500 kV整流型混合式高壓直流斷路器

石　巍, 曹冬明, 楊　兵, 呂　瑋, 王文杰, 劉　彬

(南京南瑞繼保電氣有限公司, 江蘇省南京市 211102)

0　引言

基于電壓源換流器的柔性直流輸電技術具有獨立調節有功及無功功率、諧波含量小等特點，構建柔性直流電網對于大規模新能源并網和提高電網大規模遠距離輸電能力具有重大的意義[1-3]。高壓直流斷路器作為柔性直流電網中的故障快速隔離裝置，是構建直流電網的關鍵設備，缺少高壓直流斷路器將極大地影響柔性直流電網的運行靈活性及供電可靠性，嚴重制約柔性直流輸電技術的發展及應用[4-5]。

目前高壓直流斷路器主要分為機械式高壓直流斷路器、全固態高壓直流斷路器以及混合式高壓直流斷路器。機械式高壓直流斷路器利用電感—電容(LC)振蕩創造過零點實現關斷，通態損耗低、耐壓強度高，但關斷時間需數十毫秒，無法滿足直流電網快速隔離和重啟的要求[6-8]。全固態高壓直流斷路器基于半導體開關器件，關斷速度極快，但通態損耗過大、成本高[9-11]。混合式高壓直流斷路器綜合前兩者優點，通態損耗低且開斷速度快，是目前研究的熱點[12-18]。2012年ABB公司研制了基于絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)直串技術與快速機械開關的320 kV/9 kA的樣機模型，并成功進行了80 kV模塊單元試驗，開斷時間5 ms，最大開斷電流9 kA[12]。2016年全球能源互聯網研究院研制的基于H橋級聯的200 kV高壓直流斷路器成功應用于舟山五端柔性直流輸電工程中，開斷時間為3 ms，最大開斷電流15 kA[17]。ABB公司和全球能源互聯網研究院的混合式高壓直流斷路器，為了實現雙向電流開斷并承受開斷暫態過電壓，其電力電子開斷閥組在正反兩個方向分別串聯了大量的IGBT。……