[发明专利]一种混合型高压直流断路器试验系统

说明书

本发明涉及一种混合型高压直流断路器试验系统，包括直流电压输出装置、直流电流输出装置和短路电流输出装置，直流电压输出装置用于提供分闸后直流断路器试品承受的直流电压，直流电流输出装置用于提供稳态运行电流，短路电流输出装置用于提供短路电流。该试验系统可以实现只利用其中一个装置就能够进行试验的试验项目，也可以实现通过多个装置的配合使用进行试验的试验项目，所以，通过三个装置的单独运行或者配合使用，该试验系统能够实现多种试验项目。因此，该试验系统能够模拟很多种直流断路器常见的运行环境，以对直流断路器进行多方位的试验，进而通过试验验证混合型高压直流断路器设计的合理性和正确性。

技术领域

本发明涉及一种混合型高压直流断路器试验系统，属于混合型高压直流断路器测试技术领域。

背景技术

直流输电技术发展已经比较成熟，但是相对于交流输电系统灵活、多样的联结方式，目前世界上已运行的直流系统绝大多数仍采用两端系统，其主要原因就是缺乏实用的高压直流断路器。随着直流输电技术的进一步发展，多端直流输电和直流输配电电网必然成为新的发展方向。而作为系统中起着控制和保护双重作用的开关电器，高压直流断路器的研制具有十分重要的意义。

目前国家电网正在规划建设的张北直流电网示范工程，近期由4个柔性直流输电换流站组成直流电网，远期规划由7个柔性直流输电换流站组成直流电网，要组成直流电网，高压直流断路器是必不可少的设备。

常见的混合型高压直流断路器拓扑结构如图1所示，其由三个支路并联组成，分别是主支路、转移支路和耗能支路，主支路由快速机械开关串联一个低压电力电子开关组成，转移支路由多级串联的高压电力电子开关组成，耗能支路由金属氧化物(MOV)组成。主支路的低压电力电子开关由单个或多个模块串联组成，模块由半导体器件及其控制电路组成，其断态电压较低，以保证正常运行时的低损耗，主支路的快速机械开关承担断开后断路器两端的电压。转移支路的高压电力电子开关由多个模块串联组成，模块由半导体器件及其控制电路组成，能够承受断路器断开后两端的电压。耗能支路由金属氧化物避雷器组成，用于在断路器分闸后吸收来自电网储能元件的能量(如电感)。

直流系统发生短路故障时，混合型直流断路器动作过程如图2-a至2-c所示，由于该动作过程属于常规技术，以下进行简单说明：

第一阶段：主支路通流阶段主支路通流，检测到短路电流故障时主支路的低压电力电子开关闭锁，同时转移支路的电力电子开关导通，主支路子模块电容充电建立暂态电压，强迫电流换相至转移支路，主支路快速机械开关接到分闸命令。

第二阶段：转移支路通流阶段，短路电流在转移支路中在数毫秒内上升至故障电流峰值，达到故障电流峰值前主支路快速机械开关完成分闸。之后闭锁转移支路电力电子开关，转移支路子模块电容充电建立电压，当电压超过避雷器启动电压时，电流换相至避雷器支路。

第三阶段：耗能(避雷器)支路通流阶段，短路电流换相至耗能支路后，避雷器残压高于系统运行电压，短路电流逐步衰减至零，实现故障分断。

混合型高压直流断路器作为电力电子技术领域新型的高端电力装备，其工作原理和运行条件均有别于传统的交流断路器以及中低压应用领域的直流断路器。因此，混合型高压直流断路器的性能决定着直流系统的正常运行，但是，目前并没有有效的混合型高压直流断路器的检测设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种混合型高压直流断路器试验系统，用以对混合型高压直流断路器进行测试。

为实现上述目的，本发明的方案包括一种混合型高压直流断路器试验系统，包括直流电压输出装置、直流电流输出装置和短路电流输出装置，所述直流电压输出装置用于提供分闸后直流断路器试品承受的直流电压，所述直流电流输出装置用于提供稳态运行电流，所述短路电流输出装置用于提供短路电流，所述直流电压输出装置、直流电流输出装置和短路电流输出装置均有用于输出连接直流断路器试品的输出端口。