【精彩论文】基于强迫过零技术的自换向高压直流断路器

观点凝练

摘要：为了提高混合式直流断路器开断能力、降低直流短路故障对系统的危害，提出了一种基于强迫过零技术的自换向高压直流断路器。该断路器利用晶闸管与二极管代替了关断支路的IGBT元件，并通过单个预充电电容和强制过零技术实现了切除断路器两侧故障，减少系统的安装成本。详细描述所提直流断路器的拓扑结构、工作原理，并通过动作时序和等效电路分析元件的参数取值方法，最后应用PSCAD仿真软件搭建三端环网模型对其进行仿真验证。结果表明，该方案可以实现故障线路的可靠切除，断路器经过一次预充电后无须再次充电即可恢复切除能力，具有较好的经济性。
结论：为降低断路器成本、提高中断能力，提出了一种基于强迫过零技术的自换向混合直流断路器。

（1）提出了由电容和晶闸管组成的混合式直流断路器，节约了大量的IGBT以降低成本。利用晶闸管电气特性实现了电容极性自换向的功能，保证了单个电容可切除两侧的故障。

（2）对断路器的工作时序进行了分析，包括故障检测阶段、故障电流转移阶段、故障切除阶段与恢复阶段，并对不同阶段下的故障电流进行了解析计算，进而设计了断路器的重要元件参数。

（3）利用PSCAD搭建了三端直流电网进行仿真验证，证实了拓扑结构和参数计算的正确性，其能够在规定时间内切除故障，并且可以很好地在故障切除后恢复电容极性，为切断再次出现的故障做好准备。

引文信息

李国庆, 尉鹏程, 刘禹彤, 等. 基于强迫过零技术的自换向高压直流断路器[J]. 中国电力, 2021, 54(1): 2-9, 77.LI Guoqing, WEI Pengcheng, LIU Yutong, et al. A self-commutated hvdc circuit breaker based on forced zero crossing technology[J]. Electric Power, 2021, 54(1): 2-9, 77.

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编辑：杨彪

审核：蒋东方

审定：方彤

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