±10 kV直流配网用混合式中压直流断路器拓扑设计与试验

为解决±10 kV柔性直流配电网发生短路时故障电流大,开断短路电流困难的问题,提出一款±10kV混合式中压直流断路器拓扑方案。利用PSCAD/EMTDC软件对该直流断路器拓扑进行仿真。仿真结果表明:当系统发生短路时,直流断路器能够在2.54 ms(<3 ms)时间内分断2.5 kA短路电流,转移支路中承压绝缘栅双极性晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)两端最大电压约为17.5 kV,同时研究了RC回路中不同R值(1Ω,5Ω,10Ω)对系统电压振荡波形的影响,R取值越大振荡时间越小;同时理论推导了直流断路器分断过程中的电气应力暂态方程。最后基于所提出的拓扑结构研制了±10 kV直流断路器样机,搭建试验平台对直流断路器开展分断试验。试验结果表明:该款±10 kV直流断路器能够在3 ms内双向(正向和反向)开断100 A小电流和2.5 kA短路大电流,试验结果与仿真结果保持一致。