混合式直流斷路器工作原理概述目錄TOC\o"1-3"\h\u22365混合式直流斷路器工作原理概述 1225181.1直流斷路器 1234851.2混合式直流斷路器工作原理 2120041.1.1拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 231851.1.2斷路器動作原理 3在目前直流高壓電網(wǎng)中的故障自動隔離解決方案中,直流高壓斷路器方案設(shè)計(jì)能夠更好地有效保證直流高壓電網(wǎng)中的有功功率的持續(xù)可靠傳輸,具有一定的技術(shù)優(yōu)勢。其中，混合式直流高壓斷路器電源開斷快速且損耗低,是目前的主流選擇。1.1直流斷路器目前正在研究的直流高壓斷路器結(jié)構(gòu)類型主要可以包括機(jī)械式、固態(tài)式和混合式三種?；旌鲜街绷鞲邏簲嗦菲骰旌蠙C(jī)械和固態(tài)兩種直流斷路器的特點(diǎn)，憑借更快的開斷速度和更低的通態(tài)損耗，成為目前直流斷路器的主要研究方向。機(jī)械式直流斷路器具有導(dǎo)過接通動作損耗低、開斷控制能力強(qiáng)、成本低等優(yōu)點(diǎn);傳統(tǒng)固態(tài)式直流斷路器同樣具有智能超快速自動開斷等四大優(yōu)點(diǎn)；混合式直流混通斷路器充分結(jié)合了機(jī)械式直流混合斷路器與傳統(tǒng)固態(tài)式直流混合斷路器的共同優(yōu)點(diǎn)，利用電力機(jī)械關(guān)斷開關(guān)導(dǎo)過接通正常故障負(fù)荷負(fù)載電流，電力機(jī)和電子機(jī)械開關(guān)通過關(guān)斷導(dǎo)通故障負(fù)荷電流，在充分保證機(jī)械開斷電流容量、動作速度的必要前提下卻也大大降低了直流斷路器的動作通態(tài)性和損耗。綜合分析考慮電源開斷使用時(shí)間、制造工藝成本、通態(tài)電源損耗等諸多因素，目前直流高壓電網(wǎng)建設(shè)工程中廣泛應(yīng)用的直流高壓斷路器以混合式直流高壓斷路器的應(yīng)用為主。表SEQ表\*ARABIC2.1三種直流斷路器性能比較性能指標(biāo)機(jī)械式固態(tài)式混合式分?jǐn)嗨俣嚷炜焱☉B(tài)損耗低高高分?jǐn)嗨俣葟?qiáng)中等中等制造成本低高高1.2混合式直流斷路器工作原理1.1.1拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)快速驅(qū)動機(jī)械電子開關(guān)、電力驅(qū)動電子開關(guān)模塊和MOV耗能支路模塊是混合式高壓直流電源斷路器的3種基本元件，構(gòu)成控制單元。由快速斷路機(jī)械控制開關(guān)和少量多級電力直流電子控制模塊串、并混聯(lián)直接構(gòu)成主支路，用于耗散承載直流驅(qū)動系統(tǒng)故障負(fù)荷負(fù)載電流并在快速斷路器自動分閘工作過程中自動完成系統(tǒng)故障負(fù)荷電流的自動轉(zhuǎn)移；由多級少量電力直流電子控制模塊的并串聯(lián)直接構(gòu)成電流轉(zhuǎn)移支路，用于短時(shí)耗散承載直流驅(qū)動系統(tǒng)故障負(fù)荷電流并通過多級電力直流電子控制器件大功率電流自動關(guān)斷電路來自動建立短時(shí)暫態(tài)電流分?jǐn)嘭?fù)荷電壓；MOV串、并混聯(lián)直接構(gòu)成短時(shí)耗能控制支路,用于有效抑制短時(shí)暫態(tài)電流分?jǐn)嘭?fù)荷電壓、維持短時(shí)MOV分?jǐn)鄽垑阂约昂纳⒅绷黩?qū)動系統(tǒng)負(fù)荷存儲的全部能量，如圖1.1所示。