中压直流断路器研究综述
摘要：随着分布式新能源的大规模发展，以新能源为主体的新型电力系统逐
步形成，为保证直流系统安全稳定运行，需要能在几毫秒内完成故障电流开断的
中压直流断路器。本文通过分析直流电网对直流断路器的性能要求，介绍了机械式、固态式与混合式三种典型直流断路器开断机理，概括近年来直流断路器的工
程应用，归纳并展望中压直流开断技术未来发展趋势。
0引言
构建以新能源为主体的新型电力系统，是“双碳”背景下我国能源电力转型
发展的方向。现代化直流配电系统在电能质量、可控性、新能源并网等方面具有
的明显优势使其成为新型电力系统的重要组成，因而得到了广泛关注和飞速发展[1-3]。
直流电网是一个低阻抗、低惯量系统，直流侧发生故障后，系统内储能元件
向故障点快速放电，几毫秒内便可达到额定电流的几十倍，严重危及直流电网安全。目前，国内外多个科研院所均开展有关中压直流开断技术的研究工作，本文
根据直流断路器的开断方式将现有中压直流开断技术进行分类，针对不同开断技
术对拓扑结构和工作原理进行深入分析，系统性介绍了直流断路器的工程应用案例，并对中压直流开断技术的发展趋势进行展望，为未来发展提供参考。
1直流开断挑战
直流电网以其独特优势成为新能源并网的主要发展方向。然而，直流电网建
设仍存在许多问题，其中最迫切需要解决且严重限制直流电网发展的是直流侧故
障电流的清除问题。直流系统中由于故障电流上升速度快，峰值电流高，且没有
自然过零点，与交流断路器相比，直流断路器往往需要在几毫秒内切断故障电流。因此，研究故障切除速度快、可靠性高的直流断路器一直是研究热点，国内外研
究机构对直流断路器也开展了大量研究，并提出了极高的要求：
（１）能够快速清除电网直流侧的故障；
（２）能够迅速消耗直流线路中存储的能量；
（３）在切断直流电流时，能够承受较高的过电压和过电流；
（４）具有高开断能力；
（５）具有重复开断能力。
2直流断路器关键技术
2.1 机械式直流断路器
机械式直流断路器一般是由交流断路器改造而来, 其原理是在机械开关两端
并联振荡换流支路产生振荡电流，人造电流过零点以解决灭弧困难的问题，具有
微损耗、低成本、小体积和便于维护的优点。但由于其动作时间长，切断电流能
力有限的缺点，难以满足直流系统快速分断故障电流的要求，在实际工程中主要
用于分断直流系统的正常运行电流。
典型的机械式直流断路器由机械开关，振荡换流支路以及能量吸收支路构成，其拓扑如图1所示。直流系统在正常运行时，负载电流从机械开关(MS)所在的通
流支路上流过；当直流侧故障发生时，机械开关断开并产生电弧，电弧、电感与
电容回路出现自激振荡电流，与机械开关电弧电流叠加，机械开关过零熄弧，故
障电流转移至换流支路上，不断对电容充电，直到MOV动作，故障电流转移至吸
能支路，系统剩余能量被MOV吸收。
图1 机械式直流断路器拓扑
2.2 固态式直流断路器
固态式直流断路器采用电力电子功率器件作为主要开关元件，其原理是通过
大量的全控型电力电子器件，如IGBT、IGCT等串并联，实现短路电流快速切断，避免了电弧产生的问题，具备无电弧、开断速度快、寿命长等优点，同时，通过
电力电子器件的串并联组合可以灵活地调整通流和开断能力。但电压等级越高、
功率越大的固态断路器所需的电力电子器件越多，现阶段电力电子器件存在成本高，通态损耗大等固有缺点，制约了固态断路器的发展和应用。
固态式直流断路器的典型拓扑如图2所示，主通流支路由全控型电力电子器
件串并联组成，能量吸收支路由避雷器构成。在正常运行时，电力电子开关导通
并承担负载电流；发生故障时，关断电力电子开关，电力电子开关两端产生瞬时
过电压，当过电压超过避雷器的参考电压值时，故障电流转移至避雷器支路并进
行能量耗散。
图2 固态式直流断路器拓扑
2.3 混合式直流断路器
混合式直流断路器将机械开关和固态开关相结合，兼顾了机械式断路器和固
态式断路器的优点，利用快速机械开关导通正常运行电流，固态电力电子开关分
断故障电流，通态损耗低且开断速度快。但在额定电压和额定开断电流较高时，
需要串并联大量的电力电子器件，控制复杂，成本较高，在配网领域难以大规模
推广应用。
混合式直流断路器的典型拓扑如图3所示，主要通过机械开关燃弧产生的电
弧电压进行换流。断路器需要进行分断时，首先向换流支路的电力电子开关施加
触发信号，之后机械开关触头分离并产生电弧燃烧，利用燃弧电压将机械开关支
路电流逐渐换流至电力电子开关支路。当机械开关的触头分离至额定开距时，闭
锁全控型电力电子开关，直流侧储能元件存储的能量由缓冲吸能支路的避雷器消耗。
图3 混合式直流断路器拓扑
3直流断路器工程应用
2016年舟山柔性直流工程的舟定站正负极平波电抗器出口处各加装了一台直
流断路器，设备额定电压200kV，分断时间3ms，分断电流15kA。
2017年，南澳柔直工程在青澳站至金牛站汇流母排之间的极1和极2之间加
装了2台机械式直流高压断路器，采用的带预充电电容的机械式高压直流断路器。
2020年，张北四端柔性直流工程共应用了16台高压直流断路器，涉及3种
技术路线：机械式直流断路器2台、负压耦合式直流断路器2台和混合式直流断
路器12台。
2021年，平高集团研制的±10kV混合式直流断路器，主支路采用集成磁吹
弧模块的高弧压高速机械开关，无电力电子器件，具备集成化程度高、控制灵活、开断容量大、关断速度快等特点，2021年，应用于山西电科院“山西综改区科技
创新城北六堡中低压交直流柔性配电示范工程”。
4展望
中压直流开断技术在城市交直流混网、船舰与岸电电力系统、近远海风力发
电和分布式能源并网等领域均有极大的市场前景。直流断路器工程化应用的最大
难点在于经济性，攻克机械式直流断路器电弧电压较低、难以实现大容量直流开
断的问题，将成为未来直流开断技术的发展趋势。
参考文献
[1]申艳红, 庞科伟, 黄浩然. 多端直流输电与直流电网技术[J]. 电子技术与软件工程, 2018(05) : 237.
[2]张弛. 高压直流断路器及其关键技术[D]. 杭州: 浙江大学，2014.
[3]Franck Christian M.. HVDC circuit breakers: A review identifying future research needs[J]. IEEE Transactions on Power Delivery, 2011, 26(2) : 998-1007.
