摘要：为解决柔性直流电网中故障电流快速开断难题,在比对分析典型混合式直流断路器方案控制保护策略与经济性的基础上,该文提出一种基于晶闸管的阻容型混合式直流断路器拓扑结构与参数化设计方法。利用阻性电路抑制电流电压上升,同时具备钳位开断、弱电流开断、电容自充电和自适应重合闸功能,实现整机无全控型器件。首先提出该拓扑不同模式下的控制保护策略和参数化建模方法。其次,给出器件参数设计准则,并采用多目标水母优化算法对参数组合方案进行可靠性寻优。此外,基于PSCAD/EMTDC,建立四端直流输电网模型,比对分析了所提混合式直流断路器参数化设计方案在不同工况下的开断性能、经济性和适用性。

摘要：为解决多端直流电网故障电流抑制与消除问题,提出一种采用耦合电感的限流型混合式直流断路器拓扑。在直流电网发生异常状况时,实现限流与分断、限流与恢复以及小电流分断3种模式的控制与保护。拓扑设计中,利用晶闸管和辅助电容相互配合实现耦合电感器的一次绕组快速投入,并抑制故障电流;根据故障检测结果,利用耦合电感器配合晶闸管代替IGBT,实现限流后快速切除故障线路或恢复正常运行。在对拓扑回路限流及分断过程分析的基础上,基于PSCAD/EMTDC搭建直流系统单端等效电路和±500kV四端直流系统仿真电路,并进行可行性验证和分析。与现有典型方案进行仿真对比分析,结果表明所提拓扑在保证限流能力、分断速度和降低金属氧化物避雷器耗能的同时,可以有效减少IGBT数量,具备一定的经济性。

摘要：直流真空断路器采用人工过零的方式实现故障开断,是当前直流系统兼具经济性与可靠性的控保方式之一,其弧后介质恢复特性是判定故障开断成功与否的关键条件。为探究直流真空断路器电磁与机电参数耦合作用下介质恢复特性的影响因素,本文基于连续过渡模型、能量守恒定律和电荷守恒定律,建立了零区带电粒子数密度计算模型,研究了触头型面参数和零前电流下降率影响下的零区带电粒子数密度分布;通过搭建12 kV直流真空断路器配永磁斥力机构运动特性测试平台,实验测得机构位移–时间特性曲线,研究了短路开断电流、零前电流下降率和换流投入时刻影响下的零区极间距分布。在此基础上,基于漂移扩散方程、Maxwell–Stefan方程和泊松方程,建立了弧后鞘层发展模型,以求得电磁与机电参数影响下的电场强度最大值;并与零区金属蒸气压和短路开断电流影响下的临界击穿电场强度对比分析,进而评估不同换流投入时刻、零前电流下降率、暂态电压上升率、触头直径下的弧后介质恢复强度。此外,求得了直流真空断路器可靠开断时零前电流下降率和换流投入时刻的极限安全域,以及电磁与机电参数耦合作用下的最小安全间隙与开断电流极限,为设计满足可靠开断要求的直流真空断路器灭弧系统结构参数与换流参数群组提供解决方案。

摘要：机构刚合速度特性是影响真空断路器合闸可靠性的关键因素,为减小机构动态冲击实现可靠关合,文章以10 kV交流真空断路器用弹簧操动机构为研究对象,以真空灭弧室动触头刚合运动特性为设计目标,采用响应面法对凸轮结构进行参数化设计。通过改变凸轮结构形面参数以及合闸簧预紧力,实现机构运动特性的优化。比对分析结果表明,在保证机构运动特性的前提下,选择以刚合速度时间特性优化凸轮轮廓可以提高机构合闸运动的可靠性。