基于MOSFET的限流式固态断路器及其过电压抑制

针对低压交流场合,对基于功率MOSFET的限流式固态断路器关断过程中的开关管两端电压、主电路中电流变化规律进行详细的理论分析,并提出一种过电压抑制电路,在分析其工作原理的基础上,给出电路参数选择的理论依据。最后,研制一台额定输入电压为220V、限流值为150A的基于MOSFET并联的固态断路器,并进行实验验证。对研发应用在低压交流场合的限流式固态断路器起到较好的理论指导作用。     

固态断路器过电压分析

固态断路器是基于电力电子元件的新型无触点开关器件,具有体积小、使用寿命长、动作速度快等特点,能够在故障电流上升到危害电力设备前就能将故障线路切断。固态断路器的快速动作以及高截流的特性使得其在开断时,固态断路器的两端以及所在线路上的其它电力设备都将承受操作过电压。本文分析了固态断路器在10kV配电网环境中过电压的产生的原因及大小,对集中参数过电压等效模型进行理论推导,并应用仿真软件对分布式参数等效模型进行仿真,以验证集中参数等效模型在分析固态断路器过电压的有效性。     

真空断路器的操作过电压及抑制

分析了真的路器操作过电压产生原因,探讨了限制操作过电压的方法。     

真空断路器操作过电压的产生机理及抑制措施

结合真空断路器灭弧特性,分析了真空断路器产生操作过电压的机理及特点,并提出了抑制真空断路器操作过电压的措施.     

真空断路器开断电动机产生过电压及其抑制

本文主要分析真空断路器断开电动机发生高频重燃过电压与三相同时截流产生过电压的机理及其抑制。     

真空断路器开断电动机产生过电压及其抑制

本文主要分析真空断路器断开电动机发生高频重燃过电压与三相同时截流产生过电压的机理及其抑制     

真空断路器断开小电感电流产生截流过电压的抑制分析

阐述了真空断路器断开小电感电流时产生截流过电压的原理，介绍并分析了目前采用的5种抑制截流过电压的措施。     

基于IGBT的固态断路器开断策略研究

根据IGBT关断不同电流时工作区的变化,通过栅极电阻控制其开断特性。在开断短路电流时,采用较大的栅极电阻,从而抑制开断过电压,其他情况下采用较小的栅极电阻,以保证开断速度。在Saber环境下,通过单相10 kV固态断路器开断过载电流和短路电流两种工况,验证了所提开断策略的可行性及其抑制开断过电压的效果。本研究为开发适用于FREEDM等高压微网的固态断路器提供了新思路。     

基于IGBT的固态断路器开断策略研究

根据IGBT关断不同电流时工作区的变化,通过栅极电阻控制其开断特性。在开断短路电流时,采用较大的栅极电阻,从而抑制开断过电压,其他情况下采用较小的栅极电阻,以保证开断速度。在Saber环境下,通过单相10kV固态断路器开断过载电流和短路电流两种工况,验证了所提开断策略的可行性及其抑制开断过电压的效果。本研究为开发适用于FREEDM等高压微网的固态断路器提供了新思路。     

抑制真空断路器操作过电压的有效措施

文章从可行性、安全性和可靠性方面出发对采用氧化锌避雷器和R—C阻容吸收器抑制真空断路器的截流过电压进行了分析比较,认为采用R—C吸收器是最可靠和有效的措施。     

短路故障下直流固态断路器缓冲电路的设计

在低压直流微电网发生短路故障时,直流固态断路器(Solid-state circuit breaker, SSCB)可以快速有效地将故障区域隔离,然而它自身的安全可靠性依赖于缓冲电路。由于SSCB上的缓冲电路的侧重点是过电压抑制能力和故障能量的快速吸收,而不是减少缓冲电路的损耗,所以不能直接使用适用于变换器器件的传统缓冲电路设计方法。因此,提出一种拥有过电压抑制能力的SSCB缓冲电路的设计方法。针对放电阻止型RCD缓冲电路进行保护动作后缓冲机理分析,选定三种性能指标并给出详细的参数设计步骤,然后选定工况计算出合适的缓冲参数。最后通过实验验证了上述分析结果的正确性和放电阻止型缓冲电路的有效性。     

两起多重雷击引起的220 kV断路器断口瓷套外闪的分析

介绍了两起因线路多重雷击引起的220 kV断路器断口瓷套外闪的事故发生的过程和原因分析,据此,建议在变电所线路的出线安装线路避雷器限制开断状态的断路器断口的过电压.     

