の容量を導入します。
まとめ
DC障害電流には自然なゼロクロスがないため、この特徴を利用してアークを遮断する機械式DC遮断器にとって重大な課題となります。DC線路のインピーダンスが低いため、障害電流の大きさが高く、グリッドの電圧レベルが低くなるため、障害位置の特定が困難になります。DCグリッドの半導体ベースのコンポーネント、例えばVSCs、DC/DCコンバータ、およびDC遮断器は、限られた熱容量と低い過電流定格を持っているため、損傷を避けるために迅速な障害クリアランスが必要です。これらのコンポーネントの高コストを考えると、保護システムが迅速かつ効率的に動作することが不可欠です。DC電圧が額定値の80-90%にまで下がると、電圧源コンバータはブロックされる可能性があります。さらに、ケーブル、コンバータキャパシタ、およびDCフィルタを含むDCシステムにおける容量インピーダンスの存在は、システムの挙動と障害管理に複雑さを加えます。
