新型超导限流式直流断路器拓扑结构设计与仿真分析

发布时间：2021-05-26 09:10

　　随着可再生能源发展规模及电力系统容量的持续增长,传统交流电力系统已难以满足用户对电能的需求。近年来高压直流输电技术凭借功率调节灵活、输电线路架设便捷、运行损耗小等系列优点受到国内外业界广泛关注。高压直流断路器作为实现高压柔性多端直流配电系统工程化应用的关键技术,其研发面临诸多技术难点:其一是直流系统电流不存在自然过零点,故障发生后断路器难以灭弧;另一方面直流系统短路后电流上升速度快,峰值高,断路器快速切断故障电流与保护系统准确判断系统故障之间存在矛盾。因此大容量直流断路器研究对促进多端直流输电系统的工程化应用具有十分重要意义。目前国内外对超导限流式直流断路器研究处于初步探索阶段,拓扑结构不够完善。本文在已有结构研究基础上提出了一种新型超导限流式直流断路器拓扑结构方案,其突出优势为:结合超导限流技术抑制故障电流初期上升率缓解系统灵敏性与可靠性间矛盾,降低对机械开关速动性需求,同时通过拓扑结构设计保障超导带材使用寿命;增加钳位电路使机械开关在换流过程中实现无弧分断;固态开关结合全控型与半控型器件优点,提高断路器容量并降低工程应用成本。随后针对新型超导限流式直流断路器主拓扑方案中存在不足进行... 

【文章来源】：兰州交通大学甘肃省

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 论文的研究背景和意义
    1.2 高压直流断路器研究现状
        1.2.1 机械型高压直流断路器研究现状
        1.2.2 全固态型高压直流断路器研究现状
        1.2.3 混合型高压直流断路器研究现状
        1.2.4 超导限流型高压直流断路器研究现状
    1.3 论文的主要研究内容
2 直流断路器关键技术
    2.1 电弧模型理论
        2.1.1 Cassie电弧模型
        2.1.2 Mayr电弧模型
        2.1.3 其他电弧黑盒模型
    2.2 直流超导限流技术
        2.2.1 超导现象与超导带材结构
        2.2.2 超导限流器分类及原理
    2.3 超导限流模型
        2.3.1 数值建模前提条件
        2.3.2 电阻率模型
        2.3.3 温度场模型
        2.3.4 电-热耦合模型
    2.4 本章小结
3 新型超导限流式直流断路器拓扑结构与动作分析
    3.1 新型超导限流式直流断路器主拓扑结构方案
        3.1.1 拓扑结构
        3.1.2 工作原理
    3.2 新型超导限流式直流断路器二阶换流型拓扑结构方案
        3.2.1 拓扑结构
        3.2.2 工作原理
    3.3 新型超导限流式直流断路器双向开断拓扑结构方案
        3.3.1 拓扑结构
        3.3.2 工作原理
    3.4 本章小结
4 新型超导限流式直流断路器理论分析与参数设计
    4.1 新型超导限流式直流断路器各阶段数值理论分析
        4.1.1 主拓扑结构
        4.1.2 二阶换流型拓扑结构
    4.2 新型超导限流式直流断路器固态开关阀组配置方案
    4.3 本章小结
5 新型超导限流式直流断路器的仿真研究与分析
    5.1 新型超导限流式直流断路器限流特性仿真
        5.1.1 SFCL仿真模型搭建
        5.1.2 短路故障分析
    5.2 新型超导限流式直流断路器开断特性仿真
        5.2.1 新型超导限流式直流断路器主拓扑方案的仿真分析
        5.2.2 新型超导限流式直流断路器二阶换流型拓扑方案的仿真分析
        5.2.3 仿真对比分析
    5.3 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果



本文编号：3206117