2023年2月电工技术学报Vol.38No.3第38卷第3期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYFeb.2023DOI:10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.211395基于耦合电抗器的阻容型混合直流断路器拓扑结构研究程显1,2闫冬冬1,2葛国伟1,2白青林1,2秦聪1,2（1.郑州大学电气工程学院郑州4500012.河南省输配电装备与电气绝缘工程技术研究中心郑州450001）摘要直流断路器是中压直流配电系统的重要设备。为满足大容量高速分断的迫切需求，该文提出一种基于耦合电抗器的阻容型混合直流断路器拓扑结构并分析了其工作过程，将耦合电抗器一、二次绕组分别串联于主支路和真空开关支路实现加速电弧电流转移，阻容元件串联于固态开关支路以便限制故障电流。通过Matlab/Simulink构建了基于耦合电抗器的阻容型混合直流断路器仿真模型，仿真分析了耦合电抗器和阻容元件参数对电流转移时间、限流效果、整机开断时间的影响规律，并进行了小电流开断的初步实验验证。研究表明：耦合电抗器一、二次绕组分别为300μH、50μH，阻容元件参数为0.1Ω、50μF，电流转移时间由1.5ms缩短至0.5ms，截断电流峰值降低了47.1％，整机关断时间缩短了1.9ms，初步验证了新拓扑结构在限流和快速开断方面的可行性，为研制高性能混合直流断路器提供参考依据。关键词：中压混合式直流断路器直流开断电流转移耦合电抗器中图分类号：TM5610引言直流断路器作为中压配电系统控制和保护的重要设备，是构建柔性直流电网的关键设备[1-2]。中压柔性配电、直流牵引等系统对大容量快速分断的直流断路器需求迫切[3]。直流断路器主要包括机械式直流断路器、固态直流断路器和混合式直流断路器[4-5]。混合式直流断路器综合了机械开关通流能力强和固态开关动作速度快的优点，是中压直流断路器的主要发展趋势。高压混合式直流断路器无法通过自然换相实现电流由机械开关向固态开关的转移，需借助辅助开关或耦合负压等措施实现强迫转移。在中低压小电流领域国内外开展较多研究。ABB公司基于集成门极换流晶闸管（IntegratedGate-CommutatedThyristor,IGCT）和快速机械开关设计了1.5kV/4kA混合式直流断路器，利用真空电弧电压实现4.5kA电流转移[6]。意大利的L.Novello等将IGCT与快速机械开关结合，利用IGCT的串并联技术研制出1kV/10kA混合式直流断路器的原理样机[7]。上述开断过程中故障电流由机械开关向固态开关转移主要由电弧弧压的自然换相实现，但随着故障电流的增加（＞10kA），自然换相时间拖尾甚至换相失败。为实现大...
