【摘要】：隨著多端柔性直流輸電技術(shù)的高速發(fā)展,直流斷路器的研制引起了廣泛的關(guān)注。本課題基于多斷口真空直流斷路器中的長壽命火花間隙的研制需求而選定,從理論分析、仿真和具體實(shí)驗(yàn)等方面對多斷口直流斷路器回路及其中多重火花間隙的特性進(jìn)行了全面的研究。論文提出了一種新型320kV多斷口真空直流斷路器的方案,對其換流過零回路進(jìn)行了詳細(xì)的分析。利用PSCAD軟件搭建了直流斷路器仿真模型,仿真在短路故障情況下、斷路器出口側(cè)線路侵入雷擊過電壓和操作過電壓時(shí)直流斷路器回路中各元件參數(shù)的變化情況�？紤]了直流斷路器電流多次過零的可行性,當(dāng)換流電容大于10μF時(shí),通過改變回路電感值,理論上均可以實(shí)現(xiàn)直流斷路器電流三次過零的目的。確定多重火花間隙的設(shè)計(jì)參數(shù)為工作電壓320kV,耐壓水平大于1000kV,設(shè)計(jì)電流幅值超過20kA,單次轉(zhuǎn)移電荷庫侖量超過20C。本文采用一種既可耐受高工作電壓,又可以在較低觸發(fā)電壓下可靠擊穿的基于級聯(lián)放電原理的可控多重火花間隙。通過建立多重火花間隙仿真電路及搭建1、2、4、10級火花間隙實(shí)驗(yàn)電路,確定了多重火花間隙頻率相關(guān)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)選擇,其中選取均壓電阻為4MΩ,間隙分壓電容為100pF,間隙級數(shù)為10級,單級間隙耐壓水平約為100kV。并給出了應(yīng)用多重火花間隙的直流斷路器完整回路。最后,針對以上關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn),開展了火花間隙不同金屬電極材料的燒蝕實(shí)驗(yàn),以及燒蝕的極限測試實(shí)驗(yàn);使用三維顯微鏡觀測了電極燒蝕痕跡,觀測了平板型電極極間放電電弧的運(yùn)動軌跡,并對平板型電極進(jìn)行了電場仿真。鎢銅電極通過電流幅值為50kA,脈寬2.2ms,單次轉(zhuǎn)移庫侖量45C的放電實(shí)驗(yàn)100次。并且最終完成了以平板型鎢銅材料為電極、單級耐壓大于100kV的多重火花間隙樣機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM561;TM721.1

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本文編號：2582319