择要：成长直流电网技能需要可以或许快速分断电流、经济靠得住的高压直流断路器解决直流妨碍断绝问题。经由过程对于比直流体系妨碍断绝的几种技能方案，注解运用直流断路器断绝直流妨碍可于保障换流装备安全的同时，有用维持体系中健全数分的供电连续性，是直流妨碍断绝较为有用的解决方案。于阐发直流电网对于高压直流断路器技能机能要求的根蒂根基上，对于机械式直流断路器以及别离基在晶闸管以及绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)的 2 种混淆式直流断路器的电流分断特色以及成长近况举行了论述。提出换流技能、杂散参数优化技能、与体系的协调共同技能以及实验技能是高压直流断路器技能成长面对的重要技能挑战。末了，对于高压直流断路器于舟山五端柔性直流输电工程中的运用环境以及行将开展的张北直流电网工程举行了先容。

要害词：高压直流断路器;妨碍断绝;柔性直流;直流电网

0 弁言

柔性直流输电技能的成长日益成熟，其自力功率调治以及矫捷运行能力，为间歇性可再生能源并网与消纳提供了安全高效的解决方案。今朝，世界规模内投入贸易运行的年夜部门柔性直流输电工程均接纳点对于点运送体式格局;相较在多条点对于点的电能运送体式格局，多个柔直换流站毗连成网状形成直流电网，于高压年夜容量范畴中具有更好的靠得住性、经济性以及矫捷性。跟着风电、光电等可再生能源不停开发，年夜范围清洁能源并网与跨区域电能传输对于柔性直流电网的构建与成长提出了火急需求[1-2]。

今朝已经投运的柔性直流输电工程年夜多接纳模块化多电平技能(modular multi-level converter，MMC)以及脉宽调制两电平技能，这些工程均没法经由过程闭锁换流阀断根直流妨碍，只能经由过程分决绝流侧断路器来实现妨碍断绝。研究中接纳全桥模块或者电容钳位双模块[3-6]的换流阀带有直流侧妨碍断根能力，可以经由过程换流阀闭锁断根直流妨碍。于没有直流断路器的环境下，点对于点柔性直流输电工程依赖分决绝流断路器或者闭锁带直流侧妨碍断根能力的换流阀可实现直流妨碍断根;但以上 2 种体式格局于高压年夜容量直流电网中的运用将造成整个体系短时停电，难以满意体系运行要求。当体系配置直流断路器后，经由过程选择性分断直流断路器可以实现妨碍路线的快速断绝并维持体系其他部门的连续运行。

直流妨碍掩护是柔性直流电网构建所面对的技能瓶颈，研制合用在柔性直流电网运用的直流断路器，包管直流电网运行的靠得住性，是直流电网设置装备摆设必需冲破的技能难题[7]。

与交流体系比拟，直流妨碍电流缺少天然零点，要实现其靠得住开断，需要人工创造电流零点，同时还需要接收贮存在直流体系感性元件中的伟大能量，是以直流断路器的设计算交流断路器难度年夜为增长。此外，柔性直流电网妨碍扩大快、电流上升快，对调流站等装备打击年夜，为保障装备安全一般于数毫秒全网换流站将会闭锁退出运行，为实现直流电网健全区域连续运行，直流断路器需要于数毫秒内完身分断[8]。

于直流断路器的多种技能线路中，综合接纳机械开关以及电力电子开关的混淆式直流断路器以其显著的技能上风成为高压直流断路器研制的主流[9-10]。ABB 公司在 2011 年研制了 80kV 3ms 分断 8.5kA 基在绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)直接串联的混淆式直流断路器样机[8]。全世界能源互联网研究院在 2014年完成为了 200kV 3ms分断15kA 的级联全桥型混淆式直流断路器样机研制[11]，并在 2016 年实现高压直流断路器首个工程树模。

本文起首阐发直流电网特色以及妨碍断绝的需求，并对于各类直流妨碍断绝实现方案举行阐发以及比力。基在直流电网对于直流断路器的技能要求，对于各类技能线路直流断路器的特征以及成长近况举行了论述，提出了高压直流断路器所面对的重要技能挑战。末了，对于高压直流断路器于舟山的工程运用环境以及行将开展的张北直流电网工程举行了先容。

1 直流电网妨碍断绝技能

当直流输电体系从端对于端成长到多端，并将直传播输路线于直流侧互连起来，形成自力的直流收集，便组成了直流电网，而交流体系经由过程换流站与直流电网毗连[2]。一种典型的四端直流电网拓扑如图 1 所示。直流电网的上风于在一样数目的路线，换流站数目年夜年夜削减，且直流体系拥有更多冗余，纵然一条路线停运，仍旧可以哄骗其他路线包管供电。

然而要阐扬这一上风，需起首解决直流体系妨碍断绝问题。即当直流路线发生妨碍，于致使整个体系停运前，可以或许将电网中的妨碍点快速断绝，是成长直流电网的主要条件以及要害技能难点[7]。假如不克不及像交流电网那样实时有用地断根妨碍点，将很难包管体系的靠得住性以及可用率。同时，因为直流体系为弱阻尼体系，惯量小，妨碍成长速率快，妨碍断绝的难度相对于交流体系要高许多。今朝重要的妨碍断绝要领有依赖交流断路器断绝，依赖闭锁带妨碍断根能力的换流阀断绝以及分断直流断路器断绝。