主支路、轉(zhuǎn)移支路、耗能支路之間的電流可控制和換流支路是采用混合式新型高壓直流電源斷路器能夠?qū)崿F(xiàn)直流高壓分?jǐn)嗟闹匾姎饧夹g(shù)基礎(chǔ)。主通流控制支路由快速驅(qū)動機(jī)械整流開關(guān)和快速主驅(qū)動負(fù)荷整流閥組進(jìn)行串聯(lián)操作構(gòu)成，用于控制導(dǎo)通直流電壓系統(tǒng)中的電流；快速轉(zhuǎn)移電壓支路由多級快速轉(zhuǎn)移直流支路子分組模塊進(jìn)行串聯(lián)操作構(gòu)成，用于短時(shí)間內(nèi)承載直流電壓系統(tǒng)中的短路電流，并通過電壓換流將短路電容電壓串入電源故障抑制回路，建立暫態(tài)分?jǐn)嚯妷?；耗能支路由多個(gè)電源避雷器子模組串聯(lián)構(gòu)成，用于同時(shí)抑制直流斷路器兩端電壓和吸收供電線路及其他平波直流電抗器組所儲存的多余能量。圖SEQ圖\*ARABIC2.1混合式直流斷路器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.1.2斷路器動作原理圖1.2混合式直流斷路器動作過程各支路狀態(tài)如圖1.3所示，T0之前系統(tǒng)正常工作；主支路導(dǎo)通，電流流經(jīng)主支路，斷路器兩端電壓近似為0，轉(zhuǎn)移支路各電力電子器件處于關(guān)斷狀態(tài)。T0到T5系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生故障，混合式直流斷路器動作，直至限制短路電流歸0：T０時(shí)刻故障發(fā)生，故障電流產(chǎn)生，主支路電流逐漸增大。T1時(shí)刻系統(tǒng)檢測到故障發(fā)生，主支路的電力電子模塊收到關(guān)斷信號，轉(zhuǎn)移支路電力電子模塊收到導(dǎo)通信號導(dǎo)通，電流開始由主支路逐漸換流至轉(zhuǎn)移支路。T1-T2過程中主支路電流逐漸減小，轉(zhuǎn)移支路電流隨之增大。T2時(shí)刻，第一次換流過程結(jié)束，主支路的快速機(jī)械開關(guān)斷開。T3時(shí)刻快速機(jī)械開關(guān)斷開后，對轉(zhuǎn)移支路的電力電子模塊施加關(guān)斷信號，轉(zhuǎn)移支路逐漸關(guān)斷，進(jìn)行第二次換流，電流從轉(zhuǎn)移支路換流至耗能支路。T3-T4過程中，轉(zhuǎn)移支路電流逐漸減小，耗能支路電流隨之增大，隨著MOV組流經(jīng)電流開始承受電壓，斷路器兩端電壓增大。T4時(shí)刻，第二次換流結(jié)束，斷路器兩端電壓達(dá)到MOV組的啟動閾值，耗能支路導(dǎo)通，能量泄放。T5時(shí)刻泄放結(jié)束，斷路器兩側(cè)電壓恢復(fù)到系統(tǒng)電壓值。T5-T6為線路去游離過程，線路絕緣逐漸恢復(fù)。T6-T9為斷路器重合閘過程，不同故障情況下動作不同：T6時(shí)刻轉(zhuǎn)移支路電力電子模塊收到導(dǎo)通信號，重合閘過程開始。若為暫時(shí)性故障，轉(zhuǎn)移支路重合成功，轉(zhuǎn)移支路電流逐漸增大，T7時(shí)刻增大到系統(tǒng)額定電流，斷路器兩側(cè)電壓降為0，T8時(shí)刻導(dǎo)通主支路，關(guān)閉轉(zhuǎn)移支路，電流從轉(zhuǎn)移支路轉(zhuǎn)移到主支路；若為永久性故障，轉(zhuǎn)移支路電流