趙明君， 葉 晗， 李中奇， 高 森， 朱海勇， 朱 旭

(1. 國網(wǎng)新疆信通公司，新疆 烏魯木齊 830000； 2. 東南大學(xué)先進(jìn)電能變換技術(shù)與裝備研究所，江蘇 南京 210096； 3. 南京南瑞繼保電氣有限公司，江蘇 南京 211102；4. 國網(wǎng)南京供電公司，江蘇 南京 210019)

0 引言

高壓直流輸電技術(shù)因在接納新能源、遠(yuǎn)距離大容量傳送功率等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，得到了廣泛應(yīng)用[1-3]。隨著直流電網(wǎng)的不斷擴(kuò)大、直流節(jié)點(diǎn)數(shù)的增加以及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的日益復(fù)雜化，產(chǎn)生了許多亟待解決的問題，短路故障處理便是其中之一。與傳統(tǒng)交流電網(wǎng)相比，直流電網(wǎng)的短路保護(hù)難度更大。直流電網(wǎng)具有“低阻性”、“低慣量”的特點(diǎn)，因此一旦發(fā)生短路故障，換流站兩端的并聯(lián)電容將迅速釋放，大量電流在很短的時(shí)間內(nèi)注入到短路點(diǎn)，電流值可在幾毫秒內(nèi)達(dá)到額定電流的幾十倍甚至百倍[4-6]，嚴(yán)重危害電網(wǎng)設(shè)備的安全，影響系統(tǒng)的可靠性運(yùn)行。因此，發(fā)展可靠的直流斷路器，及時(shí)切除故障線路顯得尤為關(guān)鍵。

目前，國內(nèi)外研究主要將直流斷路器分為傳統(tǒng)的3類：機(jī)械式直流斷路器、全固態(tài)式直流斷路器和混合式直流斷路器[7-11]。電容型直流斷路器是指電容在裝置中起主要作用的斷路器方案，與傳統(tǒng)的分類有交叉。電容型直流斷路器中既有機(jī)械式直流斷路器，也有部分混合式直流斷路器。在機(jī)械式直流斷路器中，電容通過與電感諧振產(chǎn)生過零點(diǎn)，為機(jī)械開關(guān)的無弧分?jǐn)鄤?chuàng)造條件[12]；在混合式直流斷路器中，電容可以起到緩沖作用以及預(yù)充電后的限流作用，提高可靠性。由此可見，電容型直流斷路器的發(fā)展是斷路器研究的重要方向。

為此，本文以直流電網(wǎng)為背景，首先分析了電網(wǎng)對(duì)直流斷路器的基本要求；接著對(duì)已有文獻(xiàn)中電容型直流斷路器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及相應(yīng)的控制策略進(jìn)行綜述；隨后提出一種基于預(yù)充電電容的新型直流斷路器，對(duì)其工作原理、控制策略進(jìn)行詳細(xì)分析，并通過仿真對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證；最后指出電容型直流斷路器未來的發(fā)展方向和必須要解決的問題。

1 電容型直流斷路器發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 直流斷路器的基本要求

直流斷路器作為直流電力系統(tǒng)運(yùn)行控制和保護(hù)的關(guān)鍵設(shè)備，在工作性能方面有著獨(dú)特的要求。

1.1.1 安全可靠

與傳統(tǒng)的交流電網(wǎng)不同，直流電網(wǎng)不存在自然的過零點(diǎn)，短路故障的切除難度更大，因此安全可靠地實(shí)現(xiàn)無弧分?jǐn)?，將故障線路從系統(tǒng)中切除，避免對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重危害是直流斷路器的重要指標(biāo)[5,7]。

1.1.2 快速分?jǐn)?/p>

直流故障電流上升非常迅速，為了保護(hù)電網(wǎng)設(shè)備、換流閥等，必須快速切除故障。由于直流電網(wǎng)的故障定位需要一定的時(shí)間，留給故障切除的工作時(shí)間被壓縮，因此系統(tǒng)對(duì)直流斷路器的快速性提出了嚴(yán)格的要求。

