直流断路器

摘要： 直流输电系统中发生直流故障后,在采用模块化多电平换流器(MMC)的直流电网中,使换流站桥臂电流和直流线路电流迅速上升,导致换流站在保护和断路器动作期间被快速闭锁,造成全系统停运或暂时停电,因此对直流电网进行故障限流是实现故障穿越的有效方案。直流故障限流多采用安装直流电抗器,但大量直流电抗器直接安装在电网中,对系统暂态响应速度、稳定性和直流断路器隔离速度产生严重影响,采用桥式故障限流器进行限流,使故障电流清除时间会大大缩短,提高了直流输电系统供电的可靠性和安全性。

摘要： 基于电压源型换流器的高压直流输电系统的故障电流幅值大、上升速度快,现有直流断路器的故障电流开断容量和开断速度受到很大挑战。提出一种基于饱和铁心型超导限流器的混合直流限流电路,利用饱和铁心型超导限流器及限流电阻共同作用实现阻感复合限流,并借助吸能电阻达到加速故障电流清除、缓解直流断路器开断压力的目的。根据直流故障暂态特性,结合该混合直流限流电路与混合式直流断路器的配合策略,分阶段对该混合直流限流电路的工作原理进行理论解析。通过数学推导给出所提混合直流限流电路的参数设计原则。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台中对所提混合直流限流电路的原理正确性和功能有效性进行验证。结果表明,所提混合直流限流电路能有效抑制故障电流、缩短故障线路隔离时间、减少避雷器吸能并能实现饱和铁心型超导限流器快速恢复。

摘要： 针对10 kV直流配电网工程中直流断路器的控制,提出了一种半控型、模块化设计、高稳定性、低成本的直流断路器控制器方案。首先依据电流转移型直流断路器控制原理搭建控制回路,详细分析了直流断路器控制器的工作原理和实现方案。其次设计以PLC为核心控制模块,将直流断路器的控制分为4个不同的控制子模块,通过就地光电转换和光纤实现PLC快速检测和控制直流断路器。最后,搭建试验平台验证,并经型式试验进一步验证分析,试验结果均表明以PLC作为电流转移型直流断路器控制的核心响应时间、全电流清除时间均能够满足要求。

摘要： 直流电网技术对设备提出了新的要求,具有快速开断能力的高压直流断路器是直流电网的核心设备,现有试验技术在功率方面不能满足直流断路器短时电流耐受试验的要求。为解决该问题,该文分析了在直流电网中直流断路器耐受的短时电流应力,提出了基于损耗及结温等效的试验方法及试验电路拓扑,搭建了PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真模型。并以张北工程康宝站为例,对直流断路器短时电流耐受试验进行了仿真验证。仿真结果表明:该试验电路能够有效地实现短时电流对直流断路器的应力考核,为试验平台的设计提供指导作用。

摘要： 集成门极换流晶闸管(IGCT)由于电压等级高、关断电流能力大、通态损耗低,在直流断路器(DCCB)领域应用倍受关注。基于4英寸4.5kV/4kA IGCT技术基础,通过优化N-基区掺杂浓度、阳极掺杂分布及阴极梳条排布,研制出6英寸4.5 kV/10kA IGCT。测试结果显示该器件具有良好的高温阻断能力,在高温125°C下8kA时导通压降典型值为1.6V,在DCCB应用拓扑回路中其关断电流能力可达到12kA,且关断电流拖尾期间没有电压振荡现象。

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： 采用架空线路的柔性直流电网容易发生瞬时性故障,需要配置快速、可靠的重合闸方案。常规的自动重合闸方案缺乏对故障性质的预判,而基于换流器注入信号的故障性质判别方法不利于多端直流电网的功率传输。针对上述问题,提出一种适用于混合式直流断路器的RCT型缓冲电路(由电阻、电容、晶闸管构成),增加主动信号注入模式来实现自适应重合闸,避免信号产生过程对多端直流电网功率传输的稳定性造成影响。在此基础上,详细推导限流电抗器的衰减作用,合理选取注入电压脉冲的宽度;进一步提出基于行波保护信息的注入信号幅值自适应调整策略,提高故障性质判别方法的耐受过渡电阻能力。大量仿真算例验证了所提重合闸方案的可行性和优越性。