浅析高压直流断路器关键技术 摘要：随着可再生能源发电的发展及用户对电能要求的不断提高，传统交流电 网已难以满足可再生能源发电和负荷随机波动性对电网快速反应的要求。随着电 压源型高压变流器和高压柔性直流输电技术的迅速发展，国内外对直流输电网的 研究正日益深入。在输电领域，为适应新的能源格局，基于常规直流和柔性直流 的多端直流输电系统和直流电网技术成为未来的发展趋势，多端直流输电实现了 多电源供电、多落点受电，是一种更灵活、快捷的输电方式以，在此基础上如果 将直流输电线路在直流侧互联形成直流电网，可以有效解决新能源并网带来的有 功波动等问题，在未来城市智能配电网、微网等领域也具有较大优势，对我国未 来电网的建设和发展具有重大意义。 1引言 直流侧故障是直流输电系统必须考虑的一种故障类型，影响到设备参数的计 算和控制保护策略的设计。与交流系统相比，直流系统阻抗相对较低，故障渗透 速度更快，渗透程度更深，控制保护难度也更大。随着多端柔性直流输电系统的 发展，如何处理直流故障成为王程实践中需要考虑的关键问题。从原理上讲，直 流侧故障处理方法主要有3类：一是通过换流器闭锁实现故障的自清除；二是通 过交流断路器的动作使故障点与交流系统隔离；＝是通过直流断路器的动作使故 障点与交流系统隔离。采用晶闸管的常规两端直流输电系统即采用第一类方法， 在直流侧故障发生时，通过强制移相使两侧换流器进入逆变方式，使弧道电压、 电流迅速降低为零，实现直流侧故障快速消除，可用于易发化闪络等暂时性故障 的架空线路，而对于柔性直流输电系统，目前采用的两电平、电平换流器和模块 化多电平换流器均不具备闭锁能力，换流器新型拓扑尚未成熟，实际工程中仍采 用断开交流侧断路器来清除直流侧故障，但这样往往需要短时停运整个系统，导 致交流侧特别是弱交流系统收到较大冲击，增加了系统失稳的风险，同时降低了 柔性直流输电系统的可利用率。 2高压直流断路器的技术发展趋势 2.1机械式高压直流断路器的发展现状 机械式高压断路器通常采用将交流断路器（少油式断路器，真空式断路器等）改造之后用于直流系统之中以实现电路的开断。直流电不存在电流自然过零点， 灭弧困难。在低压小电流应用场合，可以通过增大电弧电压、分段串接限流电阻 或控制磁场气体发电断流等方法实现强迫直流开断熄弧。但在高压大电流应用场合，上述方法不可行，一般是对常规机械式交流断路器结构做适当改造，并增加 能够在开断直流电流过程中自动形成高频振荡电流过零点的振荡换流回路，以解 决机械开关切断高压大直流电流时的灭弧问题。在20世纪年70代初，美国公司 的专家就提出了采用振荡换流熄弧的机械式直流断路器基本结构其一般化拓扑结 构如图所示，主要由机械开关、振荡换流回路，以及能量吸收与过压放电回路等 部分构成。 图1 机械式直流断路器的基本拓扑结构 根据是否存在预先向振荡回路中的电容进行充电，机械式直流断路器的灭弧 方式一般分为自然振荡灭弧与强制振荡灭弧： （1）自然振荡灭弧 自然振荡灭弧直接利用电弧电压随电流增大而下降的非线性负电阻效应，利
高压直流断路器的研究简述 文章综述了高压直流断路器的研究背景和应用现状，简要介绍了高压直流断路器在高压直流输电中的作用；高压直流断路器的主要性能指标以及高压直流断路器的种类及其原理结构；高压直流断路器灭弧方式的物理设计，重点说明了高压直流断路器的开断原理；对高压直流断路器进行了分类，并介绍了世界先进水平的高压直流断路器；总结了现今高压直流断路器研究的技术难题和未来的发展方向。 标签：高压直流输电；高压直流断路器；开断原理 1 概述 高压直流（HVDC）输电系统是由整流器、高压直流输电线路以及逆变器组成，其中整流器和逆变器统称为换流器。从结构上看，高压直流输电是交流-直流-交流形式的电力电子换流电路[1]。自从1954年瑞典哥特兰的世界上第一项高压直流输电工程投运以来，高压直流输电技术已经随着电力电子技术的突飞猛进而飞速发展[2]。高压直流输电系统主要有两个作用[3，4，5]：一是将频率不同或频率控制策略不同的交流系统联接起来；二是增长输电距离以及增大输电容量。我国现有的特高压直流示范工程有三个，分别是南方电网公司的云广±800kV 特高压直流输电示范工程，国家电网公司的向上±800kV特高压直流输电示范工程和锦苏±800kV特高压直流输电示范工程。与交流输电比较，直流输电主要有以下优点：输电损耗小、线路造价低；电压压降小；直流输电不要求与电网同步；可分期建设，提高投资效益[7]。高压直流输电工程的结构中，直流断路器是至关重要的设备之一。研制高压直流断路器主要需要突破三个难点[8，9]：一是直流输电电流没有过零点，增加断路器的灭弧的难度；二是直流输电回路的电感很大，而需要开断的电流往往也很大，导致直流断路器需承受巨大的能量；三是直流输电的过电压高。 2 高压直流断路器的基本构成和开断原理 2.1 高压直流断路器的基本构成 开断直流电流一直是高压直流输电系统中的重大难题之一。主要原因是直流电流没有自然过零点，必须强迫电流过零才能熄弧。另外在开断电流过零，电弧熄灭时，直流系统中仍存储着巨大的能量需要释放，这部分能量在断路器两端可能产生很高的过电压从而造成开断失败。 高压直流断路器的基本构成如图1所示[9]。 高压直流断路器是由：QB装置，振荡回路，耗能元件组成。QB装置通常采用传统的真空断路器和SF6断路器改造而成，QB装置为了获取较低的电弧电压，需要加装辅助回路，包括有源辅助回路和无源辅助回路两种。振荡回路用于
