Concept analysis for High-Voltage Direct-Current circuit breakers for application in a network of HVDC transmission

Konzeptanalyse für Hochspannungsgleichstrom-Übertragungsschalter für die Anwendung in einem HGÜ Übertragungsnetz

  • For several decades HVDC technology was used primarily for point-to-point bulk power transmission. Although multiterminal HVDC systems are very few in number, it is expected that multiple HVDC links may be interconnected into HVDC transmission grid. Since every meshed grid requires reliable protection solution, an HVDC circuit breaker must be developed and introduced. This thesis focuses on the performance evaluation of different HVDC circuit breaker concepts. The performance evaluation study is carried out by means of numerical simulations. The obtained quantitative results describe capabilities and limitations of different HVDC circuit breaker concepts as well as the reaction of HVDC network on switching operations. Different converter protection measures and in particular application of fault current limiter were considered, too. Based on the research findings, a number of recommendations for HVDC circuit breaker development are given and suggestions for further research activities are presented.
  • Seit mehreren Jahrzehnten wurde die HGÜ-Technologie hauptsächlich für die Punkt-zu-Punkt Übertragung der großen Strommengen verwendet. Obwohl multiterminale HGÜ-Systeme nicht zahlreich vertreten sind, wird erwartet, dass mehrere HGÜ-Leitungen in HGÜ-Netz verbunden werden können. Da jedes vermaschte Stromnetz zuverlässige Schutzlösung erfordert, muss ein HGÜ-Leistungsschalter entwickelt und eingesetzt werden. Diese Doktorarbeit konzentriert sich auf die Leistungsbewertung der verschiedenen HGÜ-Leistungsschalterkonzepte. Die Leistungsbewertungsstudie wird durch numerische Simulationen durchgeführt. Die erhaltenen quantitativen Ergebnisse beschreiben Möglichkeiten und Grenzen der verschiedenen HGÜ-Leistungsschalterkonzepte sowie die Gegenwirkung des HGÜ-Netzwerkes auf Schaltvorgänge. Verschiedene Umrichter-Schutzmaßnahmen und insbesondere Anwendung der Strombegrenzer wurden auch untersucht. Auf Grundlage der Forschungsergebnisse werden eine Reihe von Empfehlungen für die Entwicklung des HGÜ-Leistungsschalters gegeben und Anregungen fürSeit mehreren Jahrzehnten wurde die HGÜ-Technologie hauptsächlich für die Punkt-zu-Punkt Übertragung der großen Strommengen verwendet. Obwohl multiterminale HGÜ-Systeme nicht zahlreich vertreten sind, wird erwartet, dass mehrere HGÜ-Leitungen in HGÜ-Netz verbunden werden können. Da jedes vermaschte Stromnetz zuverlässige Schutzlösung erfordert, muss ein HGÜ-Leistungsschalter entwickelt und eingesetzt werden. Diese Doktorarbeit konzentriert sich auf die Leistungsbewertung der verschiedenen HGÜ-Leistungsschalterkonzepte. Die Leistungsbewertungsstudie wird durch numerische Simulationen durchgeführt. Die erhaltenen quantitativen Ergebnisse beschreiben Möglichkeiten und Grenzen der verschiedenen HGÜ-Leistungsschalterkonzepte sowie die Gegenwirkung des HGÜ-Netzwerkes auf Schaltvorgänge. Verschiedene Umrichter-Schutzmaßnahmen und insbesondere Anwendung der Strombegrenzer wurden auch untersucht. Auf Grundlage der Forschungsergebnisse werden eine Reihe von Empfehlungen für die Entwicklung des HGÜ-Leistungsschalters gegeben und Anregungen für weitere Forschungsaktivitäten vorgestellt.show moreshow less

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Metadaten
Author: Bonkarev, Maxim
URN:urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-35459
Referee / Advisor:Prof. Dr.-Ing. Schwarz, Harald
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Year of Completion:2015
Date of final exam:2015/04/14
Release Date:2015/08/31
Tag:Fehlerschutzmethoden; HGÜ-Leistungsschalter; Multiterminale HGÜ; Netzwerkreaktion; Simulationsbasierte Leistungsbewertung
Fault protection methods; HVDC circuit breaker; Multi-terminal HVDC; Network response; Simulation-based performance evaluation
GND Keyword:Fehlererkennung; Hochspannungsgleichstromübertragung; Leistungsschalter; Netzschutz; Vermaschtes Netz
Institutes:Fakultät 3 Maschinenbau, Elektro- und Energiesysteme / FG Energieverteilung und Hochspannungstechnik
Institution name at the time of publication:Fakultät für Maschinenbau, Elektrotechnik und Wirtschaftsingenieurwesen (eBTU) / LS Energieverteilung und Hochspannungstechnik
Licence (German):Keine Lizenz vergeben. Es gilt das deutsche Urheberrecht.