高压直流断路器现在的研制难点: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;是直流回路的电感较大,所以必需由直流断路器吸收的能量 比较大;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 circuit breaker)与混合式高压直流断路器(hybrid HVDC circuit breaker)。其实机械式直流断路器可以关断非常大的电流,并具还有成本比较低、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的运行电流,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。2015年,国网智能电网研究院研制的混合式高压直流断路器顺利通过中国电机工程学会技术成果鉴定。该混合式高压直流断路器的基本结构,主要包括主开关支路(快速机械隔离开关+H桥负载转换开关)、电流转移开关支路(H桥半导体断路器)和吸收回路(避雷器组)。
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。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几个难点:是直流输电电流没有过零点,增加断路器的灭弧的难度;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;是直流输电的过电压高。高压直流断路器的基本构成和开断原理,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。
若为交流系统,拉闸后,交流电流过零后,及熄弧,这时机械开关隔离电压已经建立,电弧不再产生,系统被隔离。直流系统,故障时电流不存在过零点,所以即便机械开关拉闸,仍会有电弧,切不会消失,及故障电流仍然存在。补充一下吧,目前ABB GE(以前是Alstom,近期被GE收购),还有智研院都开发出了直流断路器,采用的结构电气小混混已经给出,原理应该已经阐明。目前来说,打断时间应该是指故障检测到以后,快速机械开关断开以后,主断路器断开的时间。ABB为2.25 ms GE 为2.5 ms, 智研院为3 ms。这三种断路器的结构都已经发表,文献在网上可以搜到。目前中国的高压直流发展很快,直流断路器已经应用于舟山5端系统。国外的断路器目前没有正式投运的。






