基于晶闸管的混合型无弧高压直流断路器

伴随着高压直流输电工程日益增长,直流断路器作为直流线路中分断装置,也逐步受到了研究人员的关注,其能够促进多端直流及直流电网实现,推动可再生能源尤其是海上风电的开发。首先简要回顾了高压直流断路器研究状况,对现有方案进行了比较分析。随后提出了一种基于晶闸管的混合型无弧高压直流断路器,通过等效数学模型对工作阶段的电气参数和临界时刻进行了计算。最后以舟山5端直流系统电压200 kV为参照,利用PSCAD/EMTDC开展了断路器仿真研究,验证了理论分析的正确性以及所提断路器的可行性,并从技术和经济角度开展了性能分析。     

基于电容换流的限流型高压直流断路器

针对现有直流断路器存在的分断故障电流峰值高、通态损耗大、成本高以及机械开关电弧等问题,提出一种基于电容换流的限流型高压直流断路器(current-limiting high-voltage DC circuit breaker based on capacitor commutation,CC&CL-HDCCB)拓扑。正常运行时系统电流仅流过机械开关,导通损耗小;当进行故障开断操作时,投入电容进行充电,利用较高的电容电压提供电力电子器件的导通电压,使故障电流从机械开关支路转移,可用于高电压等级工况;换流支路与限流支路共同作用避免了故障电流的自然上升过程,有效降低了故障电流峰值。对断路器故障处理过程中的机械开关耐压和各支路电流等方面进行分析,给出了合理的元件参数和运行方式。最后利用PSCAD/EMTDC软件进行仿真验证,与相关断路器就故障电流峰值、避雷器吸能、电容电压等方面进行对比分析,验证了所提结构的合理性和经济性。     

三阶段电流转移混合型无弧直流断路器

针对高压直流电路存在开断困难的问题,提出了一种无弧直流断路器的拓扑结构。该拓扑结构采用三阶段的电流转移方案,解决了基于传统强迫关断原理的混合型断路器开断时,高速机械开关在打开瞬间有较大的反向恢复电压,需要给预充电电容另加充电电源的问题。通过等效数学模型对工作阶段的临界时刻进行数学计算以及对其推导的正确性进行仿真分析。分析结果表明,采用所提出的拓扑结构不但可以使机械开关无弧分断,而且分断速度较快。     

直流断路器的现状及发展

本文在分析直流输电技术特点的基础上,总结了目前直流输电对于直流断路器的基本要求;介绍了用于直流领域的断路器的种类,分析了其工作原理以及性能特点;简要综述了直流断路器国内外发展现状,并分析了直流断路器存在的主要技术问题,指出混合直流断路器是直流输电领域的直流断路器研究的主要方向。     

无弧限流式混合断路器

本文介绍一种名为混合限流式断路器（Ｈ－ＣＬＩＤ）的简化的直流／交流混合断路器。当主触头处于闭合位置时其两端的电压与机械式断路器为同一数量级,然而限流能力和电流分断能力却几乎与强迫换流的无触点晶闸管断路器相同。和可实现接通和分断功能的混合断路器相比,Ｈ－ＣＬＩＤ的设计却简化多了。在Ｈ－ＣＬＩＤ中使用了可更换触头,这样Ｈ－ＣＬＩＤ又相当于一个熔断器。开发了两个Ｈ－ＣＬＩＤ模型,一个为物理模型,其额定参     

新型无弧可通信直流开关的研究

提出了一种新型无弧可通信直流开关。采用改造过的交流接触器加上换流回路作为直流接触器的本体,并以单片机为核心,实现了主电路的无弧接通与分断控制。设计了适用于宽电压输入、交直流通用、高电压起动低电压保持的控制回路,实现了节能无声运行,极大提高了该开关的操作频率、使用寿命和性能指标。试验验证表明,该样机可靠性高、体积小、抗干扰能力强。     

新型组合式直流断路器拓扑及其性能分析

基于强迫换流原理的混合式直流断路器具有速动性良好、可低损耗经济运行的优点,但应用于大规模的柔性直流电网时造价高、经济性差。组合式直流断路器的拓扑,通过在换流站对应的每条母线上仅采用一个昂贵的主断部分,可以有效降低断路器的一次造价,但现有的组合式断路器在任一线路故障动作时存在主断开关接地过程,同时不具备对快速机械开关的失灵保护功能。为此,提出一种新型的组合式直流断路器拓扑,分别分析了其在正常运行时分闸、合闸,线路故障时分闸、重合闸与快速机械开关失灵时动作过程的工作原理,同时对新型组合式直流断路器拓扑的可靠性、适应性等问题进行了分析并给出相应的应对策略。最后在PSCAD/EMTDC软件上对所提组合式断路器的性能进行了仿真分析与验证。     

双电容混合型直流断路器

在混合型直流断路器的基础上采用电流转移法,针对高压直流系统短路故障问题提出了一种双电容混合型高压直流断路器的拓扑模型.不仅能让高速机械开关在零压零流的条件下安全无弧分断,附带自充电功能,而且可以大幅度降低单电容直流断路器分断时的反向充电电压,从而缩短了拓扑运行时间.对拓扑运行中的各个临界阶段进行数学公式推导,通过仿真验...     

