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基于晶闸管的混合式断路器关断可靠性分析研究
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作者 高芳 汪国辉 赵伟 《船电技术》 2024年第4期13-15,共3页
混合式断路器中的晶闸管器件工作于脉冲大电流工况。短路分断过程中,在反向脉冲注入下,电流下降率极高,导致正向导通过程中储存的载流子得不到复位。另一方面,在系统短路电流作用下,晶闸管会很快承受正向电压,若此时还未恢复正向阻断特... 混合式断路器中的晶闸管器件工作于脉冲大电流工况。短路分断过程中,在反向脉冲注入下,电流下降率极高,导致正向导通过程中储存的载流子得不到复位。另一方面,在系统短路电流作用下,晶闸管会很快承受正向电压,若此时还未恢复正向阻断特性,就会导致短路分断的失败。本文通过搭建数学模型,分析了强迫换流投入时刻、换流电容值以及换流电感值对晶闸管关断可靠性的影响。结果表明通过减小强迫换流支路的投入时间以及增大换流电容值,可以显著提升混合式断路器短路分断的可靠性。 展开更多
关键词 混合式断路器 晶闸管 强迫换流 可靠性
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基于光伏充电的低压混合式断路器设计及仿真 被引量:1
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作者 孔令哲 何柏娜 +5 位作者 李辉 刘雨佳 边晨曦 娄辉 戴雪婷 刘洋 《南方电网技术》 CSCD 北大核心 2024年第4期10-18,40,共10页
直流断路器是实现直流系统电流故障清除和隔离的关键设备。基于人工过零点的直流断路器熄弧时刻具有不确定性,且换流电容需要更换辅助电源,降低断路器可靠性,增加维护成本。为此,在传统直流断路器基础上,提出了一种基于光伏充电的混合... 直流断路器是实现直流系统电流故障清除和隔离的关键设备。基于人工过零点的直流断路器熄弧时刻具有不确定性,且换流电容需要更换辅助电源,降低断路器可靠性,增加维护成本。为此,在传统直流断路器基础上,提出了一种基于光伏充电的混合式直流断路器拓扑结构设计方案。该方案在断路器过零点未熄弧时闭锁IGBT开关,加速电弧熄灭,并设计光伏储能供电系统为换流电容预充电能,以保障断路器持续运行。同时对所提断路器的拓扑结构、开断时序、拓扑参数进行了设计,基于MATLAB/Simulink实验平台建立了150 V混合式直流断路器模型,讨论IGBT开关器件闭锁时刻及电阻电容二极管(resistance-capacitance diode,RCD)缓冲电路对断路器开断的影响。在此基础上,通过仿真实验分析了正常和短路工况下断路器开断过程,验证了所提方案的可行性。 展开更多
关键词 混合式直流断路 人工过零点 拓扑结构 IGBT开关 RCD缓冲电路 光伏供电系统
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国内外混合式断路器发展与研究现状 被引量:49
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作者 廖敏夫 黄金强 +2 位作者 葛国伟 王善军 段雄英 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1688-1694,共7页
混合断路器综合了传统开关的优点,克服了各自的缺点,是未来智能电网的发展趋势与研究热点。为此探讨了国内外混合断路器的发展与研究现状,并根据混合断路器的结构及工作原理对其进行了分类,重点对基于真空与SF_6串联构成的混合断路器及... 混合断路器综合了传统开关的优点,克服了各自的缺点,是未来智能电网的发展趋势与研究热点。为此探讨了国内外混合断路器的发展与研究现状,并根据混合断路器的结构及工作原理对其进行了分类,重点对基于真空与SF_6串联构成的混合断路器及基于电力电子的混合断路器的工作原理、结构型式、应用领域及发展趋势进行了综述,基于真空与SF_6串联的混合断路器的动态绝缘特性、操动机构精度及最佳协同控制策略的研究,将推进其在高压大电流领域的应用。基于电力电子开关的混合断路器的电流转移特性、快速操动结构及短路开断控制策略等关键技术的突破,将为其在低压直流开断领域的应用奠定基础。 展开更多
