Selected Aspects of Short-Circuits in the DC Circuit of HVDC Systems in Transistor (VSC) and Thyristor (LCC) Technologies

• Autorzy: Kosmecki Michał , Madajewski Krzysztof

Identyfikatory

DOI

10.12736/issn.2330-3022.2019202

Warianty tytułu

PL

Wybrane aspekty zwarć w obwodzie prądu stałego układów HVDC w technologii tranzystorowej (VSC) i tyrystorowej (LCC)

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The article addresses the problem of short-circuits in DC circuits of high voltage direct current (HVDC) transmission systems. The current state of HVDC technology development, including achievable parameters of semiconductor components, relevant for short-circuit strength, are presented. The differences between voltage source converter (VSC HVDC) topologies are described from the perspective of affecting the possibilities of switching off short-circuit currents and the results of simulation tests for selected topologies are presented. Responses of a system with a cable and overhead line to ground-fault of one or both poles are analysed and compared. The results of the analysis have shown that short-circuits in the DC circuits of a VSC HVDC system cause a rapid and very significant increase in the short-circuit current, which imposes high requirements on DC breakers that are starting to appear in field applications.

PL

W artykule podjęto problem zwarć w obwodach DC układów przesyłowych prądu stałego na wysokim napięciu (HVDC). Przedstawiono aktualny stan rozwoju technologii HVDC, w tym osiągalne parametry elementów półprzewodnikowych, istotne z punktu widzenia wytrzymałości zwarciowej. Opisano różnice w topologiach przekształtników układów tranzystorowych (VSC HVDC) wpływające na możliwości wyłączania prądów zwarciowych oraz przedstawiono wyniki badań symulacyjnych dla wybra- nych z nich. Poddano analizie i porównano odpowiedzi układu z linią kablową i napowietrzną na zwarcie jednego bieguna lub obu biegunów do ziemi. Wyniki analiz pokazały, że zwarcia w obwodach prądu stałego układu VSC HVDC powodują szybki i bardzo znaczny wzrost prądu zwarciowego, co narzuca duże wymagania na wyłączniki DC, które dopiero zaczynają być w praktyce stosowane.

Słowa kluczowe

EN

direct current transmission system; HVDC; VSC; LCC; direct current; short-circuit; DC switch

PL

układ przesyłowy prądu stałego; HVDC; VSC; LCC; prąd stały; zwarcie; wyłącznik DC

• Wydawca: ENERGA SA
• Czasopismo: Acta Energetica
• Rocznik: 2019
• Tom: nr 2
• Strony: 20--28
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rsy.

Twórcy

autor

Kosmecki Michał

• Gdańsk Branch of the Institute of Power Engineering, Research Institute

autor

Madajewski Krzysztof

• Gdańsk Branch of the Institute of Power Engineering, Research Institute

Bibliografia

• 1. Rauhala T. et al., Assessment of Nordic HVDC operation and maintenance practices on reliability and availability of HVDC systems, CIGRE 2018, Paris, paper No. B4-105.
• 2. Rahimo M. et al., Power Semiconductor Technology Advancements for Enabling Next Generation Grid Systems, CIGRE 2018, Paris, paper No. B4-305.
• 3. 640 kV XLPE HVDC cable system [online], https://www.nkt.com/fileadmin/user_upload/nkt_com/Catalogs_brochures/640kV_XLPE_ LR.pdf [access: 10.08.2019].
• 4. Kosmecki M., Praca układu przesyłowego prądu stałego (HVDC) w warunkach obniżonej mocy zwarciowej [Operation of the direct current transmission system (HVDC) in conditions of reduced short-circuit power], International Scientific Conference “Current Problems in Power Engineering” APE ’09, Jurata 2009.
• 5. Vinothkumar K. et al., Design Aspects of MTDC Grids with Integration of Renewable Energy Sources, CIGRE 2018, Paris, paper No. B4-131.
• 6. Hingorani N., Gyugyi L., Understanding FACTS, IEEE Press, 2000.
• 7. Basler T. et al., Surge current capability of IGBTs, International Multi-Conference on Systems, Signals and Devices, SSD 2012, Chemnitz.
• 8. Magg T.G. et al., Zambezi (previously Caprivi) Link HVDC Interconnector: Review of Operational Performance in the First Five Years, CIGRE 2016, Paris, paper No. B4-108.
• 9. Ruffing P. et al., A novel DC Fault Blocking Concept for Full-Bridge Based MMC Systems with Uninterrupted Reactive Supply to the AC Grid, CIGRE 2018, Paris, paper No. B4-127.
• 10. Madajewski K., System przesyłowy prądu stałego (HVDC) Polska – Szwecja [The Poland-Sweden HVDC system], Automatyka Elektroenergetyczna, No. 1, 2000.
• 11. Franck C.M., HVDC Circuit Breakers: A Review Identifying Future Research Needs, IEEE Transaction on Power Delivery, Vol. 26, No. 2, 2011.
• 12. Hafner J., Jacobson B., Proactive Hybrid HVDC Breakers-A key innovation for reliable HVDC grids, CIGRE 2011, Bologna, paper No. 0264.
• 13. Tang G. et al., Development of 500kV modular cascaded hybrid HVDC breaker for DC grid applications, CIGRE 2018, Paris, paper No. A3-105.
• 14. Tang G. et al., Characteristic of system and parameter design on key equipment for Zhangbei DC grid, CIGRE 2018, Paris, paper No. B4-121.
• 15. Yingjie W. et al., A DC Short-Circuit Fault Ride Through Strategy of MMC-HVDC Based on the Cascaded Star Converter, Energies, No. 11(8), 2018.