高压直流断路器结构与原理

本书为柔性直流电网工程技术丛书之一，以张北柔性直流电网试验示范工程为例，介绍了高压直流短路器的关键技术、典型类型、结构和原理。全书分为5章，主要内容有高压直流输电技术概况、高压直流断路器关键技术、机械式高压直流断路器、混合式高压直流断路器、耦合负压式直流断路器。本书中的实物照片、三维图像及试验数据均为工程人员实地拍摄、制作的。

前言

第1章 直流电网与高压直流断路器 1
11 引言 1
111 清洁能源展望 1
112 直流电网及存在的技术问题 1
12 直流电网故障隔离技术 2
121 交流断路器隔离故障 3
122 带故障清除能力的换流阀 4
123 直流断路器隔离故障 6
13 高压直流断路器的技术要求及分类 7
131 直流电网对高压直流断路器的技术要求 7
132 机械式高压直流断路器 8
133 固态高压直流断路器 10
134 混合式高压直流断路器 11
135 其他形式的高压直流断路器 14
14 高压直流断路器的工程应用 16
141 舟山±200kV五端柔性直流科技示范工程 17
142 南澳±160kV多端柔性直流输电示范工程 18
143 张北可再生能源±500kV柔性直流电网试验示范工程 19

第2章 高压直流断路器关键技术23
21 高压直流断路器拓扑结构优化 23
211 关键点与难点 23
212 研究方向 24
22 大容量阀组技术 26
221 关键点与难点 26
222 研究方向 26
23 快速机械开关技术 29
231 关键点与难点 29
232 研究方向 30
24 高电位供能技术 32
241 关键点与难点 32
242 研究方向 34
25 避雷器串并联技术 35
251 关键点与难点 35
252 研究方向 35
26 整机集成技术 36
261 关键点与难点 37
262 研究方向 37

第3章 机械式高压直流断路器 38
31 机械式高压直流断路器工作原理及运行特性 38
311 电气结构 38
312 基本原理 39
313 电气技术参数 42
314 断路器损耗 44
315 人工接地试验 46
32 机械式高压直流断路器结构及组件参数 47
321 阀塔集成结构简介 47
322 主支路平台结构及组件参数 48
323 转移支路平台结构及组件参数 52
324 缓冲支路平台及组件参数 58
325 耗能支路平台及组件参数 59
326 供能系统 61
33 机械式高压直流断路器控制、 保护和监视系统 66
331 系统架构 66
332 测量系统 69
333 控制系统 69
334 保护系统 70
335 运行与监视 81

第4章 混合式高压直流断路器 83
41 混合式高压直流断路器工作原理及运行特性 83
411 拓扑结构与工作原理 83
412 电气技术参数 86
413 工作模式与运行能力 93
414 断路器损耗 94
415 人工接地试验 95
42 混合式高压直流断路器结构及组件参数 96
421 阀塔结构集成简介 96
422 快速机械开关组件结构及参数 97
423 主支路电力电子开关组件结构及参数 103
424 转移支路电力电子开关组件 109
425 耗能支路 MOV组件及参数 115
426 供能系统 116
427 冷却系统及漏水检测 123
43 混合式高压直流断路器控制、 保护与监视系统 124
431 系统架构 124
432 测量系统 128
433 控制功能 129
434 保护功能 131
435 监视系统 136

第5章 耦合负压式高压直流断路器140
51 耦合负压式高压直流断路器工作原理及运行特性 140
511 拓扑结构 140
512 工作原理及动作逻辑 141
513 电气技术参数 145
514 断路器损耗 149
515 耦合负压式高压直流断路器过负荷能力 150
516 人工接地试验 152
52 耦合负压式高压直流断路器结构及组件参数 153
521 整体结构 153
522 快速机械开关组件结构及参数 154
523 转移支路电子开关组件及参数 159
524 耦合负压装置 164
525 耗能支路 MOV组件及参数 170
526 供能系统 171
53 耦合负压式高压直流断路器控制、 保护与监视系统 175
531 系统架构 175
532 测量系统 179
533 控制系统 179
534 保护功能 182
535 监视系统 184
参考文献188

本书为柔性直流电网工程技术丛书之一，以张北柔性直流电网试验示范工程为例，介绍了高压直流短路器的关键技术、典型类型、结构和原理。全书分为5章，主要内容有高压直流输电技术概况、高压直流断路器关键技术、机械式高压直流断路器、混合式高压直流断路器、耦合负压式直流断路器。本书中的实物照片、三维图像及试验数据均为工程人员实地拍摄、制作的。

高压直流断路器是直流输电技术发展的瓶颈，被国内外学术界和工程界公认为“电力百年难题”，2018年2月28日，国家电网公司开工建设张北柔性直流电网试验示范工程，该工程创造了12项世界，首次应用了三种技术路线的高压直流断路器，填补了我国在该领域的空白。
本套丛书为张北柔性直流电网试验示范工程建设成果，这套书目前规划有高压直流断路器、交流耗能装置、控制保护系统、水冷系统、大容量环流阀运检技术、直流断路器运检技术、控制保护系统调试技术，共7本，主要以内容精炼、图文并茂的形式编写。本书以张北柔性直流电网试验示范工程为依托，介绍了机械式高压直流断路器、混合式高压直流断路器以及负压耦合式高压直流断路器的工作原理、构成方式、控保系统及试验方案等内容，弥补了目前市场上相关技术资料缺乏的不足。