关键词 混合式断路器 直流开断 真空断路 SF6断路 动态绝缘特性 电力电子开断单元
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基于新型混合式断路器的IGBT缓冲电路研究 被引量:16
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作者 刘顺炮 郑建勇 +3 位作者 查申森 梅军 吴恒荣 陈军 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2006年第3期31-34,共4页
分析了新型混合式断路器的IGBT开关特性,在总结3种传统IGBT缓冲电路的基础上,提出一种优化的适合于新型混合式断路器的IGBT缓冲电路。该电路能在不降低吸收过电压效果的基础上,改变充、放电回路的电容,使放电时间跟随电容改变而改变,满... 分析了新型混合式断路器的IGBT开关特性,在总结3种传统IGBT缓冲电路的基础上,提出一种优化的适合于新型混合式断路器的IGBT缓冲电路。该电路能在不降低吸收过电压效果的基础上,改变充、放电回路的电容,使放电时间跟随电容改变而改变,满足具体主电路对IGBT导通时间变化的要求和满足不同IGBT开关频率的要求。通过仿真和理论分析证明了该优化缓冲电路的有效性和适用性。 展开更多
关键词 缓冲电路 IGBT 混合式断路器
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一种新型混合式断路器装置 被引量:5
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作者 顾东亮 郑建勇 +2 位作者 梅军 吴恒荣 陈军 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 北大核心 2006年第1期10-14,共5页
将机械开关的静态特性和固态开关的快速性相结合研制了一种新型混合式断路器装置。该装置的动作机构由绝缘栅双极晶体管IGBT固态开关和机械断路器组成,采用新型的基于自然换流和IGBT软关断技术的混合式拓扑结构,IGBT由EXB 841提供驱动... 将机械开关的静态特性和固态开关的快速性相结合研制了一种新型混合式断路器装置。该装置的动作机构由绝缘栅双极晶体管IGBT固态开关和机械断路器组成,采用新型的基于自然换流和IGBT软关断技术的混合式拓扑结构,IGBT由EXB 841提供驱动和保护。试验表明,该混合式断路器装置在分合闸过程中具有动作速度快,动作一致性高,限压限弧能力强等特点。装置的测控部分采用数字信号处理器DSP和复杂可编程逻辑器件CPLD相结合,提高了控制的实时性和灵活性。 展开更多
关键词 混合式断路器 固态开关 测控 快速动作特性
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混合式断路器的IGBT串联均压技术 被引量:19
6
作者 查申森 郑建勇 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2010年第4期177-182,共6页
作为混合式断路器中电力电子换流装置的主要器件——绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)单个器件容量的不足限制了其在电力系统领域的应用。对混合式断路器的拓扑结构及工作原理进行了介绍,对影响串联IGBT均压... 作为混合式断路器中电力电子换流装置的主要器件——绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)单个器件容量的不足限制了其在电力系统领域的应用。对混合式断路器的拓扑结构及工作原理进行了介绍,对影响串联IGBT均压的因素进行了机理研究和实验分析,提出了一种闭环控制均压电路。仿真结果表明,该电路能较好实现串联IGBT动态均压,具有可快速连续控制,损耗小、成本低、易安装等特点。 展开更多
关键词 混合式断路器 绝缘栅双极晶体管 串联 动态均压