摘要： 温升是断路器设计的重要考核指标之一,严重时会使断路器的使用寿命降低甚至影响周边设备。本文以某型直流断路器为研究对象,基于有限元分析热电耦合法对其主回路进行了温度场仿真计算。仿真结果与温升试验结果基本一致。此后,探讨了在总接触电阻一定情况下,主、弧双档触头的接触电阻占比分布对该断路器温升分布的影响,得出断路器在主、弧触头接触电阻最优占比下温升分布,对相似结构断路器的触头系统研究具有一定的参考意义。

摘要： 混合式直流断路器综合了真空机械开关通态损耗低和电力电子组件响应速度快的优点,在中远距离直流高压输配电系统和中压直流微电网中得到广泛的应用。真空机械开关作为混合式直流断路器的关键部件,其分断速度直接决定了混合式直流断路器的开断性能。在前期研究的基础上,进行了电磁斥力机构及其脉冲电容驱动电路的方案设计,并利用有限元仿真分析平台,通过改变斥力线圈匝数、电容电压等关键参数对电磁斥力机构进行仿真计算,分析变化量对分闸过程的影响,并依据仿真结果研制了2 kA真空机械开关样机。

摘要： 混合多端直流输电系统通过各直流断路器配合实现运行方式转换、隔离故障以及保护等功能,研究各种故障后直流断路器动作特性,对于发现系统潜在风险具有非常重要的意义。构建了昆柳龙(昆北-柳州-龙门)特高压三端混合直流系统及直流断路器PSCAD/EMTDC仿真模型,遍历系统交流侧、站内及直流侧典型故障,针对不同故障恢复过程中断路器动作特性进行分析,并得出各断路器最严重故障状态。研究结果将有助于发现系统薄弱环节,为系统运维和调度提供参考和依据。

摘要： 混合式直流断路器结合了机械开关良好的静态特性与电力电子器件良好的动态性能,是目前直流断路器研发的新方向,IGBT作为代表性器件,其损坏机理对于探索电力电子器件在混合式断路器工况下的可靠性具有重要意义.针对6.30kV下断路器某特定型号IGBT的失效温度进行实验测定.根据实验结果,发现在一定条件下,IGBT可以工作在技术手册的电流安全工作区外,并可以保证可靠关断.为验证实验方法的普适性,实验过程中再次选择其他型号的器件进行实验,得到类似结论,并发现SiC材料比Si能耐受更高的温度.因此,这为短时工作的IGBT提供了一种判断依据,不仅可以提高IGBT的利用率,并且可以指导直流混合式断路器选择更加可靠并经济的电力电子器件.

摘要： 根据典型实际使用场景案例,结合直流断路器的保护特性,进行直流断路器的短路电流计算和断路器级差配合的选择性分析.提出通信用240V直流供电系统中直流断路器的短路分断能力等主要性能的要求.

摘要： 200kV模块级联直流断路器在舟山工程成功示范应用，验证了全控型混合式技术路线可行性与设计正确性；促进了直流电网技术发展及构建，为中国张北大规模可再生能源的可靠接入和全球能源互联网的建设提供了强有力的技术支撑；未来更高电压等级、更大短路电流柔直系统对直流断路器应用将提出更为苛刻要求，在拓扑、电气、结构、试验等设计方面面临新的挑战;直流断路器可扩展应用于更高电压等级和容量的柔性直流输电系统，服务于全球能源互联网构建。

摘要： 介绍发电厂220V直流熔断器及直流断路器整定原则,以大唐河北发电有限责任公司马头热电分公司为例,对300MW发电机组直流断路器及熔断器级差配合进行探讨.提出每年应根据现场实际情况对全厂所有直流系统进行全面校核，对不符合规范的进行整改。新安装或更换的直流断路器和直流熔断器均需进行整定，应进行上下级级差抽检试验，以确保上下级级差满足要求。根据试验数据可对不满足配合关系的直流断路器或熔断器进行更换，并进行重新计算。

摘要： 直流断路器的研发对于直流多端系统和直流组网的实现具有非常重要的意义.采用限流器先限流再开断的直流断路器具有开断容量大,对电网冲击小的优势.超导限流器具有响应快速的优点,非常适合在先限流后开断的直流断路器中使用.本文在超导限流技术进展基础上,提出一种基于超导限流和自激振荡技术的直流断路器的布局结构,该布局结构采用模块化设计及布置方式,解决超导限流装置应用于高电压等级直流断路器时的电气绝缘水平以及产品系列化设计的相关问题,缩短设计时间;同时,采用支撑立柱加斜拉杆的稳定结构方案,经仿真验证具有良好的抗震性能,为高电压等级大容量采用超导限流和自激振荡技术的直流断路器工程化设计建立基础.