高压直流断路器目前的研究概况 1.前言 高压直流断路器的研制难点有三：一是直流电流不像交流电流那样有过零点，所以灭弧比较困难;二是直流回路的电感较大，所以需由直流断路器吸收的能量 比较大;三是过电压高。 高压直流断路器可以分为机械式高压直流断路器(mechanical HVDC circuit breaker)、固态高压直流断路器(solid-state HVDC circuitbreaker)与混合式高压直流断路器(hybrid HVDC circuit breaker)。 机械式直流断路器可以关断非常大的电流，并具有成本低、损耗小等优点， 但其开断速度较慢。 固态直流断路器开断速度迅速，但其相关损耗较高，且价格昂贵。 为克服两者的缺点，通过将机械式直流断路器和固态直流断路器集成在一个 装置上，从而形成混合式断路器。混合式直流断路器结合了机械开关良好的 静态特性与电力电子器件良好的动态性能，用快速机械开关来导通正常运行电流，用固态电力电子器件来分断短路电流，具有通态损耗小、开断时间短、无 需专用冷却设备等优点，是目前高压直流断路器研发的新方向，有着广阔的应 用前景。 下面将着重介绍混合式高压直流断路器的研究概况。 2 混合式高压直流断路器的研究概况 2.1 ABB--混合式高压直流断路器 2012 年，ABB 的混合式高压直流断路器技术被《麻省理工科技创业》评为2012 年度最重要的十大科技里程碑之一。该混合式高压直流断路器的基本结构如下图所示，主要包括机械式开关支路a(快速机械隔离开关b+负载转换开关
c)和半导体开关支路d(半导体断路器e+避雷器组f)。 -当直流线路正常运行时，半导体开关支路处于断开状态，快速机械隔离开关和负载转换开关导通并流过直流电流。 -当检测到直流线路发生短路时，首先导通半导体断路器，关断负载转换开关，线路上的电流转移到半导体开关支路上，负载转换开关承受半导体短路器的导 通电压。 -由于快速机械隔离开关此时流过的电流为零，快速机械隔离开关迅速打开。-当快速机械隔离开关打开后，半导体断路器开关断开，直流线路上的能量通过与半导体断路器并联的氧化锌避雷器吸收，短路电流下降。 ABB 所设计的半导体断路器单元设计图如下图所示，采用IGBT 作为半导体开关，并进行阀组串联。 该混合式高压直流断路器通过开断短路电流8.5kA 的短路试验，其开断时间 为5 毫秒。 2.2 ALSTOM--混合式高压直流断路器 2014 年阿尔斯通完成其混合式高压直流断路器原型产品的测试工作。该混合式高压直流断路器的基本结构如下图所示，主要包括旁路开关(UFD + PES)、半导体开关支路1(晶闸管+避雷器)、半导体开关支路2(晶闸管+电容器)和避雷 器组。 tips:感谢大家的阅读，本文由我司收集整编。仅供参阅！
https://www.doczj.com/doc/7d19290949.html, 中压断路器项目可行性研究报告（用途:发改委甲级资质、立项、审批、备案、申请资金、节能评估等） 版权归属：中国项目工程咨询网 https://www.doczj.com/doc/7d19290949.html, 编制工程师：范兆文 【微信公众号】：中国项目工程咨询网或 xmkxxbg
《项目可行性研究报告》简称可研，是在制订生产、基建、科研计划的前期，通过全面的调查研究，分析论证某个建设或改造工程、某种科学研究、某项商务活动切实可行而提出的一种书面材料。 项目可行性研究报告主要是通过对项目的主要内容和配套条件，如市场需求、资源供应、建设规模、工艺路线、设备选型、环境影响、资金筹措、盈利能力等，从技术、经济、工程等方面进行调查研究和分析比较，并对项目建成以后可能取得的财务、经济效益及社会影响进行预测，从而提出该项目是否值得投资和如何进行建设的咨询意见，为项目决策提供依据的一种综合性的分析方法。可行性研究具有预见性、公正性、可靠性、科学性的特点。 《中压断路器项目可行性研究报告》主要是通过对中压断路器项目的主要内容和配套条件，如市场需求、资源供应、建设规模、工艺路线、设备选型、环境影响、资金筹措、盈利能力等，从技术、经济、工程等方面进行调查研究和分析比较，并对中压断路器项目建成以后可能取得的财务、经济效益及社会影响进行预测，从而提出该中压断路器项目是否值得投资和如何进行建设的咨询意见，为中压断路器项目决策提供依据的一种综合性的分析方法。可行性研究具有预见性、公正性、可靠性、科学性的特点。 《中压断路器项目可行性研究报告》是确定建设中压断路器项目前具有决定性意义的工作，是在投资决策之前，对拟建中压断路器项目进行全面技术经济分析论证的科学方法，在投资管理中，可行性研究是指对拟建中压断路器项目有关的自然、社会、经济、技术等进行调研、分析比较以及预测建成后的社会经济效益。 北京国宇祥国际经济信息咨询有限公司是一家专业编写可行性研究报告的投资咨询公司，我们拥有国家发展和改革委员会工程咨询资格、我单位编写的可行性报告以质量高、速度快、分析详细、财务预测准确、服务好而享有盛誉，已经累计完成6000多个项目可行性研究报告、项目申请报告、资金申请报告编写，可以出具如下行业工程咨询资格，为企业快速推动投资项目提供专业服务。
直流断路器技术发展综述 摘要：直流输配电与交流输配电相比，采用直流输配电网络不仅可将可再生 能源与传统能源广域互联，充分提高可再生能源的利用率，而且可降低线路损耗，增加传输容量与传输距离，同时解决系统同步运行的稳定性。高压直流断路器技 术是近年来解决直流输配电的热点技术之一。本文主要分析直流断路器技术发展，以及其应用防护体系，以供参考。 关键词：高压直流断路器；机械本体；机械电子 1高压直流断路器技术概述 从高压直流断路器发展史来看，高压直流断路器大体可分为3大类型：基于 机械开关（常规机械断路器）的高压直流断路器，基于电力电子器件的全固态高 压直流断路器，以及混合式高压直流断路器。直流断路器通常是由交流断路器改 造之后得到的，具有运行稳定、带载能为强、开断容量大、通态损耗小等优点。 2高压直流断路器专利发展分析 直流断路器由于分为机械本体和机械电子部分两大类，其中机械本体的发展 历史比较久远，从20世纪60年代开始，直流断路器的发展大致经历了以下3个 主要发展阶段：第1阶段（1966—1991年）为萌芽期。该阶段属于全球直流断路 器的萌芽阶段，其年原创申请量均处于200件以下，且各年申请量呈现波动状态，发展速度持续维持在较低水平，未形成规模效应。第2阶段（1992—2005年）为 发展期。全球直流断路器得以被具有前瞻性的研究机构与企业所逐步重视，其原 创专利申请量也随之呈现整体上升的趋势，基本进入一个良性稳定发展阶段。第 3阶段（2006年至今）为增长期。全球能量管理技术越来越受到业界关注，随着 全球各大公司和研究所的加大投入，该领域的专利申请量也出现明显快速增长， 每年全球范围内的原创申请量以几百的速度递增，且年均增长率基本保持稳定。ABB、三菱、东芝、日立、西门子、国家电网、伊顿、通用电气、平高、阿尔斯通。其中排在前三名的ABB、三菱、东芝3家企业申请量相差不大，均在800件