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用于混合式断路器的神经网络故障电流检测方法 被引量:5
7
作者 赵阳 魏新劳 冯越 《哈尔滨理工大学学报》 CAS 北大核心 2011年第1期53-56,63,共5页
为了有效的实现用于混合式电力电子断路器的故障电流检测,设计了一种基于神经网络理论的短路电流检测方法,其主旨是将动态神经网络应用于故障电流的检测,利用反馈神经网络的历史记忆效应,对信号进行预测比较,可实现一种有效的短路电流... 为了有效的实现用于混合式电力电子断路器的故障电流检测,设计了一种基于神经网络理论的短路电流检测方法,其主旨是将动态神经网络应用于故障电流的检测,利用反馈神经网络的历史记忆效应,对信号进行预测比较,可实现一种有效的短路电流故障检测。使用Matlab神经网络工具箱进行仿真,通过仿真产生模拟训练样本,以单相工频基波叠加多次谐波分量,简化时可用类正弦函数代替,仿真结果表明了该方法的有效性和快速性。 展开更多
关键词 混合式断路器 神经网络 电流检测
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基于自然换流和软关断的混合式断路器研制 被引量:3
8
作者 顾东亮 郑建勇 +4 位作者 丁祖军 梅军 苏麟 吴恒荣 陈军 《低压电器》 北大核心 2005年第12期5-8,12,共5页
混合式断路器(HCB)结合了机械式断路器和固态断路器的优点,是国际上断路器研究的新方向。阐述了自然换流和强制换流的原理及IGBT软关断技术。基于自然换流和IGBT软关断技术,研制了一种新型的HCB。试验表明,该新型HCB具有合闸和分闸动作... 混合式断路器(HCB)结合了机械式断路器和固态断路器的优点,是国际上断路器研究的新方向。阐述了自然换流和强制换流的原理及IGBT软关断技术。基于自然换流和IGBT软关断技术,研制了一种新型的HCB。试验表明,该新型HCB具有合闸和分闸动作的快速性、一致性及限压限弧特性。 展开更多
关键词 混合式断路器 IGBT 快速动作 换流 软关断
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新型混合式断路器结构及动作特性研究 被引量:3
9
作者 顾东亮 郑建勇 +4 位作者 丁祖军 梅军 苏麟 吴恒荣 陈军 《电气开关》 2006年第4期13-16,共4页
混合式断路器(HCB)结合了机械式断路器和固态断路器的优点,是国际上断路器研究的新方向。介绍了几种混合式断路器的典型结构,阐述了自然换流和强制换流的原理。着重研究了一种基于自然换流和IGBT软关断技术的新型混合式结构,并针对该拓... 混合式断路器(HCB)结合了机械式断路器和固态断路器的优点,是国际上断路器研究的新方向。介绍了几种混合式断路器的典型结构,阐述了自然换流和强制换流的原理。着重研究了一种基于自然换流和IGBT软关断技术的新型混合式结构,并针对该拓扑结构研制了混合式断路器。试验表明,该新型混合式断路器具有合闸和分闸动作的快速性、一致性以及限压限弧特性。 展开更多
关键词 混合式断路器 固态开关 快速动作特性 换流 限弧
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混合式断路器无弧分断的影响因素研究 被引量:2
10
作者 邵方静 纽春萍 +3 位作者 吴益飞 胡杨 杨倬 陈喆歆 《低压电器》 2013年第24期1-4,23,共5页
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... 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。 展开更多
关键词 混合式断路器 无弧分断 电流转移 影响因素
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混合式断路器自然换流过程分析研究 被引量:6
11
作者 沙新乐 彭振东 +1 位作者 李博 任志刚 《船电技术》 2019年第2期37-40,共4页
