تحلیل و طبقه بندی خطاهای DC در سیستم های انتقال HVDC

با افزایش تقاضا برای انتقال توان الکتریکی در فواصل طولانی و رشد منابع انرژی تجدیدپذیر، استفاده از سیستم های جریان مستقیم با ولتاژ بالا (HVDC) به عنوان جایگزینی مناسب برای سیستم های جریان متناوب با ولتاژ بالا (HVAC) گسترش یافته است. سیستم های HVAC به دلیل تلفات زیاد، نیاز به جبران توان راکتیو و دشواری در کنترل جریان برای انتقال توان در فواصل طولانی مناسب نیستند. در مقابل، سیستم های HVDC با تلفات کمتر، کنترل دقیق توان و قابلیت اتصال به شبکه های AC ضعیف عملکرد بهتری دارند. در مراحل اولیه سیستم های HVDC مبتنی بر مبدل منبع جریان (CSC) بودند که از تریستور استفاده می کردند و توان بالایی داشتند اما به دلیل نیاز به فیلترهای بزرگ و عدم قابلیت خاموش سازی دچار محدودیت بودند. با توسعه فناوری نیمه هادی ها، مبدل های منبع ولتاژ (VSC) با استفاده از ترانزیستورهای IGBT معرفی شدند که امکان کنترل سریع تر، حفظ ولتاژ DC ثابت و عملکرد پایدارتر را فراهم کردند. با وجود این مزایا، سیستم های HVDC مبتنی بر VSC نسبت به خطاهای DC بسیار حساس هستند. خطاهایی مانند خطای خط به خط، خط به زمین و دو خط به زمین موجب افزایش سریع جریان تخلیه خازن ها و بروز آسیب در تجهیزات می شوند. برای حفاظت از این سیستم ها، روش های مختلفی مانند حفاظت دیفرانسیل، تحلیل موجک، بررسی سیگنال های گذرا، روش موج رونده، استفاده از کلیدهای مدار DC و راکتورهای محدودکننده جریان توسعه یافته اند. این روش ها با افزایش سرعت تشخیص و دقت در مکان یابی خطا به بهبود پایداری و کاهش خسارت کمک می کنند. در نهایت، با توسعه شبکه های چند ترمیناله و ترکیب فناوری های نوین، حفاظت سیستم های HVDC به عنوان راهکاری موثر و پایدار برای انتقال انرژی در آینده مطرح هستند.

کلیدواژه ها:

مبدل منبع ولتاژ ، HVDC ، خطاهای DC ، حفاظت سیستم ، شبکه چند ترمیناله