基于PSCAD的直流断路器电弧模型研究
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2020-03-04
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基于 PSCAD 的直流断路器电弧模型研究
张荣宝
*
作者简介：张荣宝（1987-），男，在读硕士，直流输电设备. E-mail: zrbdyx1987@163.com
（中国矿业大学信电学院，江苏 徐州 221008）
摘要：本文介绍了直流断路器工作原理与开断方法。利用 PSCAD 仿真软件建立了基于 Mayr
模式的改进疑弧模型以及直流断路器, 获得了直流断路器的疑流转换能力、恢复疑压耐受能
力及能量吸收能力等关键参数，为进行特高压直流工程用直流断路器的研制提供了依据。最
后通过 PSCAD /EMTDC 仿真，证明了该疑弧模型的可行性。
关键词： 直流断路器；电流转移原理；PSCAD 仿真
中图分类号：TM561
Based on PSCAD simulation for Arc model of the DC
Circuit BreakerPlace Title of Article Here
Zhang Rongbao
(College of Information and Electrical Engineering,China University of Mining &
Technology,JiangSu xuzhou 221008)
Abstract: In thisThis article describes the working principle of DC circuit breakers and breaking
methods. Using PSCAD simulation software to build a model based on Mayr improved arc model and
the DC circuit breaker,form which the crucial parameters can be got,such as the current conversion
ability of DC circuit breaker,withstand voltage ability and energy absorption ability.The paper provided
the basis for R&D of DC circuit breaker of HVDC project. Finally, PSCAD / EMTDC simulation
model to prove the feasibility of the arc.
Keywords: DC circuit breaker; current commutation principle; PSCAD simulation
0 引言
在直流输配电系统中，断路器起到重要的作用。随着电力需求的不断增长，我国正在大
力进行电力基础设施建设。在“西电东输,南北互连”的战略布局下，高压直流输电以其独
特的优点成为重点发展的技术。这些年风力发电等新型能源的大力发展，柔性直流输电技术
也将在新能源技术中广泛应用。
然而，不幸的是，直流输电系统故障率远高于交流系统
[1]
。葛上±500kV 直流输电系统
1995 年停运 22 次，1996 年停运 29 次，等效停运时间分别为 1446.6h 和 2219h，其中 4 次为
双极停运。然而，统计显示，我国 1991 年至 1996 年全国 500kV 交流输电系统的事故跳闸
率仅为 0.061 次/(100km·a)。可见，直流输电系统更需要及时可靠的保护。
虽然在直流系统中有电力电子技术可直接控制和保护系统，但作为最后的保护单元，直
流断路器也是必不可少的。它可以将故障区迅速切断，把事故限制在一定的范围之内。因此
制造完善实用的直流断路器，成整个开关行业的重点课题之一。
1 直流开断原理
在交流系统中，电流每周波有两次自然过零点，传统的交流断路器就是充分利用此时机
熄灭电弧，完成介质恢复。而直流系统不存在自然过零点。因此，开断直流电路就要困难许
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