超导限流器与机械式直流断路器的全电流开断配合方法

目前机械式高压直流断路器开断小电流过程中,真空开关需要承受极高的di/dt、额定电流,小容量短路电流开断难度大。为此,提出了一种改进的超导限流器与机械式高压直流断路器全电流开断配合方法,依托电阻型超导限流器独特的失超特性,利用超导限流器的失超电压为机械式直流断路器的谐振电容进行短路电流适应型充电,针对不同范围的电流开断,真空断路器可提供灵活变化的反向电流,大幅降低了机械式直流断路器开断小电流时承受的di/dt,提高了其全电流范围开断的可靠性。首先介绍了机械式直流断路器与超导限流器配合的拓扑结构与配合原理,然后在200 kV直流电路中建立了拓扑结构的数学模型,分析了小电流和30%、60%额定阶段电流开断过程。仿真表明,进行30%额定阶段电流开断时,机械式直流断路器承受的di/dt降低了86%。最后,通过低电压实验验证了配合方案与设计方法的可行性。

超导直流限流断路器研究

针对柔性直流电网的短路故障电流上升速度快、幅值大的特点,基于超导材料的特性,提出一种基于电阻型超导限流单元产生过零点的直流限流断路器拓扑。在理论分析的基础上,结合超导带材在直流冲击试验下的电阻变化情况,建立了电阻型超导限流单元的等效模型。在分析超导直流限流断路器工作原理的基础上,基于MATLAB/Simulink建立了系统仿真模型,对该拓扑进行验证。仿真结果表明,该超导限流断路器对直流系统稳态运行无影响,系统发生短路故障后,能够迅速限制和分断短路电流,提高了柔性直流电网运行的可靠性。