摘要：直流断路器(DCCB)是解决直流系统短路故障的重要手段,针对现有DCCB存在的限流效果差、避雷器使用寿命短和故障隔离速度慢等一系列缺陷,文中提出一种具备限流能力的混合式高压直流断路器拓扑(CLC-HDCCB)方案。CLC-HDCCB载流支路和转移支路采用双桥式结构,具备双向通断能力;限流部分采用限流电阻和限流电感并联限流方式,显著降低了故障电流峰值及上升率;设计泄能电阻在断路过程中将限流电感旁路,减少了避雷器单次开断吸收的能量;对所提CLC-HDCCB方案分断故障电流、正常合闸和分断小电流等直流系统出现的各种工况进行了详细分析,并给出参数选定的方法。最后在PSCAD/EMTDC平台进行仿真验证,结果表明所提CLC-HDCCB方案与现有DCCB方案相比在故障限流、避雷器吸能和故障清除时间等方面具有一定的优势。

摘要：为解决直流电网中直流故障快速清除的技术难题,提出了一种同时具备限流和快速故障清除能力的多端口直流断路器,并设计了启动、限流后开断线路和限流后复位3种控制策略。所提拓扑结构通过限流电路实现断路时刻电流值的大幅下降,通过电感旁路电路实现故障清除所需时间的缩短;所提控制策略通过复用拓扑部分回路实现直流电网对断路器电容的预充电,通过初步故障判断与二次确认方式来优化断路器的动作时序,实现断路时刻电流值的进一步下降。在PSCAD/EMTDC中搭建了三端直流电网仿真模型,对断路器的各种工况进行了仿真验证。结果表明该多端口直流断路器在各工况下均可实现多条直流线路的保护、减小断路时刻电流值和减小故障切除所需时间。

摘要：基于LC振荡换流的机械式直流断路器能够抑制开断电弧,可靠切除故障线路,保障系统安全运行。为分析机械式直流断路器拓扑参数对其开断的影响,基于人工过零点抑弧原理,在MATLAB/Simulink中搭建直流断路器仿真模型,分析不同模型下电弧抑制效果。在此基础上,针对断路器不同换流方式下的拓扑参数进行电弧抑制仿真,讨论可控参数与不可控参数对燃弧时长的影响。仿真结果表明,在强制振荡与自激振荡换流方式下可控参数对燃弧时长的影响不同,电弧时间常数、电弧散热功率等不可控参数对燃弧时长影响相同。该研究成果可为直流断路器抑弧拓扑设计提供有效参考。

摘要：对于光伏发电系统的保护,低压直流断路器具有举足轻重的地位。文章对光伏低压直流断路器电磁脱扣器的静态特性进行了分析,在有限元分析软件ANSYS中建立了电磁脱扣器的三维模型,并进行加载、求解,从而得到了不同电流、不同气隙下动铁心所受电磁吸力大小的二维静态特性曲线图。之后对有限元分析软件ANSYS进行了二次开发,得到了动铁心所受电磁吸力在不同结构参数下的变化曲线并给出了相应的解释,同时根据结构参数变化对初始位置电磁吸力的影响为各参数提出了相应的公差建议。

摘要：直流电流没有自然过零点,因此开断直流短路电流比开断交流短路电流更为困难。本文介绍一种基于磁耦合电流转移原理的中压10kV直流断路器拓扑方案,该断路器可实现对15kA直流电流的快速开断。首先,对直流断路器原理和控制逻辑进行介绍;然后,根据拓扑方案提出快速机械开关、电力电子开关、磁耦合装置等核心部件的设计思路;最后,搭建仿真模型对该方案进行仿真分析,模拟不同工况下的开断情况,仿真结果验证了该方案的有效性。