摘要： 无闭锁架空柔直系列控制技术完美契合远距离架空柔性直流输电控制需求.关键物料极限性能测试功率模块测试功率模块老化测试阀段老化测试阀支架绝缘试验阀端间绝缘试验确保换流阀产品可靠性.依次完成功率模块、阀段、阀塔研制并完成型式试验.研制完成±800kV/5000MW柔直换流阀阀塔并通过了全部绝缘型式试验及功率模块、阀段级各项实验.特高压架空柔直换流阀+低成本直流断路器将有助于推进多端直流不直流电网由示范运行进入商业运行。

摘要： 换流器之于直流电网，就如同发电机之于交流电网，充分利用换流器的可控性，是提高直流电网运行特性的关键。为了实现直流电网中永久故障的隔离，直流断路器是必须的设备，但通过对换流器的有效控制，可以大大降低对直流断路器的快速性和开断容量的要求。各种不同组网方式下，如何快速准确地检测和定位故障，是柔直电网安全运行需要解决的关键问题。

摘要： 通过对具体工程中直流负荷分布情况的分析,提出直流断路器级差配合方案;根据直流回路各处短路电流的计算和统计结果,对方案中上下级断路器的保护选择性进行验证分析,总结影响上下级直流断路器选型的主要因素和解决方法.

摘要： 大功率直流开断,被称为世界电工技术领域的难题,直流开断技术是实现直流输电系统故障后供电连续性的关键.国内外已开展了多种原理的直流开断技术研究,本文对机械式直流开断技术有源型和无源型两种型式的拓扑结构和基本原理进行分析和阐述,对设备研发的关键技术、设计要点进行比较分析,解析了两种开断技术的应用特点,以供研发人员和工程设计者参考.

摘要： 大功率直流开断,被称为世界电工技术领域的难题,直流开断技术是实现直流输电系统故障后供电连续性的关键.国内外已开展了多种原理的直流开断技术研究,本文对机械式直流开断技术有源型和无源型两种型式的拓扑结构和基本原理进行分析和阐述,对设备研发的关键技术、设计要点进行比较分析,解析了两种开断技术的应用特点,以供研发人员和工程设计者参考.

摘要： 实施方式的直流断路器具有机械断路部、半导体断路部以及换流装置。机械断路部具有至少1个机械断路单元和支承至少1个机械断路单元的绝缘支柱。机械断路单元具有至少1个单体断路部。单体断路部具有机械触点部、密闭容器、操作杆、操作机构。机械触点部具有固定触头以及可动触头。机械触点部被从大地电绝缘。密闭容器封入有机械触点部以及绝缘性气体。密闭容器被从大地电绝缘。操作杆连结于可动触头。操作杆从密闭容器的内部延伸至外部。操作机构连结于操作杆。操作机构使可动触头相对于固定触头接触/分离。操作机构与可动触头设定为相同电位。

摘要： 本发明公开了一种直流断路器；包括：机械开关供能单元，以及与所述机械开关供电单元电连接的机械开关单元；在所述机械开关单元中设置若干个机械开关子单元，且若干个机械开关子单元依次串联电连接；所述机械开关子单元中包括：机械开关，均压模块，充电换流模块，以及吸能限压模块；机械开关供能单元，用于对所述机械开关中的执行机构进行供电；所述机械开关，用于控制所述断路器的启/停状态；所述均压模块，用于实现所述机械开关单元中设置的各所述机械开关子单元间电压的均衡；所述充电换流模块，用于生成产生反向电流，控制所述机械开关的工作状态；所述吸能限压模块，用于吸收故障电流，实现对所述机械开关的限压保护。

摘要： 实施方式的直流断路器具有机械断路部、半导体断路部以及换流装置。机械断路部具有至少1个机械断路单元和支承至少1个机械断路单元的绝缘支柱。机械断路单元具有至少1个单体断路部。单体断路部具有机械触点部、密闭容器、操作杆、操作机构。机械触点部具有固定触头以及可动触头。机械触点部被从大地电绝缘。密闭容器封入有机械触点部以及绝缘性气体。密闭容器被从大地电绝缘。操作杆连结于可动触头。操作杆从密闭容器的内部延伸至外部。操作机构连结于操作杆。操作机构使可动触头相对于固定触头接触/分离。操作机构与可动触头设定为相同电位。