高压直流断路器及其关键技术 随着电力系统的不断发展，高压直流断路器在保护电力系统安全运行方面发挥着越来越重要的作用。本文将详细介绍高压直流断路器的背景、概述、关键技术以及应用领域，帮助读者更好地了解这一重要技术。 高压直流断路器是直流输电系统中不可或缺的一部分，主要作用是在系统发生故障时迅速切断电流，保护电力系统免受损坏。随着直流输电技术的广泛应用，高压直流断路器的性能和可靠性成为了影响整个电力系统安全运行的关键因素。 高压直流断路器是一种能够在大气压或更高电压下切断直流电流的 开关设备。其基本原理是通过强制换流或机械开关的断开来实现电流的切断。 高压直流断路器可以根据不同的分类标准进行划分。根据操作性质，可分为电磁操作断路器和机械操作断路器；根据断口数量，可分为单断口断路器和多断口断路器。每种类型的断路器都有其独特的特点和适用场合。 高压直流断路器广泛应用于电力系统的各个领域，如工业、商业和家
用电器等。在这些领域中，它扮演着保护电路和防止故障扩散的重要角色。 开关技术是高压直流断路器的核心，其性能直接影响到断路器的切断能力和可靠性。目前，常用的开关技术包括真空开关、六氟化硫开关和金属氧化物电阻器等。 保护技术是高压直流断路器的另一个重要方面。在系统发生故障时，保护技术可以迅速切断电流，防止故障扩大。常用的保护技术包括电流保护、电压保护和功率保护等。 测量技术是高压直流断路器的重要组成部分，能够准确检测电路中的电流、电压和功率等参数。常用的测量技术包括电流互感器、电压互感器和功率因数表等。 控制技术是高压直流断路器的关键之一，它能够控制断路器的操作和保护动作。常用的控制技术包括继电器、接触器和微处理器等。 在工业应用领域中，高压直流断路器主要用于保护各种工业设备，如电机、变压器和电路等。它还可以保护工业生产过程中的各种自动化设备和流水线。 在商业应用领域中，高压直流断路器主要用于保护各种商业设施的电
中压直流断路器研究综述 摘要：随着分布式新能源的大规模发展，以新能源为主体的新型电力系统逐 步形成，为保证直流系统安全稳定运行，需要能在几毫秒内完成故障电流开断的 中压直流断路器。本文通过分析直流电网对直流断路器的性能要求，介绍了机械式、固态式与混合式三种典型直流断路器开断机理，概括近年来直流断路器的工 程应用，归纳并展望中压直流开断技术未来发展趋势。 0引言 构建以新能源为主体的新型电力系统，是“双碳”背景下我国能源电力转型 发展的方向。现代化直流配电系统在电能质量、可控性、新能源并网等方面具有 的明显优势使其成为新型电力系统的重要组成，因而得到了广泛关注和飞速发展[1-3]。 直流电网是一个低阻抗、低惯量系统，直流侧发生故障后，系统内储能元件 向故障点快速放电，几毫秒内便可达到额定电流的几十倍，严重危及直流电网安全。目前，国内外多个科研院所均开展有关中压直流开断技术的研究工作，本文 根据直流断路器的开断方式将现有中压直流开断技术进行分类，针对不同开断技 术对拓扑结构和工作原理进行深入分析，系统性介绍了直流断路器的工程应用案例，并对中压直流开断技术的发展趋势进行展望，为未来发展提供参考。 1直流开断挑战 直流电网以其独特优势成为新能源并网的主要发展方向。然而，直流电网建 设仍存在许多问题，其中最迫切需要解决且严重限制直流电网发展的是直流侧故 障电流的清除问题。直流系统中由于故障电流上升速度快，峰值电流高，且没有 自然过零点，与交流断路器相比，直流断路器往往需要在几毫秒内切断故障电流。因此，研究故障切除速度快、可靠性高的直流断路器一直是研究热点，国内外研 究机构对直流断路器也开展了大量研究，并提出了极高的要求：
直流断路器原理 一、概述 直流断路器是一种用于保护直流电路的开关装置，它可以在电路发生过载、短路或地故障时快速切断电源，以保护电气设备和人身安全。本文将详细介绍直流断路器的原理。 二、直流断路器的分类 根据其工作原理和结构特点，直流断路器可以分为以下几类： 1. 空气断路器：利用空气介质在高压下击穿并形成电弧，通过加速冷却和拉伸电弧来切断电源。 2. 油浸式断路器：利用油介质在高压下击穿并形成电弧，通过油的冷却和吸收能量来切断电源。 3. SF6气体断路器：利用SF6气体介质在高压下击穿并形成电弧，通过加速冷却和拉伸电弧来切断电源。 4. 磁吹式断路器：利用磁场力将电弧吹灭，通过磁场力和机械力来切
断电源。 5. 光纤式断路器：利用光纤传感技术检测故障信号，并通过控制装置 来切断电源。 三、直流断路器的工作原理 直流断路器的工作原理主要包括两个方面：电弧切断和过载保护。 1. 电弧切断 当直流电路发生短路或过载时，电流会急剧增大，导致断路器内部的 触头受到很大的压力。此时，触头之间会形成一个电弧，由于电弧具 有较高的温度和能量，如果不及时切断，则会引起火灾和爆炸等严重 后果。 为了切断这个电弧，直流断路器需要采取一些特殊措施。一般来说， 切断电弧的方法有以下几种： （1）强制冷却法：通过向电弧通入冷却气体（如空气、SF6气体等），使其快速冷却并消失。 （2）磁场吹灭法：利用磁场力将电弧吹灭，并通过机械力将触头分
离，以达到切断电源的目的。 （3）油浸冷却法：利用油介质吸收能量并加速冷却电弧，在油浸状态下达到切断电源的目的。 2. 过载保护 直流断路器不仅可以切断电弧，还可以对电路中的过载进行保护。过载保护是指当电路中的电流超过额定值时，断路器会自动切断电源，以避免设备损坏和人身伤害。 在直流断路器中，过载保护通常采用热释放原理。当电流超过额定值时，触头内部的热量会迅速升高，并使得熔丝融化。一旦熔丝融化，触头就会自动分离，从而切断电源。 四、直流断路器的结构 直流断路器的结构主要包括：触头、弹簧、操作机构、控制系统等部分。 1. 触头 触头是直流断路器的核心部件，它由导体材料制成，并负责传输电流