针对直流电力系统中快速上升的短路电流在混合式断路器中转移困难的问题,开展了混合式断路器自然换流过程影响因素的分析研究。通过搭建仿真模型对短路电流在高di/dt时的转移过程进行仿真分析,得出了电流转移时间与转移电流峰值、晶闸... 针对直流电力系统中快速上升的短路电流在混合式断路器中转移困难的问题,开展了混合式断路器自然换流过程影响因素的分析研究。通过搭建仿真模型对短路电流在高di/dt时的转移过程进行仿真分析,得出了电流转移时间与转移电流峰值、晶闸管组件的阈值电压和通态电阻的关系曲线。最后通过样机进行短路试验,验证了仿真分析的合理性,并对晶闸管组件中串联元件数目不同,电流转移时间仿真值与试验值出现的差异做出了解释。 展开更多
关键词 混合式断路器 换流 晶闸管 串联
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直流微网混合式断路器IGBT串联均压特性 被引量:8
12
作者 冷彤 王德全 +3 位作者 廖敏夫 邱军 王汝凡 邹积岩 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期3879-3886,共8页
混合式断路器在直流微网应用中将多个绝缘栅双极晶体管(insulated gatebipolar transistor,IGBT)串联以承受关断过电压,为此对IGBT串联动态均压特性展开探讨。首先,分析了IGBT串联动态不均压原因及电阻、电容、二极管(RCD)无源缓冲均压... 混合式断路器在直流微网应用中将多个绝缘栅双极晶体管(insulated gatebipolar transistor,IGBT)串联以承受关断过电压,为此对IGBT串联动态均压特性展开探讨。首先,分析了IGBT串联动态不均压原因及电阻、电容、二极管(RCD)无源缓冲均压电路工作原理;其次,通过仿真分析不同RCD电路参数对均压特性、IGBT关断损耗及过电压、二极管反向电压的影响;最后,搭建容量为1.2 kA/2.4 kV的IGBT串联开断单元,以500 ns关断时间差、600 A短路电流为实验条件,进行开断验证。研究结果表明:缓冲电容在一定范围内越大,IGBT的过电压、关断损耗、不均压程度越小,但过大的电容值对3者减小的作用有限;缓冲电阻在一定范围内越大,避雷器关断后,电路阻尼振荡的抑制效果越好,但二极管承受的反向电压会增大;结合仿真和实验,提出缓冲电容2~3μF,缓冲电阻2Ω的最佳电路参数,并在此基础上给出二极管选型原则。该文通过研究获得的RCD无源缓冲电路均压特性,可为工程应用提供一定技术参考。 展开更多
关键词 混合式直流断路 绝缘栅双极晶体管 IGBT 串联 动态均压
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适用于直流配电网的混合式断路器研究 被引量:6
13
作者 姚宁 李德召 +4 位作者 杜道忠 王智勇 王文杰 张广泰 方太勋 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2022年第11期184-190,共7页
随着分布式电源的快速发展及直流负荷的迅猛增长,交流配电网不能满足未来电网的发展,直流配电网以其控制灵活、稳定性高、电能质量好等优势成为未来发展趋势。直流断路器作为关键保护设备,对配电网的可靠运行有着重要意义。文中提出一... 随着分布式电源的快速发展及直流负荷的迅猛增长,交流配电网不能满足未来电网的发展,直流配电网以其控制灵活、稳定性高、电能质量好等优势成为未来发展趋势。直流断路器作为关键保护设备,对配电网的可靠运行有着重要意义。文中提出一种配电网用的混合式直流断路器方案,直流断路器分3条支路:主通流支路由快速机械开关和IEGT阀组串联组成、转移支路由压接式IEGT阀组组成、能量吸收由每一级IEGT并联的避雷器组成。从仿真设计到样机试制进行阐述,并且样机完成10 kV电压等级下关断15 kA故障电流试验,结果表明,提出的直流断路器方案可满足在直流配电网的应用。 展开更多
关键词 直流配电网 混合式直流断路 IEGT阀组 快速机械开关
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短路电流对混合式断路器关断的影响分析
14
作者 茹梦歌 彭振东 《船电技术》 2022年第6期45-48,52,共5页
