新型直流断路器的设计与仿真.pdf

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1、第26卷第7期电力系统及其自动化学报Vo1．26No．72014年7月ProceedingsoftheCSU-EPSAJu1．2014新型直流断路器的设计与仿真栾会，毛承雄，王丹，陆继明(华中科技大学电磁工程与新技术国家重点实验室，武汉430074)摘要：为了能有效减小高压直流断路器分闸时产生的电弧，减小对直流开关触头的损伤，延长其使用寿命，提出了一种新型的直流断路器结构。该直流断路器采用包含电力电子器件的电流产生回路，通过适当控制，可产生大小和波形均可变的电流，与故障电流相叠加，在产生人工过零点的同时减小叠加电流的正向幅值。利用Matlab仿真了

2、该直流断路器开断几种故障电流的情况，仿真结果验证了该直流断路器的有效性与可控性。关键词：直流断路器；叠加电流；正向幅值；电力电子；可控性；使用寿命中图分类号：TM561文献标志码：A文章编号：1003—8930(2014)07—0001—06DesignandSimulationofNovelDCCircuitBreakerLUANHui，MAOCheng-xiong，WANGDan，LUJi-ming(StatekeyLaboratoryofAdvancedElectromgneticEngineering，HuazhongUniversityo

3、fScienceandTechnology，Wuhan430074，China)Abstract：Inordertoeffectivelydecreasetheelectric-arcoperatedbyhighvoltageDCcircuitbreaker(DCCB)andthedamagetotheswitchingcontactoperates，andtoimprovetheservicelife，anewstructureofDCCBisproposed．ThecurrentmakingcircuitofthisDCCBincludespo

4、werelectronicdevice，throughappropriatecontrolitcanproduceacurrentwhichsizeandwaveformcanbechangedtosuperimposeontheDCfaultcurrent．Whenanartificialzerocrossingisgeneratedthepositiveamplitudeofthesuperimposedcurentcanbereduced．ThedifferentfaultcurrentsofDCCBaresimulatedwithMatla

5、bandthesimulatedresultsvalidatetheeffectivenessandthecontrollability．Keywords：DCcircuitbreaker；superimposedcurent；positiveamplitude；powerelectronics；controllability；ser—vice】i直流系统绝大多数采用两端系统，直流断路使断路器分闸时产生的电弧更大，给开关触头带器的研制水平制约着直流输电的发展。交流断路来更大的损坏。随着电力电子技术的发展，通过电器的开断是通过电流零点来完成的，而直流

6、没有力电子变换器可产生特定且大小可变的交流电自然零点，因此开断直流电流必须创造过零点。流，与直流故障电流相叠加产生电流过零点的同目前，直流断路器的最高电压和电流可达到时能够有效减小叠加电流的幅值，从而减小断路250kV、8kA或500kV、4kAt”。高压直流输电系统器分闸时产生的电弧，延长直流断路器的寿命。中的直流断路器设计所采用的方法是将通过交流1直流断路器的构成及开断原理断路器的直流转换为有电流零点的交流，利用交流断路器所设计的直流开断方案，达到开断大电1．1常规的直流断路器流的目的。电流叠加法是一种较为切实可行的方常规的直流断路器由外部电源

7、向振荡回路的法，即在直流系统中叠加强制的逆电流或振荡电电容c充电，电容C通过电感向开断装置QB流来得到电流零点[2-31，但会使叠加电流正向幅值的电弧间隙放电，振荡电流叠加于原电弧电流，强增大至少1倍，加大了分断大电流的难度，可能会迫电流过零，其工作原理如图1所示。收稿日期：2012—10—09；修回日期：2012—12—29基金项目：国家自然科学基金重点项目(51277083)；国家重点基础研究发展计~t](863计划)(2009cB219702)；国家自然科学基金重点项目(50837003)·2·电力系统及其自动化学报第26卷到QB和隔直电容C

8、组成的回路中；产生的交流电流叠加到直流故障电流上，产生人工过零点，在电流负半波内的合适时刻触发QB使之分断。当故障电流消失