高压直流断路器研究简述 摘要：高压配电技术在近年来得到飞速地发展，直流输电与高压交流输电相比，具有费用低，线损较小，可靠性较高等特点。高压直流输电也因它独特的优点受 到国内外业界的高度重视。高压直流断路器的研发也成为人们关注的焦点之一。 直流系统中的短路故障的短路利用高压直流断路器来开断电流，具有安全，方便 的特点。高压直流断路器因此被人们大量所使用。 关键字：电弧；电流过零点；开断电流；振荡电路 高压直流断路器的研究中仍存在几大难点：由于直流系统电流没有自然的过 零点，因此产生的电弧就不容易被熄灭，开断电流时的灭弧问题就成了高压直流 断路器的一个研究难点。 1.直流断路器的开断原理 高压直流输电系统的重大难题是开断电流。由于直流电流无自然地过零点， 如果采用强制开断电流的方法，由于从机械开关动作的开始到回复耐压能力需要 几十毫秒的时间，因此达不到速动。而且强制开断电流会产生电弧，而且所产生 的电弧能量非常大，因此会严重的威胁设备的安全。 2.直流断路器的开断方法 2.1振荡式开断法。 其原理是利用交流断路器来进行电流的开断。这个过程需要强迫电流产生过 零点，此处需要用到振荡电路。为了保证电弧完全熄灭，不再发生燃弧，直流回 路的能量需要被吸收，这里可以用金属氧化避雷器进行吸收。振荡强迫电流过零 有两种方式。一种为自能振荡产生电流振荡利用电弧的负阻特性和自身的不稳定性。另一种是他能振荡方法，需要对电容进行充电，然后电容会在电感的作用下 向电弧的间隙进行放电，因此就会有振荡电流产生。 2.2增大电弧电压。 这种形式的直流断路器方便实现。主要应用在一些电压等级较低的场合，如 地铁等区域。对于特别高的直流电压并不适用，所以额定电压要求不超过3KV。 当断路器开断形成断口后，可通过磁吹方式把电弧引进栅片，通过拉长电弧来对 电弧电压提高。各个小电弧会产生多对电极，没段电弧都有接近电极的电压，通 过这种方法增大了电弧的电压。这应用了电弧的电压的的升高，可以使直流断路 器的开断性能提升。 3.高压直流断路器的研究 3.1电力电子直流断路器 由电力电子组成的断路器的优点是速度非常快，可以满足人们对快速开始断 的要求。而电力电子断路器。甚至可以将开端时间控制在数ms之内。但是电力 电子断路器也有缺点，例如其通态损耗会较高。而较高的损耗对于经济性来说是 不许的。而2012年世界上第一台混合式高压断路器研发成功。这种高压直流断 路器将电力电子设备与机械力学结合，其开断电流的速度甚至比人眨眼的速度快，可以迅速的开断直流输出电流。 其参数为：额定电流为2000A，电流的开断能力为9000A,额定电压为 320000A。 试验站对样机在进行了测试，样机通过了测试，通过开断时间小于2.5ms， 开断电流超过3000A的实验。此项技术还未公开。实验人员打算继续发展此项技术，争取可以使它成为高压直流断路器发展史的里程碑。
直流断路器电流开断试验技术研究 摘要：随着直流电力技术的不断发展，直流断路器在高、低压直流电网中的重 要性日益明显，直流断路器的试验技术与试验回路设计、实施也成为容量试验站 研究的热点。文中分别讨论了中低压直流断路器、高压直流断路器的电流开断技术、开断要求，以及开断试验回路的设计、实施和试验技术。 关键词：断路器；直流断路器；电流开断试验 1引言 高压直流断路器是柔性直流电网工程的核心设备之一。作为主保护装置，高 压直流断路器配置在换流站出口侧，可在数毫秒内完成故障电流开断，并且快速、可靠地实现故障线路的隔离及重合，同时具备带电投切能力，以实现换流站在直 流电网中灵活投退。高压直流断路器集中了机械式高压直流断路器和固态式高压 直流断路器的优点，具备开关良好的静态特性和电力电子器件良好的动态性能， 是柔性直流工程中高压直流断路器的主流技术路线。高压直流断路器作为电力电 子技术领域新型的高端电力装备，其工作原理和运行工况均有别于传统的交流断 路器或中低压应用领域的直流断路器，迄今为止其电气试验尚没有可以参照的国 际或国家标准。为验证高压直流断路器设计的合理性和正确性，准确反映断路器电、热与机械等性能，开展高压直流断路器相关试验方法研究迫在 眉睫。 高压直流断路器运行状态分为稳态运行和暂态运行。当断路器处于分闸状态 和合闸状态时，断路器运行于稳态条件下; 当断路器处于分闸状态与合闸状态之 间的切换过程时，即处于合闸过程和分闸过程时，断路器运行于暂态条件下。暂 态运行中分闸过程的实现体现了高压直流断路器最核心的功能，即分断功能。当 柔性直流电网系统发生最严酷短路故障( 双极短路) 情况，直流母线上故障电流应 力最大，分断此时的短路电流是对直流断路器性能最严苛的考察。 直流断路器分断试验为运行试验中最为核心的试验，其有效性直接关乎直流 断路器电气性能的验证。目前，国内国际都没有成熟的分断试验平台。KEMA 实 验室提出了基于 LC 电源和低频短路发电机电源的分断试验方法的构想，但其相关理论及应用实践仍处于空白。 2中低压直流断路器电流开断试验回路及试验技术 2.1中低压直流断路器电流开断原理 目前，应用在中低压直流断路器直流电流开断的主要技术： 1)电弧拉伸技术。中低压机械式直流断路器通过电弧拉伸来开断直流电流，其开断原理见图 1。 式(1)中，当(E-Ri) 快速直流断路器研究现状与展望 摘要：本文首先叙述了快速直流断路器的技术要求和研制难点，从空气式直流 断路器、直流固态断路器两种技术途径，分别介绍了其工作原理、优缺点和典型 研究成果，最后指出了快速直流断路器研发中需要重点关注的问题。 关键词：直流；直流断路器；固态断路器；研发现状 1快速直流断路器技术要求与研制难点 1）合闸状态下，承载工作电流，满足温升和绝缘指标；2）分闸状态下，提 供可靠的隔离断口，满足绝缘要求；3）接到分、合闸指令，可靠地执行分、合 闸动作；4）系统故障时，快速限流分断短路电流，分断时间符合系统指标，分 断过电压不超过系统绝缘的限定。快速直流断路器研制的难点之一在于直流电力 系统中电流不存在自然过零点，必须采用特殊的方法制造出电流零点。另一方面，由于直流短路电流上升快、峰值高，断路器必须在数ms的时间内完成分断任务，才能满足直流电力系统限流分断的保护需要。断路器分断过程通常包括故障检测、逻辑判断与脱扣、机构分闸（或固态开关触发）过电压建立与能量吸收耗散等多 个环节。快速直流断路器必须尽可能地减少各个环节的耗时，将全分断时间压缩 在几ms内，且短时间内完成大量的系统储能吸收耗散，研制难度非常大。 