發(fā)布時(shí)間：2020-11-14 03:09

　　 混合式高壓直流斷路器作為電力電子技術(shù)領(lǐng)域新型的高端電力裝備,其工作原理和運(yùn)行工況均有別于傳統(tǒng)的交流斷路器或中低壓應(yīng)用領(lǐng)域的直流斷路器,迄今為止其電氣試驗(yàn)尚沒有可以參照的國(guó)際或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。為驗(yàn)證混合式高壓直流斷路器設(shè)計(jì)的合理性和正確性,準(zhǔn)確反映斷路器電、熱與機(jī)械等性能,開展混合式高壓直流斷路器運(yùn)行試驗(yàn)方法研究迫在眉睫。本文在深入地研究直流斷路器運(yùn)行試驗(yàn)相關(guān)理論基礎(chǔ)上,對(duì)混合式高壓斷路器運(yùn)行特性和應(yīng)力特性進(jìn)行了解析。進(jìn)而,基于斷路器拓?fù)浜蛻?yīng)力參數(shù),建立了混合式高壓斷路器系統(tǒng)級(jí)和器件級(jí)數(shù)學(xué)模型,并對(duì)毫秒級(jí)分?jǐn)噙^程和微秒級(jí)換流過程相關(guān)應(yīng)力特性及其影響因子進(jìn)行研究,論證了整機(jī)應(yīng)力和部件應(yīng)力之間耦合關(guān)系。然后,根據(jù)應(yīng)力特性和數(shù)學(xué)的研究結(jié)論,提出了混合式高壓斷路器運(yùn)行試驗(yàn)成套方案,并詳論述了最核心的分?jǐn)嘣囼?yàn)方法,按照試驗(yàn)方案進(jìn)行的試驗(yàn)其結(jié)果驗(yàn)證了仿真電路和數(shù)學(xué)分析的準(zhǔn)確性。最后,提出了混合式高壓斷路器運(yùn)行試驗(yàn)的等效性評(píng)價(jià)方法。本文從直流分?jǐn)嘣�、混合式高壓直流斷路器功能材料基礎(chǔ)、混合式高壓直流斷路器關(guān)鍵器件基礎(chǔ)和混合式高壓直流斷路器電路拓?fù)浠A(chǔ)四個(gè)遞進(jìn)層次,分析了混合式高壓直流斷路器實(shí)現(xiàn)能量終止和吸收功能實(shí)現(xiàn)的原理,提出了針對(duì)混合式高壓直流斷路器這兩點(diǎn)特征功能考核的物理基礎(chǔ),為混合式高壓直流斷路器試驗(yàn)研究奠定了基礎(chǔ)。本文在斷路器拓?fù)浜头謹(jǐn)噙\(yùn)行分析的基礎(chǔ)上,詳細(xì)研究了混合式高壓直流斷路器毫秒級(jí)分?jǐn)嗳^程和微秒級(jí)換流過程相關(guān)應(yīng)力特性,并論述了兩種時(shí)間尺度暫態(tài)過程之間的聯(lián)系,論證了毫秒級(jí)分?jǐn)噙^程和微秒級(jí)換流過程相關(guān)應(yīng)力特性及其影響因子。本文搭建了混合式高壓直流斷路器的PSCAD/EMTDC系統(tǒng)級(jí)運(yùn)行數(shù)字仿真電路和器件級(jí)運(yùn)行數(shù)字仿真電路,驗(yàn)證了關(guān)于混合式高壓直流斷路器毫秒級(jí)分?jǐn)嘞嚓P(guān)整機(jī)應(yīng)力和微秒級(jí)換流相關(guān)部件應(yīng)力規(guī)律,以及這兩層應(yīng)力特性之間的內(nèi)在聯(lián)系。本文提出了混合式高壓直流斷路器運(yùn)行試驗(yàn)框架,提出了分別基于LC振蕩電源、基于小電容恒壓源以及基于大電感恒流源的三種分?jǐn)嘣囼?yàn)方法,并在此基礎(chǔ)上,構(gòu)建了單源試驗(yàn)、雙源合成試驗(yàn)、三源合成試驗(yàn)三種分?jǐn)嘣囼?yàn)方案。此外,在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)了混合式高壓直流斷路器運(yùn)行試驗(yàn)裝置,成功完成了 200kV混合式高壓直流斷路器整機(jī)分?jǐn)嘣囼?yàn)、部件試驗(yàn)和500kV混合式高壓直流斷路器重合閘試驗(yàn)。本文提取了混合式高壓直流斷路器型式試驗(yàn)等效性評(píng)價(jià)方法的核心,即具備工程實(shí)踐意義的斷路器應(yīng)力等同關(guān)鍵參數(shù)。本文建立了基于整機(jī)應(yīng)力和部件應(yīng)力核心參數(shù)以及核心參數(shù)之間獨(dú)立性和相關(guān)性聯(lián)系的等效性評(píng)價(jià)方法,該方法能夠正確評(píng)估斷路器型式試驗(yàn)的等效性。本文結(jié)論可指導(dǎo)混合式高壓直流斷路器電氣結(jié)構(gòu)和試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),指導(dǎo)斷路器運(yùn)行試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)與驗(yàn)證,助力斷路器工程推廣與應(yīng)用。
【學(xué)位單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM561
【部分圖文】：

