Nadew Belda

Belda

Nadew Belda, M.Sc.

+31 621640336

Arbeitsgebiet(e)

  • External PhD candidate, Innovation Engineer, KEMA Laboratories, DNV GL - Energy

Motivation

Bereits heutzutage wird Energie mit Hilfe von HVDC-Technik übertragen. Besonders zur Überbrückung längerer Übertragungsstrecken ist die DC-Technik eine bevorzugte Methode. Auch bei für die Energieübertragung von Off-Shore Windparks, welche weiter als 80 km von Land entfernt sind, hat sich die DC-Technik zur einzigen Option entwickelt. Bisher sind jedoch nur Punkt-zu-Punkt Übertragungsstrecken im Einsatz. Der nächste Schritt stellt eine Vernetzung der Punkt.zu-Punkt Übertragung dar, denn nur ein Netz kann Sicherheit, Zuverlässigkeit und effektive Nutzung der Ressourcen bieten. Mit Ausnahme von zwei chinesischen Projekten wurde die Vernetzung von DC Übertragungsstrecken nie verwirklicht. Zur Verwirklichung von DC-Netzen gibt es also noch einige technischen und wirtschaftliche Hürden zu bewältigen.

Eines der größten technischen Probleme ist ein schneller, zuverlässiger und technisch auf Funktion geprüfter HVDC-Leistungsschalter. Um diesem Problem zu begegnen gibt es von vielen Herstellern unterschiedliche Ansätze in der Entwicklung von HVDC-Leistungsschalter Prototypen. Da es bisher noch keine HVDC-Leistungsschalter kommerziell zu erwerben gibt, gibt es auch keine definierten Anforderungen welche ein solcher Schalter erfüllen muss. Daher gibt es auch keine internationalen Normen zur Überprüfung, keine Prüfmethode und kein Verfahren um einen HVDC-Leistungsschalter zu prüfen.

Zielsetzung

Die Prüfanforderrungen für einen HVDC-Leistungsschalter unterscheiden sich stark von einem HVAC-Leistungsschalter. Im Gegensatz zu einem HVAC-Leistungsschalter liegt die Isolationsspannung gleichzeitig mit dem Hauptstrom am HVDC-Leistungsschalter an, dies führt zu Notwendigkeit eines Energieaufnahmeelements.

Waveform

Die erste Hauptaufgabe in diesem Projekt ist, die Untersuchung der Prüfanforderungen an einen HVDC-Leistungsschalter basierend auf transienten Studien an einem hypothetischen HVDC-Netz. Basierend auf diesen Ergebnissen soll eine Prüfumgebung und Prüfmethode entwickelt werden, in welcher ein Prüfkreis getestet wird. Weiter sollen unterschiedliche Gleichstromschaltkonzepte getestet werden. Anhand dieser Tests sollen die Prüfbedingungen definiert werden. Zusätzlich werden die unterschiedlichen Belastungsparameter für einen HVDC-Leistungsschalter beurteilt.

Test Circuit

In einem nächsten Schritt werden verschiedene Prototypen auf ihre Machbarkeit untersucht. Weiter wird die festgelegte Prüfumgebung für die Tests an HVDC-Leistungsschaltern verwirklicht und getestet. Hauptaufgabe ist, die Prüfumgebung so zu definieren, dass die Anforderungen von der Infrastruktur eines Hochspannungsprüflabores abgedeckt werden kann.

Zusätzlich soll der Prüfkeis dazu genutzt werden, die einzelnen Komponenten, wie z.B. die Vakuumschaltröhre oder den Ableiter, auf ihre Belastbarkeit zu testen. Betrachtet wird die elektrische sowie die thermische Belastung der Komponenten, ebenso werden auch die Versager analysiert, mit dem Ziel die Anforderungen an die Prüfumgebung zu verbessern. Übergeordnetes Ziel soll sein, eine definierte Laborumgebung für HVDC-Leistungsschalter, zu geben.

Konzept

Die Arbeit in diesem Projekt ist Teil des EU finanzierten Projekts PROMOTioN (Progress on Meshed HVDC Offshore Transmission Networks), neben der EU sind auch Hersteller von HVDC-Leistungsschaltern Teil der Projektgruppe. Ziel ist die Entwicklung eines Prüfkreises zum Testen verschiedener HVDC-Schaltkonzepte, welche von den Projektpartnern bereitgestellt werden. Vor den eigentlichen Tests der HVDC-Leistungsschalter, wird ein Prüfkreis mit Hilfe eines Prototypschalters verifiziert. Dies dient der Kontrolle der bereitgestellten Belastungen durch den Prüfkreis. Folgend werden diverse HVDC-Schaltkonzepte in den Prüfkreis integriert und auf ihre Funktion sowie Leistungsgrenzen untersucht.

Veröffentlichungen

2018

1. N. A. Belda, C. A. Plet, R. P.P. Smeets, “Full-Power Test of HVDC Circuit-Breakers with AC Short-Circuit Generators Operated at Low Power Frequency”, IEEE Transaction on Power Delivery, under review

2. N. A. Belda, C. A. Plet, R. P.P. Smeets, “Analysis of Faults in Multiterminal HVDC Grid for Definition of Test Requirements of HVDC Circuit Breakers”, IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 33, no. 1, pp. 403 – 411, 2018.

3. N. A. Belda, C. A. Plet, R. P. P. Smeets, R. Nijman, S. Tokoyoda, K. Tahata, F. Page, H. Ito, C. Spallarossa “Full Power Short-circuit Tests of HVDC Circuit Breakers using AC Generators Operated at Reduced Power Frequency”, CIGRE Paris Session 47, paper no. A3-115, 2018

2017

4. N. A. Belda and R. P. P. Smeets, „Test Circuits for HVDC Circuit Breakers,“ IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 32, no. 1, pp. 285-293, 2017.

5. N. A. Belda, R. P. P. Smeets, C. A. Plet and R. Nijman, „Stress Analysis of HVDC Circuit Breakers for Defining Test Requirements and its Implementation,“ in CIGRE Colloquium, Winnipeg, Canada, 2017

2016

6. N. A. Belda, R. P. P. Smeets, S. Tokoyoda, and H. Ito, “Testing of HVDC circuit breakers,” CIGRE Paris Session 46, paper no. A3-109, 2016.

2015

7. R. P. P. Smeets, N. A. Belda, R. Scharrenberg, A. Yanushkevich, “Design of Test-Circuits for HVDC Circuit Breakers”, 3rd International Conference on Electric Power Equipment–Switching Technology, 2015, (ICEPE–ST 2015), Oct. 25-28, Busan, Korea, 2015

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