DC interruption characteristic of vacuum circuit breaker

A high‐speed vacuum circuit breaker (HSVCB) has been investigated. HSVCB makes high‐frequency current superimposed on a fault current so that the current is forced to be zero and is interrupted. Its interruption performance is considered to be dependent on the rate of change of the current (di/dt). As a fundamental research, we investigated the di/dt– dv/dt characteristics and the insulation recovery characteristic after interrupting the counter‐pulse current for various contact materials of AgWC, CuW, and CuCr. The results revealed that the case where the gap length is larger is better in a current interruption performance. Moreover, it was found that di/dt is not dependent on the insulation recovery characteristics, but the magnitude of interruption current is of great influence. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 161(1): 17– 25, 2007; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20362     

泗泾站装设500 kV高压串联电抗器的过电压分析

在500 kV系统中装设串联电抗器可以在不改变电网结构、不影响潮流分布和电网稳定性的条件下有效地限制系统短路电流水平,从而确保断路器的正常运行.论述了上海500 kV电网安装高压串联电抗器的必要性,结合500 kV泗泾-黄渡线路串抗工程,对相关的过电压课题进行了分析,并提出了相应的建议.     

剩余电流动作断路器的分级保护及延时型剩余电流动作断路器

简述剩余电流动作断路器应用于低压配电系统中,对因防止配电线路及用电设备因绝缘损坏发生对地短路而导致的事故问题,以多层住宅的配电线路为例作了具体的分析,介绍了剩余电流动作断路器的使用和匹配(电流、时间)等方面的保护特性。     

基于级联常通型SiC JFET的快速中压直流固态断路器设计及实验验证

固态断路器(solid state circuit breaker, SSCB)是直流配电网中实现快速、无弧隔离直流故障的关键保护装置。首先提出了一种基于级联常通型碳化硅(silicon carbide, SiC)结型场效应晶体管(junction field effect transistor, JFET)的新型中压直流SSCB拓扑,直流故障发生时利用金属氧化物压敏电阻(metal oxide varistor, MOV)向SSCB主开关级联常通型SiC JFET器件的栅源极提供驱动电压,可快速实现直流故障保护。其次详细分析了SSCB关断和开通过程的运行特性,并提出了SSCB驱动电路关键参数设计方法。最后研制了基于3个级联常通型SiC JFET器件的1.5 kV/63 A中压SSCB样机,通过短路故障、故障恢复实验验证了设计方法的有效性。结果表明该SSCB关断250 A短路电流的响应时间约为20 s,故障恢复导通响应时间约为12 s,为中压直流SSCB的拓扑优化设计和级联常通型SiC JFET器件的动静态电压均衡性能提升提供了支撑。     

固态断路器技术的应用

在介绍固态断路器技术的发展及其在电力系统中的主要应用的基础上,总结了目前固态断路器的分类、特点、功能和结构。指出了固态断路器所使用的功率器件存在的均流、均压,通态功耗,动态过载与换流,故障电压、电流突变量实时检测,混合式断路器建模等问题是固态断路器研究与设计的技术难点,并针对这些问题提供了国内外固态断路器有关研究动态。     

Parametric analysis of the hybrid HVDC circuit breaker

The hybrid circuit breaker design offers a fast low-loss operation that can be of paramount importance for the development of future meshed HVDC systems. This paper summarizes the main results obtained from a parametric analysis based on a simplified representation of both the circuit breaker and the test system. The main goals are to investigate the operation of the new device when running as a fault-current limiter and find out the influence that some breaker and system parameters (e.g. prospective short-circuit current in the test system, operation time of the mechanical switch, cable length, fault position, rated voltage of arrester) can have on the overcurrents and overvoltages that will occur during breaker operation. The results derived from this study can be useful for choosing some breaker parameters and to lesser extent for improving the breaker design.     

一种具有限流能力的新型混合式高压直流断路器拓扑

受到高压直流断路器开断容量以及关断时间的限制,直流电网面临故障抑制与清除的难题。提出了一种具有限流能力的混合式高压直流断路器拓扑,通过在电流转移回路中引入限流装置,达到有效抑制故障电流目的。分析了该断路器的拓扑结构、工作原理,并给出了断路器关键参数的计算方法,最后,针对三端柔性直流输电系统应用,在PSCAD/EMTDC平台进行仿真验证。仿真结果表明相较于其他方案,该断路器在系统正常运行情况下的通态损耗小、动态特性好,出现故障时能够快速切除故障电流,满足多端柔性直流输电系统对故障电流的抑制要求。