2快速直流断路器研究现状 2.1空气式直流断路器 空气式直流断路器是以交流断路器灭弧技术为基础变革而来，主要包括脱扣 系统、触头系统、操作机构和灭弧罩四大部分。脱扣系统的功能是故障发生时完 成检测与脱扣，保证断路器可靠分闸；触头系统的功能是长时间承载额定电流、 短时承受过载和故障电流，在分断过程中促进电弧弧根的转移、跳变；操作机构 的功能是实现断路器的分合闸动作，保证触头系统的分合闸速度要求，利于电弧 运动与转移，提供合闸保持力，保证触头系统的动热稳定性；灭弧罩的功能是拉伸、切割、冷却电弧，建立电弧电压，限制短路电流上升，实现分断任务。短路 发生后（t0），空气式直流断路器首先经历脱扣器脱扣耗时、机构机械延时，而 后触头分离（t1），通过磁吹或气吹等手段将触头间的电弧引入灭弧罩内，进行 切割、强烈的冷却、去游离，建立起与电源电压相反的电弧电压；当电弧电压大 于电源电压时，短路电流开始下降（t2），电弧持续燃烧一段时间（t1—t3），直至电流下降到零，断路器两端电压等于系统电压，分断过程结束（t3），如图1 所示。快速空气式直流断路器关键技术有：快速检测脱扣技术、高速分闸技术、 电弧快速转移与电弧电压建压技术等。 空气式直流断路器的优点是技术成熟，应用经验丰富，但存在分闸时间长、 限流效果差；分断时触头及灭弧栅烧蚀严重，电寿命低，维护保养成本高；额定 电压一般不超过5kV，不适用于更高电压等级直流分断等问题。另一方面，空气 式直流断路器分断过程中巨大的系统储能只能通过电弧燃烧进行释放，因而需要 预留较大的喷弧空间，分断能力也为此受限。空气式直流断路器难以满足中高压、大容量直流电力系统快速性的限流保护需求。 2.2直流固态断路器 直流固态断路器故名思议由电力电子器件（如SCR、IGBT、IGCT、ETO等）作为主控开关，配以测控单元和缓冲吸能组件等共同组成。测控单元利用传感器或 固态直流断路器调研报告 1. 引言 随着电力电子技术的快速发展，直流电源系统在能源、交通、电力等领域的应用日益广泛。固态直流断路器作为直流电源系统中的关键设备之一，具有高效、快速、安全等优点，已成为市场上的新宠。本文将对固态直流断路器进行深入调研，从概述、市场现状、技术发展、应用领域、发展趋势等方面进行分析和总结。 2. 固态直流断路器概述 固态直流断路器是一种利用固态电子元件实现通断和保护功能的直流断路器。相比于传统的机械式断路器，固态直流断路器具有体积小、重量轻、动作速度快、可靠性高等优点。它主要由功率半导体器件、电容、电感等元件组成，通过控制电流的通断来实现对电路的保护。 3. 固态直流断路器市场现状 随着电力电子技术的发展和应用的普及，固态直流断路器的市场规模不断扩大。据市场研究机构预测，未来几年固态直流断路器市场将保持快速增长态势。目前，国内外多家企业已经涉足固态直流断路器领域，市场竞争日益激烈。 4. 固态直流断路器技术发展 随着半导体技术的进步，固态直流断路器的技术水平不断提高。目前，固态直流断路器已实现高电压、大电流、高频化等技术突破。同时，智能控制、故障诊断等技术的应用也进一步提高了固态直流断路器的性能和可靠性。未来，固态直流断路器将朝着更高效、更安全、更环 保的方向发展。 5. 固态直流断路器应用领域 固态直流断路器在能源、交通、电力等领域得到广泛应用。例如，在电力系统中，固态直流断路器可以用于保护输电线路和配电设备；在轨道交通领域，固态直流断路器可以用于保障牵引供电系统的安全运行；在新能源领域，固态直流断路器可以用于太阳能和风能发电系统的保护和控制。 6. 固态直流断路器发展趋势 未来，固态直流断路器将面临以下发展趋势： （1）高效率：随着能源资源的日益紧张和环保要求的提高，提高固态直流断路器的效率已成为行业发展的必然趋势。未来，固态直流断路器将采用更先进的半导体技术和控制策略，实现更高的工作效率。（2）智能化：智能制造和互联网+技术的快速发展，为固态直流断路器的智能化提供了新的机遇。未来，固态直流断路器将实现远程监控、故障诊断、预测维护等功能，提高设备的可靠性和安全性。（3）模块化：模块化设计是未来固态直流断路器的一个重要趋势。通过将设备进行模块化设计，可以实现设备的快速组装、维护和升级，提高设备的可靠性和灵活性。 （4）绿色环保：绿色环保已成为全球关注的焦点。未来，固态直流断路器将采用环保材料制造，降低设备对环境的影响，同时还将推广使用可再生能源，提高设备的可持续性。 7. 结论 中压直流配电系统保护技术研究综述 摘要：近些年，我国的科学技术水平不断进步，其中，电力电子技术的应用与 发展，配电网的源荷储直流特征逐步明显，中压直流配电系统的经济技术优势显著。直流配电保护是保障系统稳定安全运行的关键，但仍未形成成熟的技术体系。本文试图对国内外直流配电系统保护技术的研究状况做一个系统的介绍。文章首 先概述了与保护方法制定相关的直流配电系统拓扑结构、换流设备、接地方式以 及暂态故障特性等内容。其次，对目前普遍研究和应用的直流配电系统保护方法 进行了归纳总结，分析了各种保护方法的适用性和局限性，并对工程实践中应用 的直流配电系统控制保护一体化技术进行了归纳和分析；最后，对直流配电系统 的保护技术进行了展望和总结。 关键词：中压直流配电系统；故障分析；保护方法；控制保护一体化 引言 随着以IGBT、IGCT构成的新型全控电力电子器件的发展，直流输电技术在工程中得到了 广泛的应用；与此同时，分布式电源和储能装置接入交流配电系统需要使用大量的换流装置；城市用电负荷的快速增长、电动汽车产业的迅速发展以及用户对电能质量的不断提高等，都 使得配电网的需求越来越复杂。与交流配电系统相比，直流配电系统在便于分布式电源与储 能装置的接入、电能质量、无需无功补偿等方面具有优势，成为了国内外研究的焦点。 1浅析直流配电系统故障的发生特征 1.1故障电流急剧上升 在直流配电系统线路出现接地故障的情况下，并联在VSC直流侧的滤波电容，往往会在 发生故障的短时间内，迅速向故障点位置进行放线，加速电流数值在线故障线路的上升速度，这一点特性非常不利于检测装置与故障隔离装置迅速发挥作用。