Hoofduitdagingen van HVDC met bescherming en schakelen

DC-stroomonderbreking heeft geen natuurlijk nulpunt
DC-stroomonderbreking heeft geen natuurlijk nulpunt. Dit vormt een probleem omdat alle mechanische DC-stroomschakelaars afhankelijk zijn van het natuurlijke nulpunt om de stroomboog te onderbreken.

Verlaagde impedantie in DC-lijnen
De impedantie in DC-lijnen is aanzienlijk lager. Dit betekent dat de grootte van de stroomonderbrekingen tijdens DC-storingen veel hoger is, en de spanning over het hele netwerk lager.

Moeilijkheid bij het lokaliseren van storingen
Vanwege de lage impedantie is het moeilijker om storingen in een DC-netwerk te lokaliseren.

Semi-geleider gebaseerde componenten in DC-netwerken
Semi-geleider gebaseerde componenten in DC-netwerken, zoals Spanningsbronconverters (VSC's), DC/DC-converters en DC-stroomschakelaars, hebben zeer kleine thermische constanten en een zeer lage toegestane overstroomcapaciteit.

Hoge kosten van semi-geleidercomponenten
Gezien de hoge kosten van semi-geleidercomponenten, is er een hoge eis om DC-storingen binnen een zeer korte tijd te verhelpen, waardoor het snelle werken van beschermingssystemen cruciaal is.

Spanningsdaling en converter blokkering
Als de DC-spanning daalt tot ongeveer 80-90% van de nominale waarde, wordt de spanningsbronconverter geblokkeerd.

Capacitieve impedantie in DC-systemen
Veel DC-systemen bevatten kabels met aanzienlijke parallelle capacitieve impedantie. Daarnaast brengen condensatoren aan de DC-kant van converters en DC-filters extra capaciteit met zich mee.

Samenvatting
Het ontbreken van een natuurlijk nulpunt in DC-stroomonderbrekingen stelt significante uitdagingen voor mechanische DC-stroomschakelaars, die deze eigenschap nodig hebben om boogonderbrekingen te realiseren. De verminderde impedantie in DC-lijnen leidt tot hogere stroomgrootten en lagere netwerkspanningen, waardoor het lokaliseren van storingen moeilijker wordt. Semi-geleider gebaseerde componenten in DC-netwerken, zoals VSC's, DC/DC-converters en DC-stroomschakelaars, hebben beperkte thermische capaciteit en lage overstroomwaarden, wat noodzakelijk maakt dat storingen snel worden opgelost om schade te voorkomen. Gezien de hoge kosten van deze componenten, is het essentieel dat beschermingssystemen snel en efficiënt werken. Als de DC-spanning daalt tot 80-90% van de nominale waarde, kunnen spanningsbronconverters worden geblokkeerd. Bovendien brengt de aanwezigheid van capacitieve impedantie in DC-systemen, inclusief kabels, convertercondensatoren en DC-filters, complexiteit met zich mee in het gedrag van het systeem en het beheer van storingen.