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直流模擬斷路器試驗電路的設計

目前,實驗室大多采用工頻合成電路來測試換流式直流模擬斷路器的分斷性能,其等效性有待探討。提出了一種利用疊加振蕩電流源模擬實際直流短路電流的方案。對于設計參數為額定電流2kA、短路電流20KA、最大電流上升率6ka/MS的直流系統,分別計算了低頻、高頻電流源電路和電壓源電路的相關參數。通過PSCAD建立了整個系統模型,分析了各模塊之間的動作順序,并成功地進行了分斷試驗,對實際直流模擬斷路器及其試驗平臺的設計具有一定的參考價值。

近年來,隨著電力工業的發展,直流輸電以其獨特的優勢越來越受到人們的重視。我們也在積極發展大容量直流輸電系統。由于直流電流沒有自然過零,傳統的模擬斷路器不能用于分斷,因此直流模擬斷路器的研究成為一個熱點問題。變流器直流模擬斷路器由機械開關、變流器電路和避雷器并聯組成。直流分斷采用人工過零原理。與混合式直流模擬斷路器相比,其原理簡單,不需要電力電子器件。它具有良好的經濟性,更適用于大電流。然而,換流式直流模擬斷路器需要斷開高頻交流電弧,這對機械斷口有很大的考驗。因此,有必要對變流器直流模擬斷路器的性能進行測試。

目前,模擬斷路器性能試驗多采用合成電路法進行等效試驗,即由兩條電路分別提供試驗對象所需的大電流和高電壓,機械開關動作按合理順序疊加在試驗對象上。許多中小型實驗室都使用這種合成測試電路進行測試。然而,大多數測試電路都是在工頻下對交流模擬斷路器進行測試的。在此基礎上,直流模擬斷路器的分斷試驗不能直接反映額定直流電流下的階段,也不能反映直流短路時不同的電流上升率。其等效性有待討論。

針對上述問題,采用低頻振蕩電路模擬額定直流電流,高頻振蕩電路模擬短路直流電流。二者通過合理的時序控制疊加,模擬實際直流短路電流波形。針對額定電流為2kA、短路電流為20KA、最大電流上升率為6ka/MS的直流系統,通過仿真軟件PSCAD,計算了測試系統的參數,建立了相應的直流模擬斷路器性能測試平臺和直流模擬斷路器模型。