同时，VSC通常会在直流配 电线路发生故障后，迅速锁定绝缘闸双极型晶体管，导致系统电路里的续流二极管开始向故 障点放出不控整流电流，导致故障线路的电流长时间保持为急速上升的状态。 1.2故障波及范围广泛 直流配电系统里面交织着极多的交往单元，主要通过换流器装置进行接入，这种线路的 连接特征，使得直流配电系统在出现接地故障之后，临近的换流器出口电容就容易失控，持 续向故障点位置做出放电行为。如此一来，直流配电系统的电压数值会逐渐开始下降，影响 到系统中其余并网设备的使用质量，而且其中的电动机以及交流电源等设备，往往还会持续 通过二极管向故障点释放出已经短路的电流，导致出口直流电压的数值产生变化，影响到系 统正常部分的运行。 2直流配电系统保护方法 2.1过电流保护 过电流保护其原理较为简单，广泛用于交流配电系统的保护中，当测量电流超过设定阀 值时保护动作。针对辐射型直流配电网提出了过电流保护策略，其中利用电压突变作为保护 启动判据，设计了基于电流瞬时值的两段式过电流保护策略。保护Ⅰ段是快速保护段在故障 电流上升阶段发送跳闸指令，保护Ⅱ段为保护Ⅰ段的后备保护，但方案的保护整定值选取缺 乏可靠的依据且未考虑系统运行方式的影响。的保护方案基于电流幅值及电流变化率，将电 直流断路器的灭弧原理和灭弧过程 一、PRB系列直流断路器的灭弧原理 PRB系列直流断路器的燃弧及熄弧过程与交流断路器是不同的，交流断路器分断时产生的交流电弧每秒钟有2f（f为电网频率）次经过零点。通过近极效应，使电弧熄灭。交流继电器只要解决电弧重燃问题，即解决由导电状态恢复到介质绝缘状态的介质强度恢复过程，这里不再详述。PRB系列直流断路器分断时产生的直流电弧恒定不变，电流愈大，时间常数俞大，电弧就愈难熄灭。 PRB系列直流断路器的触头接通和长期承载电流的性能与一般交流断路器相似，无特殊要求。但直流断路器与交流断路器分断电流的差异较大，PRB系列直流断路器的触头分断时要熄灭直流电弧，现将直流电弧的特性和熄灭直流电弧的措施简介如下： 断路器的触头分断时，在动静触头间立即产生电弧，这不仅有碍于电路的及时分断，还会使触头烧损，此时的主要问题是触头的电烧损，这对交直流回路的情况是一样的。为了解直流断路器的切断电弧性能，首先要分析电弧的产生过程和灭弧能力。当分断时，触头刚开始分离时，其间隙很小，电场强度极大，易产生高热和强场，金属内部的自由电子从阴极表面逸出，奔向阳极。同时这自由电子在电场种撞击中性气体分子，使之激励和游离，产生正离子和电子，电子在强电场作用下继续向阳极移动时，还要撞击其他中性分子，因此，在触头间隙中产生大量的正离子和电子的带点粒子。使气体导电形成炽热的电子流，即电弧。 PRB系列直流断路器的电弧产生后，有游离与去游离因素，游离作用是由于在弧隙中产生大量的热能，主要是使气体热游离，特别是当触头表面的金属蒸汽进入弧隙后，气体热游离作用更为显著。电压越高，电流越大，即电弧功率越大，弧区温度越高，电弧的游离因素就越强，去游离是因为已游离的正离子和电子在空间相遇时要复合，重新形成中性的气体分子，而高密集的高温离子电子，也要向其周围密度小和温度低的介质方面扩散，其结果弧隙内离子和自由电子的浓度降低，电弧电阻增大，电弧电流减少，从而消弱热游离。 要熄灭电弧，就要抑制游离因素和加强去游离因素，如将电弧拉入窄隙，增加动触头和栅片之间的距离等，缩小电弧直径，使其内部的离子浓度增大，就额可以加强扩散和冷却作用，将电弧拉长，或者电弧内部设置障碍，是局部离子和电子复合，使去游离作用大于游离作用，就能将电弧熄灭。 二、PRB系列直流断路器的灭弧过程 PRB系列直流断路器子啊完成极限分断能力试验时，有以下四个过程： 1.短路电流沿着预期短路电流的指数曲线，从0沿较高梯度升高至瞬时整定脱扣电流值，时间小于0.5-4ms。 2.脱扣器动作以后，触头经过开关机构固有动作时间断开，此间电流继续上升，时间大约持续1-4ms. 3.在冷发射、热发射作用下产生电弧，电弧拉长，并在弧住中热游离、磁通比较集中，他经铁心导磁夹板进入灭弧空间，并和灭弧片形成一层层闭合磁路，使电弧在强磁场作用下迅速由触头经引向灭弧窄缝。 4.PRB系列直流断路器在动、静触头之间有永久磁铁或电磁线圈，并产生磁场，磁通比较集中，他经铁心导磁夹板进入灭弧空间，并和灭弧片形成一层层闭合磁路，使电弧在强磁场作用下迅速由触头经引弧角引向灭弧窄缝。 5.磁场灭弧室灭弧罩，由耐弧塑料制成，它的作用： 一是引导电弧纵向吹出； 中压直流接触器标准 中压直流接触器是一种用于直流电路中的开关设备，其作用是控制电路的通断。为了保证中压直流接触器的质量和可靠性，需要制定相应的标准来规范其设计、制造和测试过程。本文将介绍中压直流接触器标准的相关内容。 一、标准适用范围 中压直流接触器标准适用于额定电压为1kV至35kV、额定电流为100A至4000A的中压直流接触器的设计、制造和测试过程。 二、标准的制定依据 中压直流接触器标准的制定依据包括以下文件： 1. GB/T 11022-2011《高压开关设备和控制设备标准通用技术条件》 2. DL/T 403-2000《中压直流接触器》 3. IEC 62271-1:2007《高压开关设备和控制设备第1部分：通 用规范》 4. IEC 62271-100:2008《高压开关设备和控制设备第100部分：交流断路器和开关的试验》 5. IEC 62271-102:2005《高压开关设备和控制设备第102部分：直流断路器和开关的试验》 三、标准内容 中压直流接触器标准主要包括以下内容： 1. 设计要求：包括接触系统、断电器、操作机构、辅助开关、绝缘和外壳等方面的要求。 2. 制造要求：包括材料选择、加工工艺、装配工艺、检验等方面的要求。 3. 试验要求：包括型式试验和例行试验两部分。型式试验主要包括机械特性试验、电气特性试验、环境试验等方面的试验。 例行试验主要包括外观检查、机械操作试验、电气参数测量等方面的试验。 4. 标志、包装、运输和贮存要求：包括产品标志、包装方式、运输方式和贮存条件等方面的要求。 四、标准的实施 中压直流接触器标准的实施应满足以下要求： 1. 设计和制造单位应按照标准的要求进行产品设计、制造和测试，并保证产品符合标准要求。 2. 