摘要： 本发明公开了一种用于直流断路器的灭弧室及直流断路器，其包括两个相对设置的隔弧板以及若干平行设置在两个隔弧板之间的灭弧栅片，灭弧室的任意一侧或相对的两侧设有磁吹机构，磁吹机构包括铁片及缠绕在铁片外侧的线圈，所述线圈一端与静触头电连接，其另一端与导电件电连接，所述导电件可在动触头分断过程中与动触头接触，线圈在动静触头分断产生的电弧电压的作用下产生磁场。利用短路电流产生的磁场，增加磁吹效果，从而更快的把电弧拉进灭弧室，更快的灭弧。

摘要： 本发明涉及直流断路器技术领域，具体涉及直流断路器的动侧引弧结构，提供了一种直流断路器的动侧触头组件及直流断路器。直流断路器的动侧触头组件包括动主触头和动弧触头，所述动弧触头铰接在动主触头用于与直流断路器的静触头接触的一端，与动主触头之间设有用于承载引弧电流的导电连接结构；动弧触头具有在分闸时与直流断路器的动侧引弧斜面对应以供电弧转移到动侧引弧斜面上的引弧触点，动主触头与动弧触头之间设有驱动动弧触头朝向直流断路器的静触头摆动的弹性件，还设有用于限制动弧触头朝向直流断路器的静触头的摆动角度的前摆限位结构，前摆限位结构用于使动弧触头相对于动主触头保持在更加靠近直流断路器的静触头的位置而形成引弧。

摘要： 本发明提供一种直流断路器及直流断路器的扩建方法，涉及电力电子技术领域。所述直流断路器包括：至少一个连接模块，每个连接模块的第一端与母线相连，第二端与至少一个通流支路相连；至少一个通流支路，每个通流支路的第一端与其中一个所述连接模块相连，第二端与其中一个输电线路相连；电流转移模块，所述电流转移模块分别与所述母线、吸能模块以及电流分流模块相连；至少一个电流分流模块，每个所述电流分流模块的第一端与所述电流转移模块相连，第二端与至少一个所述通流支路相连；吸能模块，与所述电流转移模块相连。本发明提供的直流断路器及直流断路器的扩建方法，能够大大提升了输电线路扩建的扩建效率，同时减小了输电线路扩建的成本。

摘要： 本发明提供的一种直流断路器及直流断路器系统，直流断路器与多路直流线路串联连接，直流断路器包括控制器，控制器上设置有多设备级联扩展接口；控制器通过多设备级联扩展接口与外部直流断路器级联。通过多设备级联扩展接口扩展级联多个直流断路器，可提高直流断路器的集成度，使之安装方式标准化，能够快速安装于标准卡槽中。并且由于通过多设备级联扩展接口可扩展级联多个直流断路器，可减小直流断路器的占用空间。

摘要： 本实用新型公开了一种用于直流断路器的灭弧室及直流断路器，其包括两个相对设置的隔弧板以及若干平行设置在两个隔弧板之间的灭弧栅片，灭弧室的任意一侧或相对的两侧设有磁吹机构，磁吹机构包括铁片及缠绕在铁片外侧的线圈，所述线圈一端与静触头电连接，其另一端与导电件电连接，所述导电件可在动触头分断过程中与动触头接触，线圈在动静触头分断产生的电弧电压的作用下产生磁场。利用短路电流产生的磁场，增加磁吹效果，从而更快的把电弧拉进灭弧室，更快的灭弧。

摘要： 一种适用于直流断路器的快速闭合结构，其特征在于，所述快速闭合结构直接安装在所述直流断路器的壳体上，从而使得所述快速闭合结构没有处于所述直流断路器的操作手柄和所述直流断路器的磁组件之间。一种直流断路器，其特征在于，所述直流断路器包括如上所述的快速闭合结构。

摘要： 本实用新型提供的一种直流断路器及直流断路器系统，直流断路器与多路直流线路串联连接，直流断路器包括控制器，控制器上设置有多设备级联扩展接口；控制器通过多设备级联扩展接口与外部直流断路器级联。通过多设备级联扩展接口扩展级联多个直流断路器，可提高直流断路器的集成度，使之安装方式标准化，能够快速安装于标准卡槽中。并且由于通过多设备级联扩展接口可扩展级联多个直流断路器，可减小直流断路器的占用空间。