500 kV耦合负压换流型混合式直流断路器原理与研制

Abstract

多端柔性直流系统在分布式能源和直流负荷接入、网络柔性互联、电能质量等方面具有显著优势，成为未来电网的重要发展趋势。为了保证多端柔性直流系统安全稳定可靠运行，需要能够在数毫秒内开断故障电流的直流断路器。本文面向张北±500 kV柔性直流电网示范工程的应用需求，开展了500 kV直流断路器原理研究与样机研制。首先，提出500 kV耦合负压换流型混合式直流断路器系统方案，给出其拓扑结构、工作原理和控制逻辑；进而，设计基于电磁斥力操动机构和电磁缓冲机构的快速机械开关、基于二极管和复合被动保护支路的交叉桥式电力电子开关和基于耦合负压电路的换流装置等；最后，研制500 kV耦合负压换流型混合式直流断路器工程样机进行实验验证。研究结果表明，研制的100 kV混合式直流断路器能够在3 ms开断25 kA短路电流，具有低损耗、低成本、高可靠性等特点，相关成果已经过实验验证。

Keywords

• 直流断路器
• 耦合负压换流
• 交叉桥式电力电子串联阀组
• 电磁斥力操动机构