1.1.3 耐壓耐流

直流電網(wǎng)的發(fā)展方向?yàn)槎喽?、高電壓和大電流，因此切斷直流電流時(shí)，承受較高的過電流和過電壓是直流斷路器必須解決的重要問題。

1.1.4 經(jīng)濟(jì)成本

多端直流輸電及直流電網(wǎng)的發(fā)展需要使用大量的斷路器，同時(shí)每個(gè)斷路器涉及到大量的高壓固態(tài)器件，所以斷路器造價(jià)十分昂貴。因此設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性也是直流斷路器的重要指標(biāo)。

1.1.5 能量耗散和重復(fù)開斷能力

在直流短路故障線路被切除之后，系統(tǒng)中的儲(chǔ)存能量需要釋放[12]，以便于直流斷路器能夠循環(huán)投入電網(wǎng)中以備下次使用。尤其是電容型直流斷路器，為保持重復(fù)開斷能力，電容須要放至正常電壓水平。

1.2 電容型直流斷路器方案

電容型直流斷路器是指在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中使用電容型一類直流斷路器的總稱。按照斷路器內(nèi)起核心作用和占主要成本的開關(guān)器件類型，可將電容型直流斷路器分為機(jī)械開關(guān)式、全控固態(tài)開關(guān)式和半控固態(tài)開關(guān)式。

1.2.1 機(jī)械開關(guān)式電容型直流斷路器

機(jī)械開關(guān)式電容型直流斷路器的基本原理如圖1所示。正常工作時(shí)，系統(tǒng)通過機(jī)械開關(guān)傳送功率；系統(tǒng)短路時(shí)，觸發(fā)諧振支路產(chǎn)生交變電流，為機(jī)械開關(guān)的無弧關(guān)斷提供人工過零點(diǎn)；在機(jī)械開關(guān)完全關(guān)斷之后，能量最終在避雷器所在支路消耗吸收。依據(jù)斷路器中是否存在預(yù)充電裝置，可將該類斷路器分為有源型和無源型[13-15]。

圖1 機(jī)械開關(guān)式電容型斷路器結(jié)構(gòu)Fig.1 Thetopology of capacitor DC circuit breaker with mechanical switch

最早的無源機(jī)械開關(guān)式電容型直流斷路器開斷能力為500 kV/2 kA[15]，由歐洲BBC (Brown Boveri Corporation, BBC)公司研制，該方案開斷能力較強(qiáng)，但開斷速度較慢，無法實(shí)際投運(yùn)；與無源型斷路器相比，有源型斷路器增加了預(yù)充電裝置，縮短了故障線路的切斷時(shí)間。文獻(xiàn)[16]提出有源型斷路器方案，開斷能力達(dá)到80 kV /16 kA，開斷時(shí)間為10 ms；西安交通大學(xué)及其合作團(tuán)隊(duì)提出了一種有源型方案，開斷能力達(dá)到110 kV/12 kA，開斷時(shí)間縮短至4.6 ms；華中科技大學(xué)團(tuán)隊(duì)所提方案應(yīng)用于南澳±160 kV多端柔性直流輸電系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)快速分?jǐn)?，是目前世界上首次?yīng)用于直流工程的機(jī)械開關(guān)式電容型斷路器[17]。

1.2.2 全控固態(tài)開關(guān)式電容型直流斷路器

由全控固態(tài)開關(guān)組成的電容型直流斷路器的基本原理如圖2所示。正常工作時(shí)，系統(tǒng)通過全控固態(tài)開關(guān)支路傳送功率；當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生短路時(shí)，給固態(tài)開關(guān)關(guān)斷信號(hào)，將故障電流轉(zhuǎn)移到電容支路，對(duì)電容進(jìn)行充電；當(dāng)電流轉(zhuǎn)移支路的電壓達(dá)到避雷器的保護(hù)閾值后，能量通過避雷器支路消耗吸收。與機(jī)械開關(guān)式電容型直流斷路器相比，該類電容型直流斷路器可加快故障電流轉(zhuǎn)移速度，縮短斷路器工作時(shí)間。

圖2 全控固態(tài)開關(guān)式電容型斷路器結(jié)構(gòu)Fig.2 The topology of capacitor DC circuit breaker with full-controlled switch

