1.前言

　　高壓直流斷路器的研制難點(diǎn)有三：一是直流電流不像交流電流那樣有過零點(diǎn)，所以滅弧比較困難；二是直流回路的電感較大，所以需由直流斷路器吸收的能量 比較大；三是過電壓高。

　　高壓直流斷路器可以分為機(jī)械式高壓直流斷路器(mechanical HVDC circuit breaker)、固態(tài)高壓直流斷路器(solid-state HVDC circuitbreaker)與混合式高壓直流斷路器(hybrid HVDC circuit breaker)。

　　機(jī)械式直流斷路器可以關(guān)斷非常大的電流，并具有成本低、損耗小等優(yōu)點(diǎn)，但其開斷速度較慢。

　　固態(tài)直流斷路器開斷速度迅速，但其相關(guān)損耗較高，且價(jià)格昂貴。

　　為克服兩者的缺點(diǎn)，通過將機(jī)械式直流斷路器和固態(tài)直流斷路器集成在一個(gè)裝置上，從而形成混合式斷路器。 混合式直流斷路器結(jié)合了機(jī)械開關(guān)良好的靜態(tài)特性與電力電子器件良好的動(dòng)態(tài)性能，用快速機(jī)械開關(guān)來導(dǎo)通正常運(yùn)行電流，用固態(tài)電力電子器件來分?jǐn)喽搪冯娏鳎哂型☉B(tài)損耗小、開斷時(shí)間短、無需專用冷卻設(shè)備等優(yōu)點(diǎn)，是目前高壓直流斷路器研發(fā)的新方向，有著廣闊的應(yīng)用前景。

　　下面將著重介紹混合式高壓直流斷路器的研究概況。

　　2 混合式高壓直流斷路器的研究概況

　　2.1 ABB--混合式高壓直流斷路器

　　2012年，ABB 的混合式高壓直流斷路器技術(shù)被《麻省理工科技創(chuàng)業(yè)》評為 2012 年度最重要的十大科技里程碑之一。該混合式高壓直流斷路器的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示，主要包括機(jī)械式開關(guān)支路a（快速機(jī)械隔離開關(guān)b+負(fù)載轉(zhuǎn)換開關(guān)c）和半導(dǎo)體開關(guān)支路d（半導(dǎo)體斷路器e+避雷器組f）。

　　·當(dāng)直流線路正常運(yùn)行時(shí)，半導(dǎo)體開關(guān)支路處于斷開狀態(tài)，快速機(jī)械隔離開關(guān)和負(fù)載轉(zhuǎn)換開關(guān)導(dǎo)通并流過直流電流。

　　·當(dāng)檢測到直流線路發(fā)生短路時(shí)，首先導(dǎo)通半導(dǎo)體斷路器，關(guān)斷負(fù)載轉(zhuǎn)換開關(guān)，線路上的電流轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體開關(guān)支路上，負(fù)載轉(zhuǎn)換開關(guān)承受半導(dǎo)體短路器的導(dǎo)通電壓。

　　·由于快速機(jī)械隔離開關(guān)此時(shí)流過的電流為零，快速機(jī)械隔離開關(guān)迅速打開。

　　·當(dāng)快速機(jī)械隔離開關(guān)打開后，半導(dǎo)體斷路器開關(guān)斷開，直流線路上的能量通過與半導(dǎo)體斷路器并聯(lián)的氧化鋅避雷器吸收，短路電流下降。

　　ABB 所設(shè)計(jì)的半導(dǎo)體斷路器單元設(shè)計(jì)圖如下圖所示，采用IGBT作為半導(dǎo)體開關(guān)，并進(jìn)行閥組串聯(lián)。

　　該混合式高壓直流斷路器通過開斷短路電流8.5kA的短路試驗(yàn)，其開斷時(shí)間為5毫秒。