Główne wyzwania związane z ochroną i przełączaniem w systemach HVDC
Prąd uszkodzeniowy w obwodzie stałoprądowym nie ma naturalnego przejścia przez zero
Prąd uszkodzeniowy w obwodzie stałoprądowym nie ma naturalnego przejścia przez zero. To stanowi problem, ponieważ wszystkie mechaniczne wyłączniki obwodów stałoprądowych polegają na naturalnym przejściu przez zero, aby przerwać łuk przepływu prądu.
Zmniejszona impedancja w liniach DC
Impedancja w liniach DC jest znacznie niższa. Oznacza to, że amplituda prądów uszkodzeniowych podczas uszkodzeń DC jest znacznie wyższa, a poziomy napięcia w całym sieci są niższe.
Trudności w lokalizacji uszkodzeń
Ze względu na niską impedancję, lokalizacja uszkodzeń w sieci DC jest bardziej skomplikowana.
Komponenty oparte na półprzewodnikach w sieciach DC
Komponenty oparte na półprzewodnikach w sieciach DC, takie jak konwertery źródła napięcia (VSC), konwertery DC/DC i wyłączniki DC, mają bardzo małe stałe cieplne i bardzo niskie dopuszczalne przeciążenia prądem.
Wysoki koszt komponentów półprzewodnikowych
Biorąc pod uwagę wysoki koszt komponentów półprzewodnikowych, istnieje duże wymaganie, aby usuwać uszkodzenia DC w bardzo krótkim czasie, co czyni szybkie działanie systemów ochronnych kluczowym elementem.
Spadek napięcia i blokowanie konwertera
Jeśli napięcie DC spadnie do około 80-90% wartości nominalnej, konwerter źródła napięcia zostanie zablokowany.
Impedancja pojemnościowa w systemach DC
Wiele systemów DC obejmuje kable o znacznej równoległej impedancji pojemnościowej. Dodatkowo, kondensatory po stronie DC konwerterów i filtry DC wprowadzają dodatkową pojemność.
Podsumowanie
Brak naturalnego przejścia przez zero w prądach uszkodzeniowych DC stanowi istotne wyzwanie dla mechanicznych wyłączników obwodów DC, które polegają na tej cechce, aby przerwać łuki. Zmniejszona impedancja w liniach DC prowadzi do wyższych amplitud prądów uszkodzeniowych i niższych poziomów napięcia w sieci, co utrudnia lokalizację uszkodzeń. Komponenty oparte na półprzewodnikach w sieciach DC, takie jak VSC, konwertery DC/DC i wyłączniki DC, mają ograniczoną pojemność termiczną i niskie dopuszczalne przeciążenia prądem, co wymaga szybkiego usuwania uszkodzeń, aby uniknąć uszkodzeń. Biorąc pod uwagę wysoki koszt tych komponentów, kluczowe jest, aby systemy ochronne działały szybko i efektywnie. Jeśli napięcie DC spadnie do 80-90% wartości nominalnej, konwertery źródła napięcia mogą być zablokowane. Ponadto, obecność impedancji pojemnościowej w systemach DC, w tym kabli, kondensatorów konwerterów i filtrów DC, dodaje złożoności zachowaniu systemu i zarządzaniu uszkodzeniami.