基于此基本原理，文獻(xiàn)[18—19]提出了一種帶外部預(yù)充電裝置的電容型直流斷路器。該方案在保證故障線路可靠切除的同時(shí)，電容預(yù)充電壓可以有效地抑制短路電流，但全控固態(tài)開關(guān)的大量串聯(lián)會(huì)增加通態(tài)損耗，降低電網(wǎng)效率；文獻(xiàn)[20—22]提出的電容換流型方案在固態(tài)開關(guān)支路上添加了機(jī)械開關(guān)，降低了通態(tài)損耗，但電容的快速充電可能導(dǎo)致機(jī)械開關(guān)關(guān)斷難度增大；國家電網(wǎng)全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院提出的直流斷路器方案，將絕緣柵雙極型晶體管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)與高壓電容組成的全橋結(jié)構(gòu)作為故障電流轉(zhuǎn)移支路的子模塊，在舟山多端柔性直流工程中實(shí)際投運(yùn)，開斷能力達(dá)到200 kV/15 kA，動(dòng)作時(shí)間為3 ms，但是大量全橋結(jié)構(gòu)串聯(lián)使得該方案的設(shè)備成本巨大[23]；為此，中國科學(xué)院電工研究所提出了基于半橋結(jié)構(gòu)的模塊級(jí)聯(lián)型直流斷路器，保證了故障線路可靠切除的同時(shí)，降低了設(shè)備成本[24]。但是由于全控固態(tài)開關(guān)式電容型直流斷路器主要依靠全控開關(guān)實(shí)現(xiàn)向電容支路快速換流，需要大量開關(guān)管串聯(lián)，因此該類方案的設(shè)備成本相對(duì)較高。

1.2.3 半控固態(tài)開關(guān)式電容型直流斷路器

半控固態(tài)開關(guān)式電容型直流斷路器的基本原理如圖3所示。正常工作時(shí)，系統(tǒng)通過以機(jī)械開關(guān)為主的載流支路進(jìn)行能量傳送；一旦系統(tǒng)發(fā)生短路故障，立即觸發(fā)導(dǎo)通半控固態(tài)開關(guān)支路，為載流支路提供零電壓的分?jǐn)鄺l件；在載流支路可靠分?jǐn)嗪?，通過觸發(fā)以電容為主要元件的輔助關(guān)斷支路，將半控固態(tài)開關(guān)關(guān)斷；最終能量將通過避雷器進(jìn)行消耗吸收。與全控固態(tài)開關(guān)式電容型直流斷路器相比，該類方案由于采用價(jià)格較低的半控型器件，可大大降低設(shè)備的整體成本。

圖3 半控固態(tài)開關(guān)式電容型斷路器結(jié)構(gòu)Fig.3 The topology of capacitor DC circuit breaker with half-controlled switch

基于此基本原理，國網(wǎng)智研院提出的半控開關(guān)式電容型直流斷路器方案利用預(yù)充電電容的反向放電電流輔助晶閘管有效關(guān)斷[25]，保證故障線路的快速無弧分?jǐn)?，并?00 kV/3 kA的額定工況下進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，但該方案在短路瞬間電容放電電流與短路電流方向一致，對(duì)故障電流的抑制效果欠佳；文獻(xiàn)[26]采用可精確控制的火花間隙代替部分晶閘管，降低了設(shè)備成本，但存在限流差的問題；華北電力大學(xué)提出的基于晶閘管方案分為斷路閥和限流閥，通過觸發(fā)不同的閥段，使得斷路器在穩(wěn)態(tài)時(shí)對(duì)外呈現(xiàn)低阻抗、故障時(shí)呈現(xiàn)高阻抗，從而增強(qiáng)斷路器的動(dòng)態(tài)功能特性，提高限流效果[27]；國外研究學(xué)者提出采用三電容的晶閘管方案[28]，通過電容之間的相互放電為晶閘管提供強(qiáng)迫關(guān)斷的反向電流，保證雙向工作的同時(shí)，具有一定的限流能力，并研制出2 kV/2 A的原理樣機(jī)。

總體來說，機(jī)械開關(guān)式電容型直流斷路器的工作時(shí)間較長，很難滿足直流電網(wǎng)對(duì)斷路器的可靠性和快速性要求；固態(tài)開關(guān)式方案中，全控器件的使用可以提高系統(tǒng)的可靠性和控制精確性，但應(yīng)用于高壓場(chǎng)景的全控器件如IGBT，價(jià)格昂貴，成本很高；半控器件的使用會(huì)大幅降低設(shè)備成本，如相同電壓電流應(yīng)力條件下的晶閘管比IGBT成本節(jié)省80%以上，但是對(duì)電路的控制更加困難，設(shè)計(jì)要求更高，工作時(shí)間也相對(duì)較長，因此在選擇電容型斷路器方案時(shí)，須綜合考慮斷路器的經(jīng)濟(jì)性、快速性和可靠性等因素。3種直流斷路器的具體對(duì)比見表1。

