隨著電力電子技術(shù)不斷發(fā)展進步，直流輸電以其獨有優(yōu)勢得到快速發(fā)展。尤其在大容量長距離輸電，特高壓直流有著極大的優(yōu)勢。

目前世界上已運行的直流輸電系統(tǒng)絕大多數(shù)仍采用點對點連接方式，其最主要原因就是缺乏可靠的高壓直流斷路器。特別是基于半橋結(jié)構(gòu)的柔性直流輸電系統(tǒng)，由于其直流側(cè)阻抗很小，一旦發(fā)生直流側(cè)短路故障，系統(tǒng)將會向故障點饋入電流，故障電流上升速度很快，若不能在幾個毫秒時間內(nèi)及時切除短路故障，則會導(dǎo)致所有換流器閉鎖，交流斷路器跳開，整個系統(tǒng)停運，極大地影響系統(tǒng)的可靠性。

此外，在點對點的直流輸電系統(tǒng)基礎(chǔ)上構(gòu)建的更經(jīng)濟、可靠和靈活的多端 (multi-terminal)直流電網(wǎng)也已經(jīng)得到應(yīng)用，是未來電網(wǎng)發(fā)展趨勢。因此研制出可用于柔性直流輸電系統(tǒng)的高壓直流斷路器，對于保障多端柔性直流輸電系統(tǒng)(flexible DC transmission line) 或直流電網(wǎng)的穩(wěn)定可靠運行具有重要意義。

由于直流電流無自然過零點，高壓直流斷路器要實現(xiàn)幾個毫秒內(nèi)快速開斷直流故障電流，技術(shù)難度高。近幾年，關(guān)于高壓直流斷路器的研究主要集中于基于電力電子器件的混合式直流斷路器和基于人工過零型的機械式直流斷路器。對于斷路器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分類從技術(shù)角度（過零開斷方式、技術(shù)方案）有一些不同，但基本分為三大類，或者四大類，其拓?fù)浞诸惐举|(zhì)也是三類。下面做匯總介紹，其中電力電子器件的控制（包括串并聯(lián)技術(shù)）和直流滅弧是直流斷路器的關(guān)鍵技術(shù)。無論哪種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，每一個都必須執(zhí)行兩個功能：首先，它們必須產(chǎn)生足夠大的反電壓以將電流降至零；其次，在開斷過程中，它們必須能吸收大量的能量(大約幾兆焦耳)。

直流斷路器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

在GB柔性直流系統(tǒng)用高壓直流斷路器的共用技術(shù)條件里定義的高壓直流斷路器（HVDCCB-High Voltage direct current circuit breaker）是能夠關(guān)合、承載和開斷直流運行電流，并能在規(guī)定的時間內(nèi)關(guān)合、承載和開斷異?；芈窏l件（如短路條件）下的電流的開關(guān)裝置。

注1：直流斷路器一般包括：主通流支路、電流轉(zhuǎn)移支路和能量吸收支路。主通流支路用于承載直流運行電流，并在轉(zhuǎn)移支路配合下，具有開斷主通流支路電流的能力；電流轉(zhuǎn)移支路用于將主通流支路電流轉(zhuǎn)移至能量吸收支路；能量吸收支路用于吸收系統(tǒng)中儲存的能量。

注2：直流斷路器按照開斷元件的類型，可分為機械式直流斷路器、電力電子式直流斷路器和混合式直流斷路器。直流斷路器按照運行電流方向，可分為單向直流斷路器和雙向直流斷路器。   

高壓直流斷路器根據(jù)開斷故障電流時的關(guān)鍵器件不同，可以分為機械式高壓直流斷路器（mechanical DCCB）、全固態(tài)式高壓直流斷路器（Solid HV DCCB）和混合式高壓直流斷路器（Hybrid DCCB）。全固態(tài)式高壓直流斷路器主要由電力電子器件構(gòu)成，應(yīng)用于高壓直流電網(wǎng)時，串聯(lián)器件個數(shù)過多導(dǎo)致控制單元復(fù)雜、造價昂貴、通態(tài)損耗大，因此目前高壓直流斷路器的研制主要以機械式高壓直流斷路器和混合式高壓直流斷路器為主。

1，機械式直流斷路器　Mechanical DC Circuit Breaker

機械式直流斷路器為機械開關(guān)裝置提供人工過零振蕩電流，從而實現(xiàn)直流電流開斷的直流斷路器。

注：典型結(jié)構(gòu)為：主通流支路為機械開關(guān)裝置，電流轉(zhuǎn)移支路為電感和電容（有源或無源），能量吸收支路為避雷器。

2，電力電子式直流斷路器　Power electronic DC circuitbreaker

也有稱為全固態(tài)高壓直流斷路器。完全利用電力電子器件實現(xiàn)直流電流開斷的直流斷路器。

注：典型結(jié)構(gòu)為：主通流支路和電流轉(zhuǎn)移支路是由電力電子器件組成的同一支路，能量吸收支路為避雷器。

3，混合式直流斷路器　hybrid DC circuit breaker

結(jié)合機械開關(guān)裝置和電力電子器件實現(xiàn)直流電流開斷的直流斷路器。

注：典型結(jié)構(gòu)為：主通流支路含有機械開關(guān)裝置，電流轉(zhuǎn)移支路為電力電子器件，能量吸收支路為避雷器。

直流斷路器結(jié)構(gòu)型式中主要部件

直流斷路器幾種典型的方案為：機械式、電力電子式和混合式，具體如下：

a) 機械式直流斷路器一般由開斷裝置（CB）、換流電容器（C）、換流電抗（L）、觸發(fā)裝置（G）和避雷器（MOV）組成；

b) 電力電子式直流斷路器一般由電力電子器件（S）和避雷器（MOV）組成；

c) 混合式直流斷路器一般由快速隔離開關(guān)（FD）、輔助直流開關(guān)（FS）、主直流開關(guān)（MS）和避雷器（MOV）組成，其中主直流開關(guān)和輔助直流開關(guān)都為電力電子器件。

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