针对混合式直流断路器在短路电流上升沿就开始分断动作的特性,展开短路电流预期峰值以及时间常数对断路器分断过程的影响的分析及仿真试验。通过理论计算以及搭建仿真模型,得出在不同短路电流和时间常数情况下断路器的各项工作指标的变化。
关键词 混合式断路器 短路电流 时间常数 关断过程
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一种混合式断路器自然换流过程改进措施
15
作者 刘湘衡 《船电技术》 2021年第6期82-84,共3页
针对自然换流过程中电流转移时间过长等问题,本文提出一种采用外加高频变换磁场,利用机械开关在高频磁场中产生的感应电动势和机械开关电弧电压的叠加,以增大故障电流转移阶段中机械开关支路电压,减小电流转移时间的方案。在利用Q3D提... 针对自然换流过程中电流转移时间过长等问题,本文提出一种采用外加高频变换磁场,利用机械开关在高频磁场中产生的感应电动势和机械开关电弧电压的叠加,以增大故障电流转移阶段中机械开关支路电压,减小电流转移时间的方案。在利用Q3D提取了机械开关支路的杂散电感的基础上,进行了改进方案的仿真分析。结果表明,所提方案能大幅缩短故障电流的转移时间,确保断路器分断的可靠性。 展开更多
关键词 换流 混合式断路器 半导体 高频磁场
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断路器换流参数对混合式断路器关断特性的影响
16
作者 曹鹏飞 张鹏 茹梦鸽 《船电技术》 2022年第9期14-18,共5页
混合式断路器电气参数尤其是换流回路的参数对于断路器的性能、体积和成本有很大的影响,不同的关断环境对构成断路器各元器件的型号与参数配置有较为严格的要求。本文通过对断路器拓扑的分析计算,得出断路器换流参数对断路器关断特性的... 混合式断路器电气参数尤其是换流回路的参数对于断路器的性能、体积和成本有很大的影响,不同的关断环境对构成断路器各元器件的型号与参数配置有较为严格的要求。本文通过对断路器拓扑的分析计算,得出断路器换流参数对断路器关断特性的影响。 展开更多
关键词 混合式断路器 换流参数 关断过程
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10 kV直流配电网混合式断路器结构设计 被引量:5
17
作者 樊阳文 李骏 +3 位作者 姚宁 杜道忠 王智勇 王文杰 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2021年第7期53-59,共7页
基于10 kV直流配电网示范工程要求及二极管整流型混合式拓扑结构,文中首先介绍了直流断路器的整体布局结构;然后提出了阀组模块化设计方案,阐述了各模块的设计选型过程,通过理论计算及仿真分析设计了主支路散热系统及IGBT硅堆结构,研制... 基于10 kV直流配电网示范工程要求及二极管整流型混合式拓扑结构,文中首先介绍了直流断路器的整体布局结构;然后提出了阀组模块化设计方案,阐述了各模块的设计选型过程,通过理论计算及仿真分析设计了主支路散热系统及IGBT硅堆结构,研制了额定电压10 kV,额定电流1 kA,最大开断电流10 kA,开断时间小于3 ms的混合式直流断路器产品;最后试验结果表明:直流断路器在10 kV配电网中运用的可行性和有效性。 展开更多
关键词 直流配电网 混合式直流断路 通态阀组 模块化 仿真分析
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基于可控振荡的电流注入型混合式直流断路器
18
作者 裴翔羽 贾重霄 +2 位作者 周万迪 谭奇福 李弸智 《电工技术学报》 北大核心 2025年第2期625-639,共15页
混合式直流断路器作为柔性直流输电系统故障线路选择性快速隔离的主流技术路线,是最大程度地保障柔性直流输电系统健全和持续可靠运行的关键装备。然而,当前各类混合式直流断路器存在造价高昂的共性问题,如何提出混合式直流断路器优化拓... 混合式直流断路器作为柔性直流输电系统故障线路选择性快速隔离的主流技术路线,是最大程度地保障柔性直流输电系统健全和持续可靠运行的关键装备。然而,当前各类混合式直流断路器存在造价高昂的共性问题,如何提出混合式直流断路器优化拓扑,有效地降低直流断路器研制成本是改进直流开断技术的出发点和落脚点。在融合反向电流注入、故障电流转移负压构建和电压幅值可控快速提升等原理的基础上,该文提出一种基于可控振荡的电流注入型混合式直流断路器,通过可控振荡负压单元和反向电流注入辅助实现了故障电流的快速阻断。首先,研究了故障反向电流注入熄弧、电流转移负压构建和电压幅值可控快速提升等基本原理;其次,在此基础上提出基于可控振荡的电流注入型混合式直流断路器拓扑,并详细阐述了其工作原理;然后,研究了所提混合式直流断路器关键元件选型方法;最后,基于PSCAD/EMTDC对所提混合式直流断路器的有效性和适用性进行了仿真验证。 展开更多