表1 電容型直流斷路器對(duì)比Tab.1 Comparison between different DC breakers with capacitors

電容型斷路器類別優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)合機(jī)械開關(guān)式結(jié)構(gòu)簡單成本低控制復(fù)雜動(dòng)作較慢設(shè)計(jì)難度大低壓、小容量場(chǎng)合全控固態(tài)開關(guān)式控制簡單動(dòng)作快速可靠性高成本較高運(yùn)行損耗大中低壓場(chǎng)合半控固態(tài)開關(guān)式成本較低可靠性較高結(jié)構(gòu)和控制較復(fù)雜高壓場(chǎng)合

2 組合電容型直流斷路器方案

2.1 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、輸電線路增多，尤其是一個(gè)換流站對(duì)應(yīng)多條直流出線，需要大量直流斷路器，設(shè)備成本巨大。為降低直流電網(wǎng)的斷路器成本，提高可靠性，文中提出一種基于預(yù)充電電容的組合式直流斷路器方案(簡稱“組合電容型直流斷路器”)，屬于半控固態(tài)開關(guān)式電容型直流斷路器。主要分為兩個(gè)部分：站端部分(A部分)和線路部分(B部分，包括B1、B2…BN)，配置方法如圖4(a)所示，站端部分為所有出線共享部分，安裝在換流站的直流出口側(cè)，線路部分安裝在每一條直流出線上。

圖4 組合電容型直流斷路器的配置方法及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Fig.4 Configuration and topology of assembly hybrid high voltage DC breaker based on pre-charged capacitors

如圖4(b)所示，站端部分的具體拓?fù)浒ㄒ粋€(gè)電容器組Ca1，一個(gè)晶閘管閥組Ta1，一個(gè)二極管閥組Da1，一個(gè)電阻器Ra1；線路部分，以安裝于線路1上的B1部分為例，具體拓?fù)浒ㄒ粋€(gè)機(jī)械開關(guān)S，一個(gè)反向串聯(lián)的IGBT開關(guān)管組Q1，一個(gè)限流電感Lb1，一個(gè)二極管閥組Db1，一個(gè)電阻器Rb1和一個(gè)電容器組Cb1。實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)系統(tǒng)中的耐壓耐流條件，每個(gè)閥組中的元器件可進(jìn)行適當(dāng)?shù)拇⒙?lián)來匹配要求。

2.2 工作原理

正常工作時(shí)，系統(tǒng)通過斷路器線路部分中機(jī)械開關(guān)S和開關(guān)管組Q1組成的載流支路傳送功率；同時(shí)，站端部分電容Ca1和線路部分電容Cb1進(jìn)行預(yù)充電，直至其電壓均達(dá)到系統(tǒng)電壓等級(jí)。當(dāng)電網(wǎng)的線路1發(fā)生短路故障，線路電流將迅速增大。

(1) 故障第1階段：短路發(fā)生之后，站端電容Ca1通過二極管閥組Da1、線路側(cè)電容Cb1通過二極管閥組Db1以及換流站直流側(cè)電容向故障點(diǎn)放電，線路電流迅速增大；

(2) 故障第2階段：當(dāng)線路電流達(dá)到保護(hù)閾值時(shí)，立即給晶閘管閥組Ta1觸發(fā)信號(hào)，為載流支路的關(guān)斷做準(zhǔn)備；接著，關(guān)斷載流支路上的開關(guān)管組Q1，由于此時(shí)線路電流并非很大，因此對(duì)開關(guān)管組Q1的耐流要求較低；在Q1關(guān)斷之后，站端電容Ca1由放電狀態(tài)變?yōu)槌潆姞顟B(tài)，通過晶閘管Ta1；此時(shí)立即給機(jī)械開關(guān)S分閘信號(hào)，由于前序操作的固態(tài)開關(guān)動(dòng)作時(shí)間都在微秒級(jí)別，因此站端部分電容Ca1和線路部分電容Cb1的電壓差異，即機(jī)械開關(guān)S的承壓很小，滿足無弧分?jǐn)鄺l件；