检测机构应按照标准的要求对产品进行检测，并出具检测报告。 3. 用户应按照标准的要求选用产品，并在使用过程中按照标准要求进行操作和维护。 五、总结 直流NDC断路器研究及典型故障分析 摘要：介绍广州地铁二十一号线白云BNDC直流开关的结构特点,阐述了运行原理,举例分析相关故障,并提出对应措施.以确保地铁供电系统的正常稳定运行。 关键词：直流系统；NDC断路器 1前言 21号线1500V开关柜采用的是白云公司生产的产品，大部分主体由英国霍克 西利公司生产的LIGHTING柜构成，霍克西利开关的Lighting开关被设计用于额定 系统电压最高到1800V的直流系统，断路器采用霍克西利公司的NDC4型断路器。本文重点对断路器的运行原理、结构等方面进行介绍，同时对相关设备的典型故 障进行分析，提出整改方案，确保地铁供电系统的正常稳定运行。 2 NDC断路器结构及运行原理 直流开关设备由固定的柜体和可移开部件成，柜体为优质冷轧钢板、经数控 加工，折弯进行铆接而成，结构上分各种功能小室。功能小室通常有直流断路器室、保护控制室、主母线室、排气或通风室、通风腔附室、线路测试设备隔间和 电缆连接室等多个部分。其主要用于直流牵引供电系统，作为直流电能分配，实 现对馈线，接触网或接触轨等设备的测控、保护和上位监控设备的总线通信。直 流开关设备除了带有完成当地控制测量、保护功能所必须的元器件外，还配置通 信模块实现远方监控用的转换开关及数据传送。 （1）断路器室 断路器小室包含了满足NDC断路器安全操作所需的支撑导轨、联锁和相关的 电气连接。一套设计完美的联锁方案，可根据断路器的不同位置，严格限制其使 用功能，完全杜绝了断路器非安全的操作。 （2）排风小室 断路器小室内配有完全绝缘的通风通道，该通道能让电离的气体和灭弧分解 物等预先膨胀和冷却，然后通过断路器小室后部的排放口释放。断路器小室内的 通风通道可以使上述排放物安全消散，确保设备操作人员的安全。 （3）二次控制室 控制和保护室包含了所有与直流配电盘柜体相关的控制和保护设备。保护方 案可以根据客户不同的要求设计来制定。可选用FKI公司设计的保护装置，也可 选用其他制造商的保护装置。保护功能包括电流上升率保护、过流保护、在线自 检和重合闸功能、双边联跳和轨道保护跳闸功能。FKI公司的标准控制和保护方 案中，系统电压线与控制和保护小室完全隔离，从而提升了安全性。 （4）母线室 母线室将母线、母线连接头和支撑绝缘支架完全封闭。母线室与其它室完全 隔离，通过移开独立的可拆卸的盖板才能进入母线室。 （5）电缆室 电缆室将馈线电缆、电缆连接、支撑绝缘支架和分流器完全封闭。电缆室与 其它各室是完全隔离的。 （6）线路测试室 当保护继电器需要线路测试设施时，会在电流断路器室顶部安装额外的隔间。隔间包括线路测试电阻器和与其相关的控制触头。 线路测试系统（EDL）用于馈电断路器。每个馈线柜中都有线路检测装置，在 浅析断路器的毕业论文 随着国家863高技术研究发展计划的展开，在电力传输上具有低损耗、无需同步;光伏发电、风力发电等并网;地区电网互联、地区孤岛供电等方面比传统配电系统具有一定优势的中低压柔性直流输电系统将是配电网主要发展方向。推进中低压柔性直流输电系统(VSC-HVDC)发展技术难点之一就是具有快速开断能力的直流断路器。现阶段中低压柔性直流输电系统实现电流开断的方法主要有闭锁换流器中的换流阀和在交流侧用交流断路器开断两种。用这两种方法不但会使系统出现停运情况而且也会对并列运行的交流输电系统造成严重冲击，降低了供电可靠性。 因此，成功研制中压断路器可以有效推动中低压柔性直流输电系统(VSC-HVDC)的发展。直流断路器的开断相比于交流断路器的开断来说要困难的多，因为直流电流不同于交流电流存在自然过零点，直流电弧比交流电弧要难于熄灭;而且直流输电系统的线路阻抗与交流输电系统相比，前者远远小于后者，因此直流输电系统的一旦发生故障，其故障电流增长速度比交流系统的故障电流要快的多;此外，在开断的过程中，在直流系统电感中存储的能量，需要断路器来吸收。现阶段研发出的直流断路器主要分为：利用传统机械开关开断的纯机械式直流断路器、利用电力电子器件(SCR、GTO、IGBT等)开断的全固态直流断路器，以及将两者相结合的混合式直流断路器三种。其中混合式直流断路器将纯机械式和纯固态式的优点相结合，具有导通损耗低;开断速度快、特性好的特性，成为了近年来直流断路器领域的主要研究方向。给出了传统纯机械式直流断路器、使用电力电子开关的全固态直流断路器以及两者结合后衍生的混合式直流断路器的工作原理，给出了其拓补结构，并分析了各个类型断路器存在的优点以及缺点，通过Matlab/Simulink仿真实验进行了相关的实验验证提出方案的可行性。 三种直流断路器结构 1、纯机械式直流断路器因为直流电流不同于交流电流存在自然过零点，直流电弧比交流电弧要难于熄灭。在低压直流系统中开断小电流，通过提高直流电弧的电压、增加限流电阻数量以等方法可以实现直流电弧的强迫熄灭。但在中高压直流系统中，低压直流系统熄弧方法受到一定的局限性，通过对交流断路器进行改造可以实现中高压直流系统的熄弧，一般的.改造方法有叠加LC振荡电路或者能量吸收电路。美国的GE公司的曾提出了一种机械式直流断路器，采用的熄弧方法是增加LC振荡换流电路，图1给出了其拓扑结构。但是，无论交流断路器的操作机构是液压还是弹簧的，其分闸在时间18～65ms之间，合闸时间在60～150ms之间，这对于故障电流增长速度比交流系统要快的多的直流系统来说，开断时间较长，不能快速切断短路电流，隔离故障点，容易扩大事故面积。 2、全固态直流断路器因使用半控型或全控型电力电子开关(SCR，基于SCR研发的半控型断路器具有常态压降低、开断容量大、控制策略简单、整体价格低以及可靠性较高的优点;但在开断直流电流时需要叠加LC振荡电路作为换流回快速直流断路器研究现状与展望
固态直流断路器调研报告
中压直流配电系统保护技术研究综述
直流断路器的灭弧原理和灭弧过程
中压直流接触器标准
直流NDC断路器研究及典型故障分析
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