关键词 柔性直流电网 多端口混合式直流断路 电流注入 可控振荡
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自触型低压混合式直流断路器系统设计与开断特性研究 被引量:2
19
作者 张照资 高偲智 +3 位作者 汪倩 陈思磊 葛世伟 李兴文 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期4544-4555,I0032,共13页
低压混合式直流断路器具有低功耗、高开断性能、选择性保护等优点,能更好地满足光伏和储能系统以及零碳建筑等应用需求。该文提出一种自触型低压混合式直流开关拓扑,首先通过对混合式断路器工作原理分析,建立基于电弧供能、驱动的机电... 低压混合式直流断路器具有低功耗、高开断性能、选择性保护等优点,能更好地满足光伏和储能系统以及零碳建筑等应用需求。该文提出一种自触型低压混合式直流开关拓扑,首先通过对混合式断路器工作原理分析,建立基于电弧供能、驱动的机电系统耦合设计方法,该方法利用电弧能量为电子电路供能,并将电弧电压作为换流支路导通的控制信号,从而实现短路故障下系统的自动触发,并提出核心功能模块设计的理论依据。在此基础上,研制低压混合式断路器样机并验证设计方案的有效性,并对比分析不同因素对开断特性的影响规律。试验表明,相较于传统机械开关,小电流开断时间缩短85.4%、电弧能量减少94.1%,提升了断路器电气寿命,同时实现1.1 kA短路电流开断,发现系统总体响应时间与燃弧初期电压上升速率成正相关,电弧电导、支路寄生电感增大均会延长换流时间,电弧重燃概率则主要受外部系统参数影响。结果可为低压直流混合式断路器的优化设计和性能提升提供一定参考。 展开更多
关键词 低压直流系统 混合式断路器 断路寿命 小电流开断 短路开断
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具备自适应重合闸能力的多端口混合式直流断路器
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作者 陈晓龙 冯永涛 +3 位作者 周宁 韩小文 李永丽 李斌 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2601-2613,I0010-I0014,共18页
为解决柔性直流电网中混合式直流断路器成本高以及盲目重合闸的问题,提出了一种具备自适应重合闸能力的多端口混合式直流断路器。所提断路器能够在能量耗散期间旁路故障线路中的限流电抗器,配合电容充电回路的导通,将本应经避雷器耗散... 为解决柔性直流电网中混合式直流断路器成本高以及盲目重合闸的问题,提出了一种具备自适应重合闸能力的多端口混合式直流断路器。所提断路器能够在能量耗散期间旁路故障线路中的限流电抗器,配合电容充电回路的导通,将本应经避雷器耗散的限流电抗器能量转移到电容中,从而有效减少了故障隔离时间与避雷器能量耗散压力,并为故障性质的判别提供了能量支持。同时,该断路器通过共享主断路器的方式实现故障隔离,结合避雷器泄能需求的下降,大大降低了断路器的制造成本,在经济性方面优势明显。此外,该断路器利用故障识别电流与电容电压在永久性故障与瞬时性故障下的幅值差异来识别故障性质,实现了自适应重合闸,操作简单且易于控制。最后,利用PSCAD/EMTDC在三端MMC柔性直流系统环境下对所提方案的有效性进行了仿真验证,并通过与其他方案的对比分析,证明了所提方案的优越性。 展开更多
关键词 柔性直流电网 多端口混合式直流断路 直流故障隔离 经济性 自适应重合闸
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