三阶段电流转移混合型无弧直流断路器

针对高压直流电路存在开断困难的问题,提出了一种无弧直流断路器的拓扑结构。该拓扑结构采用三阶段的电流转移方案,解决了基于传统强迫关断原理的混合型断路器开断时,高速机械开关在打开瞬间有较大的反向恢复电压,需要给预充电电容另加充电电源的问题。通过等效数学模型对工作阶段的临界时刻进行数学计算以及对其推导的正确性进行仿真分析。分析结果表明,采用所提出的拓扑结构不但可以使机械开关无弧分断,而且分断速度较快。     

混合型晶闸管断路器的开发和应用

如今随着电力电子技术的进展,在工农业广泛领域中不仅控制保护电器发展很快,输配电系统还出现了电力电子型电器,甚至发展成混合型电器,品种较广泛。电子部件动作快、寿命长、能在高的频率下进行周期性切换。组成电器不仅在短路时能降低电流的意外增长,还能对所在回路的电流或电压进行脉冲调节。这类静态型电器回路的特点是切换时无电弧,缺点是当电路中有电感电容时     

无弧限流式混合断路器

本文介绍一种名为混合限流式断路器（Ｈ－ＣＬＩＤ）的简化的直流／交流混合断路器。当主触头处于闭合位置时其两端的电压与机械式断路器为同一数量级,然而限流能力和电流分断能力却几乎与强迫换流的无触点晶闸管断路器相同。和可实现接通和分断功能的混合断路器相比,Ｈ－ＣＬＩＤ的设计却简化多了。在Ｈ－ＣＬＩＤ中使用了可更换触头,这样Ｈ－ＣＬＩＤ又相当于一个熔断器。开发了两个Ｈ－ＣＬＩＤ模型,一个为物理模型,其额定参     

高低压混合型晶闸管断路器的开发和应用

1　前言微电子学及电力电子学的飞速发展,为信息化社会的到来提供了物质基础和动力,而信息化的社会要求有高度稳定的电力供应。一些智能化设备的瞬间停电,会使宝贵的商机丧失,给当事人带来有时是无法弥补的损失…,作为供电设备的保护神,控制枢纽的开关电器更要高度可靠万?..     

基于抑制起弧原理的中压无弧直流断路器

直流断路器是多端直流输电和直流配电网的关键设备。机械式和混合式直流断路器面临的困难是开断过程中触头间存在燃弧问题。文中讨论了产生电弧的电场强度和电压条件,并通过大量实验统计分析,总结出了抑制起弧所需满足的电场强度和电压条件。设计了抑制起弧的辅助缓冲电路,用以限制开断过程中触头间电压的上升,使其低于由机械开关速度决定的触头间介质绝缘电压,从而实现了直流断路器的无弧开断。通过仿真和低压模拟实验验证了抑制起弧原理和缓冲电路设计的正确性和有效性,并分析了中压无弧直流断路器的可行性。     

非对称桥式混合型直流断路器

直流断路器是轨道交通直流牵引供电系统的关键设备.目前直流牵引供电系统中以空气式直流断路器为主,其关断过程存在金属触头以及灭弧栅片烧蚀,开断速度慢的问题.针对以上问题,提出一种非对称桥式混合式直流断路器,具有关断速度快、双向开断、经济性好的特点.首先分析了该拓扑的工作原理,然后分析了断路器关键部件的参数对分断过程的影响,...     

混合式断路器无弧分断的影响因素研究

通过对一种混合式断路器无弧分断电路结构的仿真分析,研究了故障电流上升率、反向预充电电容电压值和反向放电支路晶闸管导通时刻对过零时刻的影响趋势。仿真与试验结果表明,电流上升率越慢,反向预充电电容电压值越大,均导致过零时间段增长,更容易满足无弧分断要求;晶闸管导通延时时间过长或过短,均会导致过零时刻无法满足无弧分断的时序要求。     

一种新型电容缓冲式混合高压直流断路器的设计与仿真

研发能够快速开断大电流,可靠性和经济性好的高压直流断路器成为构建多端直流电网的主要技术瓶颈。文中提出了一种新型电容缓冲式混合高压直流断路器的两种不同开断模式,分析了相对高压直流断路器主流拓扑方案所做的改进;通过PSCAD仿真模型,对比了无弧开断模式和燃弧开断模式的优缺点;最后指出了该种高压直流断路器仍需研究的问题。     

高压直流断路器研究综述

高压直流(HVDC)电网是解决可再生能源大规模接入的重要途径,而高压直流断路器(HVDC CB)是直流电网发展的瓶颈问题。笔者针对高压直流输电技术的发展趋势,分析了高压直流电网对高压直流断路器的需求;介绍了各种直流开断方法的基本原理,并分析了其在高压直流电网中应用的可行性;着重介绍了混合式高压直流断路器和基于人工过零的高压直流断路器的研究和发展现状,对其开断过程进行了较为详细的分析,并对其进一步的研究中的关键问题给出了建议。     

配电电器用触头型无弧断路器的开发技术

提出了开发配电用触头型无弧断路器的思想,阐述了断路器无弧通断的原理、无弧断路器的基本结构,介绍了无弧断路器开发中的几项关键技术.     

