【摘要】：隨著直流輸電電壓等級(jí)和容量的逐步提高,基于模塊化多電平換流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的直流電網(wǎng)已成為未來直流輸電領(lǐng)域的發(fā)展方向。然而,直流電網(wǎng)中的核心設(shè)備換流站具有低阻尼的特點(diǎn),若直流電網(wǎng)網(wǎng)側(cè)的阻尼也很小,發(fā)生直流側(cè)故障后,故障電流將大范圍地迅速發(fā)展。直流斷路器(DC Circuit Breaker,DCCB)被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)故障電流快速切斷的有效手段,但目前高壓直流斷路器成本較高,且存在切除速度和切除容量間的矛盾。為抑制直流故障電流上升,降低直流斷路器開斷時(shí)承受的電流應(yīng)力,減少直流斷路器的成本,提出了兩種新型的高壓直流故障限流器拓?fù)?并對(duì)其展開了相關(guān)研究,具體內(nèi)容如下:首先,提出了一種新型的混合式單端口直流故障限流器(Fault current limiter,FCL)拓?fù)�。該拓�(fù)涞耐髦防脵C(jī)械開關(guān)來承受過壓,串聯(lián)少量電力電子器件,通態(tài)損耗低;主限流電路基于晶閘管器件;限流電感作為主要限流元件,并且可在直流斷路器斷路時(shí)快速退出。分階段對(duì)新型拓?fù)涞南蘖鬟^程進(jìn)行了理論解析,分析了電壓應(yīng)力、限流時(shí)間與限流器參數(shù)的關(guān)系,給出了限流器參數(shù)設(shè)計(jì)方法。提出了在斷路時(shí),限流電感快速旁路方法,并對(duì)因此而減少的直流斷路器中避雷器耗能進(jìn)行了理論計(jì)算。分別在單端換流站和直流電網(wǎng)中驗(yàn)證了所提限流器動(dòng)態(tài)特性分段解析方法的正確性,同時(shí)仿真結(jié)果表明所提限流器可有效限制直流故障電流的上升率,并可以大幅降低斷路器切斷過程中的能量耗散。其次,為進(jìn)一步減小直流電網(wǎng)中直流限流器的數(shù)量,在所提單端口直流限流器的基礎(chǔ)上,提出了一種新型的多端口混合式高壓直流故障限流器(multiport DC Fault current limiter,Mp-FCL)。該Mp-FCL可配置在換流站出口處,代替原母線所連直流線路上的多個(gè)單端口 FCL。分階段對(duì)新型拓?fù)涞南蘖鬟^程進(jìn)行了理論解析,研究了 Mp-FCL與直流斷路的配合。分析了電壓電流應(yīng)力、避雷器耗能與Mp-FCL關(guān)鍵參數(shù)的關(guān)系,給出了 Mp-FCL參數(shù)設(shè)計(jì)方法。并對(duì)所提Mp-FCL的動(dòng)作特性進(jìn)行了仿真驗(yàn)證,證明了該Mp-FCL可代替多個(gè)常規(guī)FCL實(shí)現(xiàn)有效限流,并大大減少對(duì)直流斷路器中避雷器的耗能要求。最后,分析了所提基于晶閘管器件的高壓直流故障限流器的恢復(fù)和直流斷路器的重合。其中,所提限流器的恢復(fù)包括兩個(gè)方面,一方面是高壓電容放電,另一方面是通流支路再次導(dǎo)通。在限流器恢復(fù)并且故障直流線路恢復(fù)絕緣后,直流斷路器應(yīng)重合,對(duì)此,分別對(duì)瞬時(shí)性故障和永久性故障兩種情況進(jìn)行了仿真分析。
【圖文】：

－圖２－１所示的直流故障限流器拓?fù)渲饕髦泛椭飨蘖髌鲀刹糠�。為滿逡逑足雙Ａ限流能力，各屯力電丫？器件均包括反向的ａ、ｂ兩套。迎流支路由超快速機(jī)逡逑械計(jì)關(guān)邋ｆｕｌｔｒａｆａｓｔ邋ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔｏｒ，邋ＵＦＤ）、負(fù)載轉(zhuǎn)換開關(guān)（丨ｏａｄ邋ｃｏｍｍｕｔａｔｉｏｎ邋ｓｗｉｔｃｈ，，邋ＬＣＳ）逡逑７逡逑

華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文逡逑２．２．３單端口直流ＦＣＬＰ艮流過程的理論分析逡逑下面對(duì)情況一的限流過程進(jìn)行理論分析，對(duì)情況二可做類似分析。逡逑假設(shè)在／0時(shí)刻發(fā)生如圖２－２所示的單極接地故障，其中Ｚｄｅ為平波電抗器，ｙ？ｌｉｎｅ，逡逑乙ｌｉｎｅ為集中參數(shù)的等效線路阻抗。此處理論分析暫不考慮換流站電容放電的動(dòng)態(tài)特逡逑性，以直流源％ｃ替代［２５１，用直流源計(jì)算的結(jié)果和電網(wǎng)仿真結(jié)果將在第２．５節(jié)展示。逡逑下文的理論和仿真中各物理量的參考方向如圖２－２。逡逑
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN34;TM471

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