(3) 故障第3階段：待機(jī)械開關(guān)完全達(dá)到絕緣開距后，站端側(cè)回路繼續(xù)諧振，停止觸發(fā)晶閘管閥組Ta1，諧振電流只能通過二極管閥組Da1和電阻器Ra1，最終達(dá)到穩(wěn)定；同理，線路側(cè)回路電流最終通過電阻器Rb1進(jìn)行續(xù)流消耗。

由上可知，該方案屬于半控固態(tài)開關(guān)式電容型直流斷路器，成本較低；同時(shí)，所提斷路器的站端部分為多條線路斷路器的共享部分，因此對(duì)于復(fù)雜電網(wǎng)來說，可進(jìn)一步降低設(shè)備成本，且隨著換流站的直流出線數(shù)越多，經(jīng)濟(jì)性越好。

2.3 仿真驗(yàn)證

為了驗(yàn)證所提組合電容型直流斷路器的可行性和有效性，搭建了如圖5所示的三端直流環(huán)網(wǎng)模型。其中，換流站(voltage source converter，VSC)VSC1和VSC2為定功率站，功率分別為300 MW和120 MW，換流站VSC3為定電壓站，電壓為200 kV；線路12、13和23的長度分別為100 km，200 km和150 km，電阻值分別為1 Ω，2 Ω和1.5 Ω，電感值分別為40 mH，80 mH和60 mH；對(duì)于所提斷路器，A部分代表站端部分，B1、B2部分代表換流站兩條直流出線上的線路部分，具體參數(shù)如表2所示(以A部分和B1部分為例)?；谏鲜鋈谁h(huán)網(wǎng)，以線路13發(fā)生短路故障為例，對(duì)故障切除過程和與已有方案對(duì)比進(jìn)行仿真驗(yàn)證。

圖5 某三端環(huán)網(wǎng)加裝新型直流斷路器的結(jié)構(gòu)Fig.5 Three-terminal mashed DC grid with proposed DCCB

參數(shù)變量取值大小站端電容Ca1,Cb1/μF2000電阻器Ra1,Rb1/Ω20限流電感Lb1/mH100機(jī)械開關(guān)動(dòng)作時(shí)間tS/ms2機(jī)械開關(guān)無弧分?jǐn)嗄芰?kA0.01IGBT閥組Q1額定電壓/kV10晶閘管閥組Ta1額定電壓/kV300二極管閥組Da1,Db1反向耐壓/kV300故障電流檢測(cè)閾值/kA1.5

4 s之前，電網(wǎng)正常運(yùn)行。在4 s時(shí)(即t0時(shí)刻)，線路13發(fā)生短路故障，斷路器開始投入工作，仿真波形如圖6所示。圖中電流I13,I23,I12分別為線路13、23、12的電流；電壓U1,U2,U3分別為換流站1～3的直流電壓；Is為短路點(diǎn)電流；ICb1為斷路器線路側(cè)電容電流，ICa1為斷路器站端側(cè)電容電流，UT為載流支路兩端承壓，UCa1，UCb1分別為斷路器的站端側(cè)電容和線路側(cè)電容電壓。

圖6 組合電容型直流斷路器的仿真結(jié)果Fig.6 Simulation results with the proposed DCCB

故障切除過程如圖6(a)所示，t0時(shí)刻短路故障發(fā)生，I13開始增大，組合電容型斷路器站端部分和線路部分的電容均開始放電，ICa1,ICb1開始上升，UCa1，UCb1開始下降；此時(shí)，由于站端電容和線路側(cè)電容并聯(lián)放電，UT為零；t1時(shí)刻，短路電流上升至檢測(cè)閾值，斷路器開始動(dòng)作，給晶閘管Ta1觸發(fā)信號(hào)；t2時(shí)刻，關(guān)斷Q1，此時(shí)切斷載流支路電流，站端側(cè)電容由放電變?yōu)槌潆姞顟B(tài)，ICa1改變方向，線路側(cè)電容繼續(xù)放電，UT開始上升；在t3時(shí)刻，給機(jī)械開關(guān)S分閘信號(hào)，經(jīng)過一定時(shí)間動(dòng)作延時(shí)，達(dá)到絕緣開距；在t4時(shí)刻，停觸Ta1，站端側(cè)通過Ra1達(dá)到穩(wěn)定，線路側(cè)能量最終諧振消耗在Rb1支路。由UT波形可以看出，故障切除過程中，載流支路的兩端最大承壓保持很小，滿足無弧分?jǐn)鄺l件。

