Principais desafios do HVDC com proteção e comutação

A Corrente de Falha em CC Não Tem Um Zero Natural
A corrente de falha em corrente contínua (CC) não tem um zero natural. Isso apresenta um problema, pois todos os disjuntores mecânicos de CC dependem do zero natural para interromper o arco elétrico.

Impedância Reduzida nas Linhas de CC
A impedância nas linhas de CC é significativamente menor. Isso significa que a magnitude das correntes de falha durante as falhas em CC é muito maior, e os níveis de tensão em toda a rede são menores.

Dificuldade em Localizar Falhas
Devido à baixa impedância, é mais desafiador localizar falhas em uma rede de CC.

Componentes Baseados em Semicondutores em Redes de CC
Componentes baseados em semicondutores em redes de CC, como Conversores de Fonte de Tensão (VSCs), conversores DC/DC e disjuntores de CC, têm constantes térmicas muito pequenas e capacidades de sobrecorrente nominal muito baixas.

Alto Custo dos Componentes de Semicondutores
Dado o alto custo dos componentes de semicondutores, há uma alta exigência para limpar as falhas em CC dentro de um tempo muito curto, tornando crucial a operação rápida dos sistemas de proteção.

Queda de Tensão e Bloqueio do Conversor
Se a tensão de CC cair para cerca de 80-90% do seu valor nominal, o conversor de fonte de tensão será bloqueado.

Impedância Capacitiva em Sistemas de CC
Muitos sistemas de CC envolvem cabos com impedância capacitiva paralela significativa. Além disso, capacitores no lado de CC dos conversores e filtros de CC introduzem ainda mais capacitância.

Resumo
A falta de um zero natural na corrente de falha em CC apresenta desafios significativos para os disjuntores mecânicos de CC, que dependem dessa característica para interromper os arcos. A redução da impedância nas linhas de CC leva a maiores magnitudes de corrente de falha e níveis de tensão da rede mais baixos, tornando a localização de falhas mais difícil. Componentes baseados em semicondutores em redes de CC, como VSCs, conversores DC/DC e disjuntores de CC, têm capacidade térmica limitada e baixas classificações de sobrecorrente, necessitando de uma limpeza rápida de falhas para evitar danos. Dado o alto custo desses componentes, é essencial que os sistemas de proteção operem rapidamente e de forma eficiente. Se a tensão de CC cair para 80-90% do seu valor nominal, os conversores de fonte de tensão podem ser bloqueados. Além disso, a presença de impedância capacitiva em sistemas de CC, incluindo cabos, capacitores de conversores e filtros de CC, adiciona complexidade ao comportamento do sistema e à gestão de falhas.