直流斷路器雖然開斷速度塊，但通流損耗大、設(shè)備成本高。混合式高壓直流斷路器??綜合了兩者的優(yōu)點(diǎn)，兼具無弧、有觸點(diǎn)雙特征優(yōu)勢(shì)，結(jié)合了機(jī)械開關(guān)良好的靜態(tài)特??性和電力電子器件良好的動(dòng)態(tài)性能［９１＃］。根據(jù)集合示意圖１－２，可知混合式高壓直??流斷路器的兩個(gè)區(qū)別于其他類型斷路器的根本特征是：??（１）

第１章緒論??原先輻射饋線式供電模式轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)網(wǎng)手拉手的柔性互聯(lián)供電模式，供電可靠性和靈??活性大幅提升，其中最大送端站為４００ＭＷ／±２００ｋＶ?（如圖１－３所示），這是目前世??界上端數(shù)最多的多端柔性直流輸電工程。工程于２０１４年７月投入運(yùn)行，是我國(guó)乃??至世界范圍內(nèi)直流輸電網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷程中的重要標(biāo)志之一。２０１６年，國(guó)家電網(wǎng)公司研??制的２００ｋＶ級(jí)聯(lián)全橋混合式直流斷路器在舟山五端柔性直流電網(wǎng)系統(tǒng)定海站應(yīng)用??［１０１－１０４］??〇??洋山站?泗礁站??－?圈?：５??直流斷路器?Ｉ?’??ｈｓ，?－｜?ｒ?１??定海站?＾?：??！〇－｜?：福丨??岱山站?衝山站??圖１－３舟山五端柔性直流輸電示范工程主接線圖??Ｆｉｇ．?１－３?Ｉｌｌｕｓｔｉｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｚｈｏｕｓｈａｎ?５－ｔｅｒｍｉｎａｌ?ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ?ｐｒｏｊｅｃｔ??（２）張北四端柔直電網(wǎng)工程??為加快推動(dòng)張北地區(qū)千萬千瓦級(jí)可再生能源的匯集和外送，國(guó)家電網(wǎng)公司決策??開展張北可再生能源±５００ｋＶ柔性直流電網(wǎng)示范工程（簡(jiǎn)稱“張北柔直工程”）建??設(shè)，并支持更高電壓等級(jí)、更大容量柔性直流輸電技術(shù)和裝備研發(fā)。該工程建成后，??將有效提升張北地區(qū)大規(guī)�？稍偕履茉吹牟⒕W(wǎng)和消納能力，充分體現(xiàn)柔性直流電??網(wǎng)技術(shù)的先進(jìn)性和安全性［ｌ＆ｍ９１。??張北柔直工程是世界首個(gè)直流電網(wǎng)工程，在世界范圍內(nèi)第一次構(gòu)建了輸送大??規(guī)模風(fēng)電、光伏、抽蓄等多種能源的四端環(huán)形柔性直流電網(wǎng)。工程于２０１８年初開??工

第１章緒論??原先輻射饋線式供電模式轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)網(wǎng)手拉手的柔性互聯(lián)供電模式，供電可靠性和靈??活性大幅提升，其中最大送端站為４００ＭＷ／±２００ｋＶ?（如圖１－３所示），這是目前世??界上端數(shù)最多的多端柔性直流輸電工程。工程于２０１４年７月投入運(yùn)行，是我國(guó)乃??至世界范圍內(nèi)直流輸電網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷程中的重要標(biāo)志之一。２０１６年，國(guó)家電網(wǎng)公司研??制的２００ｋＶ級(jí)聯(lián)全橋混合式直流斷路器在舟山五端柔性直流電網(wǎng)系統(tǒng)定海站應(yīng)用??［１０１－１０４］??〇??洋山站?泗礁站??－?圈?：５??直流斷路器?Ｉ?’??ｈｓ，?－｜?ｒ?１??定海站?＾?：??！〇－｜?：福丨??岱山站?衝山站??圖１－３舟山五端柔性直流輸電示范工程主接線圖??Ｆｉｇ．?１－３?Ｉｌｌｕｓｔｉｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｚｈｏｕｓｈａｎ?５－ｔｅｒｍｉｎａｌ?ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ?ｐｒｏｊｅｃｔ??（２）張北四端柔直電網(wǎng)工程??為加快推動(dòng)張北地區(qū)千萬千瓦級(jí)可再生能源的匯集和外送，國(guó)家電網(wǎng)公司決策??開展張北可再生能源±５００ｋＶ柔性直流電網(wǎng)示范工程（簡(jiǎn)稱“張北柔直工程”）建??設(shè)，并支持更高電壓等級(jí)、更大容量柔性直流輸電技術(shù)和裝備研發(fā)。該工程建成后，??將有效提升張北地區(qū)大規(guī)模可再生新能源的并網(wǎng)和消納能力，充分體現(xiàn)柔性直流電??網(wǎng)技術(shù)的先進(jìn)性和安全性［ｌ＆ｍ９１。??張北柔直工程是世界首個(gè)直流電網(wǎng)工程，在世界范圍內(nèi)第一次構(gòu)建了輸送大??規(guī)模風(fēng)電、光伏、抽蓄等多種能源的四端環(huán)形柔性直流電網(wǎng)。工程于２０１８年初開??工
【參考文獻(xiàn)】

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4 楊杰;鄭健超;湯廣福;賀之淵;;電壓源換相HVDC站內(nèi)交流母線故障特性及保護(hù)配合[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2010年16期

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6 吳義純;丁明;;風(fēng)電引起的電壓波動(dòng)與閃變的仿真研究[J];電網(wǎng)技術(shù);2009年20期

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9 賀之淵;湯廣福;鄭健超;;大功率電力電子裝置試驗(yàn)方法及其等效機(jī)理[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2006年19期

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本文編號(hào)：2882997