Thách thức chính của hệ thống điện áp trực lưu (HVDC) với bảo vệ và chuyển mạch

Dòng điện một chiều bị lỗi không có điểm cắt tự nhiên
Dòng điện một chiều bị lỗi không có điểm cắt tự nhiên. Điều này gây ra vấn đề vì tất cả các cầu chì một chiều cơ học đều dựa vào điểm cắt tự nhiên để ngắt cung điện.

Độ cản giảm trong đường dây một chiều
Độ cản trong đường dây một chiều thấp hơn đáng kể. Điều này có nghĩa là cường độ dòng điện lỗi trong hệ thống một chiều cao hơn nhiều, và mức điện áp trên toàn bộ lưới điện thấp hơn.

Khó khăn trong việc xác định vị trí lỗi
Do độ cản thấp, việc xác định vị trí lỗi trong lưới điện một chiều trở nên khó khăn hơn.

Thành phần dựa trên bán dẫn trong lưới điện một chiều
Các thành phần dựa trên bán dẫn trong lưới điện một chiều - như Bộ Chuyển Đổi Nguồn Điện Áp (VSCs), bộ chuyển đổi DC/DC và cầu chì DC - có hằng số nhiệt rất nhỏ và khả năng chịu dòng điện quá tải rất thấp.

Chi phí cao của thành phần bán dẫn
Vì chi phí cao của các thành phần bán dẫn, có yêu cầu rất cao để làm sạch lỗi DC trong thời gian rất ngắn, khiến việc hoạt động nhanh chóng của hệ thống bảo vệ trở nên quan trọng.

Sụt áp và chặn bộ chuyển đổi
Nếu điện áp DC giảm xuống khoảng 80-90% giá trị định mức, bộ chuyển đổi nguồn điện áp sẽ bị chặn.

Độ cản dung trong hệ thống DC
Nhiều hệ thống DC bao gồm cáp với độ cản dung song song đáng kể. Ngoài ra, tụ điện ở phía DC của bộ chuyển đổi và bộ lọc DC cũng giới thiệu thêm độ cản dung.

Tóm tắt
Việc thiếu điểm cắt tự nhiên trong dòng điện lỗi DC tạo ra những thách thức đáng kể cho các cầu chì DC cơ học, vốn phụ thuộc vào đặc điểm này để ngắt cung điện. Độ cản giảm trong đường dây DC dẫn đến cường độ dòng điện lỗi cao hơn và mức điện áp lưới điện thấp hơn, làm cho việc xác định vị trí lỗi trở nên khó khăn hơn. Các thành phần dựa trên bán dẫn trong lưới điện DC, như VSCs, bộ chuyển đổi DC/DC và cầu chì DC, có dung lượng nhiệt hạn chế và tỷ lệ dòng điện quá tải thấp, đòi hỏi phải làm sạch lỗi nhanh chóng để tránh hư hỏng. Do chi phí cao của các thành phần này, việc hệ thống bảo vệ hoạt động nhanh chóng và hiệu quả là điều cần thiết. Nếu điện áp DC giảm xuống 80-90% giá trị định mức, bộ chuyển đổi nguồn điện áp có thể bị chặn. Hơn nữa, sự hiện diện của độ cản dung trong hệ thống DC, bao gồm cáp, tụ điện của bộ chuyển đổi và bộ lọc DC, làm phức tạp hành vi và quản lý lỗi của hệ thống.