基于电容加压/续流回路的直流开断原理与仿真

肖立业，张志丰，滕尚甫，韦统振，邱清泉，林良真

(1. 中国科学院应用超导重点实验室，北京 100190； 2. 中国科学院电工研究所，北京 100190； 3. 中国科学院大学，北京 100049)

1 引言

实践证明，基于电压源型换流器的高压直流输电技术(Voltage Source Converter based High Voltage DC Transmission Technology，VSC-HVDC，我国也称为柔性直流输电技术，简称柔直)是实现可再生能源并网的有效手段，因而近年来基于柔直的多端直流输电技术(Multi-Terminal DC transmission technology, MTDC)得到了快速的发展[1-5]。2020年6月，世界首个具有直流网孔的500 kV柔直输电示范工程在河北张家口建成，将为2022年冬奥会提供清洁的电力供应[6]。为了促进柔性直流输电技术的实际应用，研究和开发面向MTDC和柔直电网的直流断路器成为重要的任务。围绕这个任务，近年来国内外先后开展了大量的研究和示范工作，并取得了快速的发展和一系列重要的成果[7-10]。

从原理上来讲，目前已有的高压直流断路器主要分成三种类型[11,12]。第一类是基于人工过零的机械式直流断路器，第二类是基于IGBT等可关断器件和快速机械开关的混合式直流断路器，第三类是基于电力电子器件的固态直流断路器。然而，这三种类型的直流断路器都可以简化为图1所示的结构，即直流断路器的结构大体上都可以看成是由通流支路、转移支路和吸能支路并联构成。在开断过程中，通过将通流支路上的短路电流先转移至转移支路，进而转移至吸能支路(一般通过MOV阀组来构成)，并由吸能支路吸收输电线路上电感的剩余能量，从而达到将短路电流彻底开断的目的。……