柔性直流輸電和多端直流電網(wǎng)對能夠快速開斷大電流、可靠性和經(jīng)濟(jì)性好的高壓直流斷路器有日益迫切的需求。綜述了直流斷路器的拓?fù)湫问?分析了機(jī)械、全固態(tài)及混合式等直流開斷方式的特點(diǎn)及適用場合,指出混合式強(qiáng)制換流方案、機(jī)械式預(yù)充電人工過零方案更易滿足高壓大容量直流系統(tǒng)的高速開斷要求。提出混合式直流斷路器的研制重點(diǎn)在于提高機(jī)械開關(guān)的操動速度,減少元件數(shù),提高可靠性與經(jīng)濟(jì)性;機(jī)械式直流斷路器應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注詳細(xì)拓?fù)�、機(jī)械開關(guān)滅弧單元在人工零點(diǎn)下的極限開斷能力、振蕩回路參數(shù)優(yōu)化和快速機(jī)構(gòu)的研制。 

【文章來源】：南方電網(wǎng)技術(shù). 2015,9(02)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

“人工電流零點(diǎn)”法原理圖

ropoint正常運(yùn)行時(shí)，直流電流通過機(jī)械開關(guān)，運(yùn)行損耗校短路故障時(shí)，機(jī)械開關(guān)觸頭分?jǐn)嗖⑷蓟?觸頭打開至一定開距后，反向電流產(chǎn)生支路導(dǎo)通并產(chǎn)生高頻反向電流疊加在機(jī)械開關(guān)上，形成“人工電流零點(diǎn)”，斷路器利用此時(shí)機(jī)熄滅電弧;隨后，當(dāng)機(jī)械開關(guān)兩端恢復(fù)電壓上升至一定值，吸能支路導(dǎo)通吸收直流系統(tǒng)能量，完成直流故障開斷。根據(jù)反向電流產(chǎn)生的不同原理，可以將“人工電流零點(diǎn)法”分為自激振蕩法、預(yù)充電振蕩法以及其他人工零點(diǎn)型式。2.1.1.1自激振蕩法［3－4，10－12］自激振蕩式“人工電流零點(diǎn)”法拓?fù)湓砣鐖D2所示。反向電流產(chǎn)生支路由電容C和電感L串聯(lián)組成。吸能支路由非線性電阻ZnO避雷器構(gòu)成。圖2自激振蕩原理圖Fig.2Schematicofself-excitedoscillation開斷直流電流時(shí)，電流斷路器CB打開并燃弧，由C、L回路自動激發(fā)出幅值不斷增大的振蕩電流;振蕩電流幅值超過系統(tǒng)電流時(shí)，將在CB中形成振蕩過零點(diǎn)，CB斷口電弧熄滅;最后由ZnO避雷器10南方電網(wǎng)技術(shù)第9卷

聯(lián)絡(luò)工程的CELILO換流站中進(jìn)行了現(xiàn)場測試［13］;同期，美國西屋公司利用改造后的SF6斷路器，成功研制了500kV/2.2kA的自激振蕩型高壓直流斷路器樣機(jī)，并通過了CELILO換流站的現(xiàn)場試驗(yàn)［14］。自激振蕩法結(jié)構(gòu)簡單、易于控制、成本低，但開斷時(shí)間與回路參數(shù)密切相關(guān)，一般幾十毫秒后才能形成人工零點(diǎn);該類型斷路器一般需要采用具有較高弧壓的SF6等類型的高氣壓電弧機(jī)械開關(guān)，現(xiàn)有操動機(jī)構(gòu)往往難以滿足其超快速驅(qū)動的要求。2.1.1.2預(yù)充電振蕩法［3－4，10－11］預(yù)充電式“人工電流零點(diǎn)”法拓?fù)湓砣鐖D3所示。反向電流產(chǎn)生支路由預(yù)充反向電壓的電容C、電感L、預(yù)充電裝置U和觸發(fā)開關(guān)K共同構(gòu)成。圖3預(yù)充電振蕩原理圖Fig.3Schematicofpre-chargeoscillation當(dāng)斷路器收到分閘命令后，CB打開并燃唬當(dāng)CB觸頭分開至足夠開距時(shí)，閉合K，LC支路產(chǎn)生反向電流疊加至CB支路，形成電流零點(diǎn)，CB斷口電弧熄滅;再由ZnO避雷器吸收系統(tǒng)能量。預(yù)充電振蕩法僅利用CB的開斷原理，與其弧壓無關(guān)，可利用短間隙真空機(jī)械開關(guān)作為開斷單元;該方法開斷速度僅與機(jī)械開關(guān)觸頭分?jǐn)嗨俣�、LC支路參數(shù)以及開關(guān)K的閉合速度相關(guān)，可實(shí)現(xiàn)直流電流的高速分?jǐn)�。該拓�(fù)湫枰黾与娙萜鞒潆娀芈�、觸發(fā)開關(guān)K等單元，設(shè)備繁多、控制復(fù)雜。預(yù)充電振蕩式的“人工電流零點(diǎn)”法是近年來較受關(guān)注的一種開斷方式，適用于高壓大電流場合。1972年，GE公司基于預(yù)充電振蕩過零原理，利用真空斷路器串并聯(lián)結(jié)構(gòu)，研制了80kV/30kA的直流斷路器樣機(jī)［15］;1984年，日本東芝公司綜合了真空斷路器的快速弧后介質(zhì)恢復(fù)速率和SF6斷路器的大容量開斷能力的優(yōu)點(diǎn)，利用預(yù)充電振蕩過零原理成功開發(fā)250kV/1.2kA的商用斷路器［16］;1985年日立公司利用預(yù)充電振蕩過

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3624768