混合式直流故障限流器改進拓撲及其參數設計方法

李 斌，賈涵茹，何佳偉，李清泉，李 曄，呂慧婕

（天津大學智能電網教育部重點實驗室，天津 300072）

0 引言

基于電壓源換流器的柔性直流電網具有輸電損耗小、輸送距離遠、功率靈活可控、無換相失敗等突出技術優勢［1-2］，可以為電網提供更高的供電可靠性、設備冗余性及適應性更強的供電模式和靈活安全的潮流控制［3］，并使得新能源大規模集中接入、孤島供電、區域電網異步互聯成為可能［4］。然而柔性直流電網中發生短路故障后，儲存在換流站子模塊電容中的電能迅速釋放，故障發展迅速［5］。為確保柔性直流電網發生故障后換流站、非故障線路等構成的健全網絡實現安全可靠的故障穿越，通常要求保護與直流斷路器（DC circuit breaker，DCCB）能夠在換流站閉鎖前快速有選擇性地切除故障線路［6］。否則，換流站就會由于絕緣柵雙極型晶體管（insulated gate bipolar transistor，IGBT）自保護動作而迅速閉鎖并退出運行。然而，現有直流保護與DCCB 的故障清除時間均在幾毫秒級別［7］，無法匹配直流故障發展速度。因此，為降低直流故障的發展速度和危害程度，使系統實現安全可靠的故障穿越，有必要在直流電網中采取有效的故障限流措施［8］。

對于柔性直流電網而言，直流故障限流器的設計必須滿足以下要求：①故障后可靠限流；②DCCB動作后不影響故障清除速度；③斷流后可靠恢復；④不影響系統的穩定運行。針對上述需求，國內外學者開展了大量直流故障限流器方面的理論研究。其中，直接在線路兩端串聯限流電感是最為常見的直流故障限流方法［9］。……