基于“电压零休”的机械式直流断路器介质恢复特性研究

机械式直流断路器是高压直流开断的主要方向之一,为提升以真空开关为主开关的机械式高压直流断路器的开断性能,文中提出了一种基于"电压零休"原理的新型机械式直流断路器拓扑结构,分析了其工作原理,初步得到了续流支路可以为主开关创造"电压零休"时间。搭建了基于真空开关的新型机械式直流断路器的仿真模型,分析了"电压零休"受反向电流支路等参数影响规律。通过真空开关固有介质恢复特性测试得到真空开关介质恢复强度随时间变化的规律。仿真与试验结果表明:续流支路可以为主开关创造0~359μs的"电压零休"时间,而固有介质恢复特性数据表明在"电压零休"时间为20~30μs以上时,真空间隙的介质恢复强度得以完全恢复。通过传统与新型机械式高压直流断路器的试验对比,验证了电压零休原理的可行性和有效性,为新型机械式高压直流断路器的研制提供了参考依据。

基于真空断路器与SF6断路器串联的新型混合式高压直流断路器理论分析

提出基于真空断路器与SF6断路器串联的混合式高压直流断路器新型拓扑结构,在传统强迫过零直流开断的基础上,提出以高压串联晶闸管组件续流支路创造主开关电压零休的思路,进而提高主开关的动态介质恢复强度。分析了新型混合式高压直流断路器的拓扑结构、工作原理、工作过程,得到其电压零休时间的数学描述和动态电压分布协同调控措施。然后基于连续过渡模型和改进Mayr模型搭建了新型混合式高压直流断路器的仿真电路,分析得到续流支路限流电阻、电感、振荡回路参数等对电压零休时间、反向暂态恢复电压的影响规律。

基于真空与SF6气体串联间隙的新型高压直流断路器介质恢复特性

为研究不同间隙串联用于高压直流开断的介质恢复特性,分析了基于真空与SF6气体串联间隙的新型高压直流断路器结构与工作原理,得到其分压措施和'电压零休'创造方式。然后分别从固有和实际两方面研究了直流开断时真空与SF6气体串联间隙的介质恢复特性,采用60 k V/8μs的高压脉冲源测试其固有介质恢复特性,系统研究了不同开距/不同电流下降率时真空间隙与SF6气体间隙固有介质恢复特性,并基于试验结果理论推导了新型高压直流断路器理想介质恢复强度;通过搭建新型高压直流断路器试验样机进行了开断测试,研究了有/无'电压零休'、有/无分压措施对实际介质恢复强度的影响。研究表明:真空与SF6气体间隙分别为5~7 mm和25~45 mm开距时介质恢复时间分别为20μs和200μs,最终的介质恢复强度(即介质的击穿电压)可达40 kV和60 kV,可推导得出'电压零休'时间为100μs时真空与SF6气体串联间隙理想介质恢复强度可达80 kV。实际直流开断验证了'电压零休'方式和分压措施可以实现真空与SF6气体串联间隙协同开断,为新型高压直流断路器研制提供了参考依据。