适用于直流电网的晶闸管型直流断路器

高压直流电网发生直流故障后,直流断路器可以快速隔离故障区域、保证非故障区域的正常运行。晶闸管型直流断路器具有成本低、容量大等特点,但是在电容预充电、二次开断等方面仍存在改进空间。为了进一步改进晶闸管型直流断路器的工作性能,提出一种具有新型拓扑结构的晶闸管型直流断路器,其基本原理是通过合理的拓扑设计和控制策略将故障电流转移到电容支路。介绍了所提直流断路器的预充电、开断电流和二次开断的具体步骤;通过建立电容放电期间的状态方程组,分析了内部电感和电容的参数设计原则,从而在确保开断可靠性的同时提高器件利用效率。最后,在PSCAD/EMTDC仿真软件里搭建了四端直流电网模型,通过仿真验证了所提直流断路器的工作性能。仿真与分析结果表明,与现有晶闸管型直流断路器相比,所提直流断路器无需外部预充电电源且充分考虑了二次开断能力,同时具有精确的参数设计方法从而实现器件的最大化利用。     

双电容混合型直流断路器

在混合型直流断路器的基础上采用电流转移法,针对高压直流系统短路故障问题提出了一种双电容混合型高压直流断路器的拓扑模型.不仅能让高速机械开关在零压零流的条件下安全无弧分断,附带自充电功能,而且可以大幅度降低单电容直流断路器分断时的反向充电电压,从而缩短了拓扑运行时间.对拓扑运行中的各个临界阶段进行数学公式推导,通过仿真验...     

基于电容调压原理的自适应高压直流断路器

能够快速开断大电流的高压直流断路器是影响直流输电的关键因素之一。提出一种自适应电容调压式高压直流断路器设计方案,通过并联调压电容实现电弧电流的反转,形成多个电流过零点,并在一定时间内将电弧电流限制在零点附近,为灭弧创造良好条件。理论推导和仿真结果表明提出的高压直流断路器方案能够适应不同运行工况,避免电力电子器件的通态损耗,有效减小电弧重燃几率,提高断路器的快速分断能力。     

混合式高压直流断路器暂态分断特性及其参数影响分析

混合式高压直流断路器(DC Circuit Breaker, DCCB)的本质是分断故障电流。分断暂态过程中的电气参数是决定断路器分断性能的核心所在。在分析DCCB拓扑结构的基础上,将断路器分断暂态过程划分为三个阶段。通过建立带DCCB的直流电网故障等效电路和断路器分断各暂态阶段的系统级等效电路,来分析分断过程中断路器自身的暂态特性。将断路器自身参数与直流系统参数联合起来,分别对断路器的两次换流过程进行详细分析。建立了断路器分断电流、暂态电压和开断时间的数学模型,推导断路器分断全过程中的分断电流以及最大暂态电压的计算表达式,并分析了断路器参数对分断性能的影响情况。利用PSCAD/EMTDC软件,搭建系统级混合式DCCB仿真模型,验证了所建立的断路器暂态模型的正确性及参数选取对断路器开断性能的影响。     

直流断路器吹弧磁场仿真及小电流开断试验研究

为解决直流断路器开断小电流困难的问题,采用了并联激磁的磁吹装置.设计了“T”形和矩形导磁板结构的磁吹装置,进行了触头系统区域的吹弧磁场仿真分析计算和关键位置的磁场对比研究.仿真分析及样机小电流开断试验结果表明,采用“T”形导磁板结构磁吹装置的断路器具有更好的小电流开断能力.     

基于串联晶闸管强迫过零关断技术的混合式高压直流断路器

为了提高混合式直流断路器的开断能力,降低半导体器件的使用成本,提出了一种基于串联晶闸管强迫过零关断技术的具备双向开断能力的混合式直流断路器拓扑方案。在分析关断过程的基础上,推导了串联晶闸管阀与二极管阀组件反向恢复过程中均压回路的参数设计方法,然后以10 k V样机为例,开展了主支路和转移支路器件选型与参数设计,并搭建了10 k V直流断路器原理样机及其实验回路。研究结果表明：正常运行时,主支路由机械开关和少量的全控型半导体器件串联构成,其损耗较小;在开断电流时,故障电流首先转移至晶闸管阀支路,再通过放电回路注入反向电流迫使晶闸管阀过零关断,最后通过耗能支路吸收系统感性能量。原理样机实现了直流电压10 k V下短路电流峰值为8.8 k A的过零快速关断、且开断时间小于3 ms;转移支路可通过调整半导体器件的串联数量和选型大幅提升直流断路器的电压等级和故障电流耐受能力;串联二极管阀能在大电流关断暂态过程中抑制晶闸管器件的反向恢复过电压,降低晶闸管器件的损坏风险;在混合式直流断路器的换流和关断阶段,无需针对串联的晶闸管器件调整触发时间与匹配参数。综上所述,所提出的混合式直流断路器具有快速直流短路故障清除能力,可以作为未来柔性高压直流输电系统组网的工程实施方案之一。     

用小电流晶闸管使接触器实现无弧运行

本文提出用小电流晶闸管与接触器组成组合开关。在接通和关断电路时无电弧，接触器可省去灭弧罩，结构简化。且可用于易燃易爆场合。晶闸管毋须电子触发线路，线路简单，成本低。