无弧直流快速断路器及关键技术研究

无弧直流快速断路器主要由真空灭弧室、高速稳定操动机构、智能控制器构成,具有环保高效、安全可靠的优点。对直流断路器的熄弧原理、直流断路器发展、无弧直流快速断路器的关键技术进行研究。     

高压直流输电用无源型直流转换开关电弧电流特性研究

直流输变电系统用无源型高压直流转换开关是直流系统中的重要运行设备,其运行工况及工作特性极其特殊。笔者通过对高压直流转换开关工作原理及工况进行研究,并依据试验测得的断口电弧电流曲线的特征,对高压直流转换开关开断转换电流的电弧电流特性进行理论研究及分析,给出了电弧电流特性函数,指出高压直流转换开关开断的关键点是断口的弧阻小,变化率大,L1C1辅助支路频率高,才能开断较大的直流电流。     

一种提高高压直流断路器机械开关触发回路可靠性的方法

快速机械开关是高压直流断路器设备中的关键部件,在短路故障发生时,依靠其快速可靠的分断来转移故障电流,触发回路作为快速机械开关核心触发单元,其可靠性直接决定着整个断路器能否可靠运行。对此,从快速机械开关触发回路的可靠性着手,针对现有触发回路不足,研究提高触发回路可靠性的方法,以降低因触发回路异常导致快速机械开关失效的概率,进一步提升快速机械开关运行的可靠性,保障直流电网安全、可靠运行。     

低压直流断路器的设计和使用

根据直流电弧灭弧理论方法,分析了低压直流断路器的主要设计要点,包括多断口串联、触头导电系统、灭弧室、磁吹和气吹灭弧的设计.最后介绍了低压直流断路器的使用要求.     

电力开关中电弧的产生机理及其灭弧措施

电弧作为气体放电的一种形式,在工业中既有有利的一面,也有危害的一面。本文就高压开关触头间电弧的产生机制及电弧熄灭的方式进行了总结与分析,以使人们对电弧的危害有更加清楚的认识,为今后预防电力开关电弧故障提供参考。     

基于电力电子复合开关的限流式混合直流断路器参数设计

研究了基于电力电子复合开关的限流式混合直流断路器。采用电力电子复合开关,以降低高压混合式直流断路器的电力电子功率器件串联数量;采用特殊设计的限流电路,在故障发生时抑制短路电流的上升速率,并可在线路断开后自行释放能量,避免感应过电压的产生。同时,对限流式混合直流断路器的参数设计原则及复合开关的配置方法进行了详细的推导,并对其正确性进行仿真验证。仿真结果证明,采用文中所述方法进行限流式混合直流断路器的设计,不仅可以在直流电路发生短路故障时有效限制短路电流上升率,降低短路电流开断难度,还可以显著减少器件串联数量,从而达到降低装置体积与成本的目的。     

直流断路器技术发展综述

柔性直流输电和多端直流电网对能够快速开断大电流、可靠性和经济性好的高压直流断路器有日益迫切的需求。综述了直流断路器的拓扑形式,分析了机械、全固态及混合式等直流开断方式的特点及适用场合,指出混合式强制换流方案、机械式预充电人工过零方案更易满足高压大容量直流系统的高速开断要求。提出混合式直流断路器的研制重点在于提高机械开关的操动速度,减少元件数,提高可靠性与经济性;机械式直流断路器应重点关注详细拓扑、机械开关灭弧单元在人工零点下的极限开断能力、振荡回路参数优化和快速机构的研制。     

基于零电压零电流的混合式直流断路器

基于IGBT的直流断路器存在导通损耗高、开断过程耗能量大的缺点,传统基于人工过零技术的直流真空断路器难以实现短路大电流的可靠开断。提出了一种综合了“零电压”、“零电流”混合开断原理,同时结合机械开关和半导体开关优点的新型混合式直流断路器方案。该直流断路器能够快速可靠地完成“零电压”电流转移过程,并通过晶闸管短时导通短路电流,确保机械开关弧后介质的可靠恢复,实现断路器的成功开断。样机等效短路电流开断试验结果表明,该新型混合式直流断路器能够用于电力系统配网完成预期10 kV/50 kA短路电流的开断。