將所提組合電容型方案和已有的組合式方案[29-30]進(jìn)行對(duì)比仿真研究。仍以圖5的三端環(huán)網(wǎng)，4 s時(shí)線路13發(fā)生短路故障為例，仿真結(jié)果如圖6(b)、(c)所示。從圖中可以看出，故障線路電流差異不大，但已有方案故障切除過程中，等效在換流站出口側(cè)設(shè)置了虛擬短路點(diǎn)，導(dǎo)致非故障線路電流波動(dòng)較大，電網(wǎng)電壓下降太快，一定程度上影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行；而本文所提方案由于在站端采用了預(yù)充電電容，可有效限制故障電流對(duì)站端的影響，保證故障線路可靠切除，同時(shí)非故障線路的電流很快恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)，動(dòng)態(tài)性能優(yōu)越。且本文所提方案屬于半控固態(tài)開關(guān)式電容型直流斷路器方案，晶閘管的使用可大大降低電網(wǎng)的設(shè)備成本，經(jīng)濟(jì)性更好。

3 電容型直流斷路器技術(shù)發(fā)展方向

經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展對(duì)直流電網(wǎng)技術(shù)將提出更加復(fù)雜、嚴(yán)格的要求，尤其是短路故障切除的可靠性、快速性，因此機(jī)械開關(guān)式電容型直流斷路器難以滿足要求。全控固態(tài)開關(guān)式和半控固態(tài)開關(guān)式電容型斷路器因控制相對(duì)簡單、可靠性高，是未來的重要研究方向，具有較好的發(fā)展前景，但仍有許多需要解決的技術(shù)難題，如：

(1) 故障切除時(shí)間優(yōu)化：目前國內(nèi)外多要求故障發(fā)生后5 ms內(nèi)切除故障，包括故障定位、檢測(cè)和斷路器工作時(shí)間，縮短故障切除時(shí)間，有利于降低對(duì)系統(tǒng)控制保護(hù)的要求。

(2) 機(jī)械開關(guān)無弧分閘：直流起弧需要滿足電壓、電場(chǎng)強(qiáng)度的要求[31]，因此直流斷路器可從降低機(jī)械開關(guān)兩端的電壓、場(chǎng)強(qiáng)和電流大小來避免燃弧，提供系統(tǒng)的可靠性。

(3) 高壓電容研制：在幾十萬伏、幾百兆瓦的實(shí)際工程中，電容型直流斷路器的應(yīng)用必須有能夠滿足耐壓耐流條件的高壓電容，而目前國內(nèi)外的高壓電容主要通過小容量電容的串并聯(lián)設(shè)計(jì)，技術(shù)尚不成熟、成本昂貴[23]。

(4) 降低斷路器整體造價(jià)：大量串并聯(lián)的固態(tài)開關(guān)、高壓電容等需要巨大成本，因此保證斷路器可靠工作的情況下，降低設(shè)備成本是重要研究方向。

(5) 串并聯(lián)固態(tài)開關(guān)器件控制信號(hào)同步問題和故障切除后能量耗散問題。

4 結(jié)語

柔性直流輸電及直流電網(wǎng)技術(shù)是未來電力系統(tǒng)的重要組成部分，而直流斷路器更是其核心設(shè)備之一。本文以直流電網(wǎng)為應(yīng)用背景，對(duì)直流斷路器的重要分支——電容型直流斷路器進(jìn)行研究。首先，根據(jù)直流電網(wǎng)的特點(diǎn)，給出了直流斷路器的基本要求，并對(duì)現(xiàn)有的電容型方案進(jìn)行分類、比較；接著提出一種新型組合電容型直流斷路器拓?fù)?，詳?xì)分析了工作原理，并搭建仿真模型驗(yàn)證了其可行性和有效性；最后給出了電容型直流斷路器的發(fā)展方向和待解決的技術(shù)問題，為電容型斷路器的進(jìn)一步研究作理論鋪墊。