摘要：随着直流输配电技术的不断发展,直流故障保护问题日渐凸显,断路器作为故障保护的一种重要装置,逐渐向损耗低、动作快方向发展。Z源固态直流断路器具有结构简单、响应迅速、分断无弧等特点,为直流保护提供了新方案。文中提出了一种新型双向Z源固态直流断路器,在分析其工作原理的基础上,给出了其设计方法,并对比了现有典型Z源直流断路器的保护特性。新型拓扑采用电容取代传统结构中二极管的反向阻断作用,降低断路器通态损耗,并通过反并联晶闸管实现能量双向流动,无须外加检测与控制电路,通过阻抗网络参数设计便可实现短路故障的迅速自动响应。最后,基于仿真和原理样机实验对所设计的固态直流断路器的有效性进行了验证。

摘要：直流输配电网为大规模高比例可再生能源并网和大容量远距离电能传输等难题提供了解决方案,是构建以可再生能源为主体的新型电力系统重要发展方向。直流断路器可快速开断故障电流、有效隔离故障,是保证直流输配电网可靠运行的关键设备之一。但是目前直流断路器仍存在开断电流能力受限、价格昂贵等问题。文中针对可控有源振荡新型直流断路器拓扑,阐述其拓扑构成与开断、关合原理,完成参数设计数学解析及影响规律分析。开发出10kV可控有源振荡直流断路器样机,开展额定电流及故障电流双向电流开断试验,验证所提拓扑设计正确性和工程应用可行性。

摘要：直流断路器作为直流输电系统的核心装备,有必要设计一种具备重合闸功能、成本较低、能快速切断故障电流和避雷器吸能较低的直流断路器。该文提出了一种基于电容换相混合式直流断路器(hybrid DC circuit breaker based on capacitor commutation,CC-HDCCB),CC-HDCCB拓扑能有效降低直流断路器的导通损耗;主支路机械开关在零电流零电压下分断,显著降低了机械开关的分断压力;利用电容换相模块的对称性,仅采用2组晶闸管实现双向故障电流分断和重合闸功能,具有分断速度快、可靠性高、对器件要求低、避雷器吸能小的优点。该文对CC-HDCCB的工作原理进行研究分析,并提出通用的CC-HDCCB参数设计流程,最后利用PSCAD/EMTD软件进行仿真验证。仿真结果表明:CC-HDCCB拓扑各器件电压电流相对较低,与相关断路器对比,CC-HDCCB拓扑的分断压力和避雷器吸能压力小,验证了该文所提结构的合理性和经济性。

摘要：高压直流电网发生直流故障后,直流断路器可以快速隔离故障区域、保证非故障区域的正常运行。晶闸管型直流断路器具有成本低、容量大等特点,但是在电容预充电、二次开断等方面仍存在改进空间。为了进一步改进晶闸管型直流断路器的工作性能,提出一种具有新型拓扑结构的晶闸管型直流断路器,其基本原理是通过合理的拓扑设计和控制策略将故障电流转移到电容支路。介绍了所提直流断路器的预充电、开断电流和二次开断的具体步骤;通过建立电容放电期间的状态方程组,分析了内部电感和电容的参数设计原则,从而在确保开断可靠性的同时提高器件利用效率。最后,在PSCAD/EMTDC仿真软件里搭建了四端直流电网模型,通过仿真验证了所提直流断路器的工作性能。仿真与分析结果表明,与现有晶闸管型直流断路器相比,所提直流断路器无需外部预充电电源且充分考虑了二次开断能力,同时具有精确的参数设计方法从而实现器件的最大化利用。

摘要：国际上已开发出多种混合式高压直流断路器,并完成工程应用,其在多端和直流电网应用前景广阔。短路电流开断能力是直流断路器的核心性能,而直流开断过程同时存在大电流、高电压和强能量,造成在试验室中等效复现开断应力极为困难。国际上至今尚未形成统一的等效开断试验标准,试验容量与等效性关系也缺少理论研究和定量分析。该文基于混合式直流断路器开断原理,提取开断过程分阶段等效应力,揭示试验容量与等效性数学关系,奠定试验电路参数设计及等效分析的理论基础。进一步提出双频电流源合成开断试验方法,完成关键等效应力数学解析与试验电路参数最优设计,开展试验应力仿真验证及等效性对比分析。研究表明,双频电流源合成等效试验方法可实现混合式直流断路器开断电应力全等效,技术经济性良好,对开断试验装置开发及标准制定具有指导意义。