1、混合型直流真空斷路器工作原理

混合型直流真空斷路器典型結構見圖1， 它由斥力真空觸頭機構(VI)、換流電路(C-F-L-D)和避雷器(MOA)并聯組成。

混合型中壓直流真空斷路器的研究

正常情況下，斥力真空觸頭機構處于合閘狀態，換流晶閘管組件處于關斷狀態，換流電容預充電。當傳感器檢測到故障電流或控制器接到分閘指令后，立即觸發斥力機構驅動觸頭分離(t1)，真空滅弧室觸頭分離形成真空電弧，觸頭間產生弧壓。當觸頭間隙形成足夠的開距或延遲一定的時間后(t2)，控制器向晶閘管組件F 發出導通信號，主回路電流i 開始向換流支路轉移， 換流電容C 的放電電流iC一部分可能會從二極管D 上流過， VI 支路電流iVI將逐漸減小直至過零熄弧(t3)。換流電流大于主回路電流部分將流過二極管支路(t3~t4)。當iD過零D 截止后，主回路電流全部轉移到C-F-L 支路上(t4)，同時，斷路器兩端出現正向過電壓。當換流電容反充電壓大于MOA 動作電壓后(t5)，電流向MOA 支路轉移，MOA 開始限壓吸能。隨著F 電流減小到零后截止關斷，短路電流全部轉移到MOA 上(t6)， 系統感抗中存儲的能量被MOA 吸收耗散(t6~t7)，最終電流減小到零被切斷，分斷過程結束(t7)，

混合型中壓直流真空斷路器的研究

斥力真空觸頭機構VI 上并聯二極管組件D 使分斷過程中恢復過電壓出現的時刻后移，為觸頭電流過零后動靜觸頭間介質恢復創造了近似零電壓的恢復過程，增強了觸頭間隙后續承受恢復電壓的能力，提高了分斷可靠性。在電感L 兩端并聯續流二極管的目的是為了減小晶閘管組件通過浪涌電流后截止時的du/dt 和降低電容反充電壓幅值。基于強迫換流原理的HDCVB 通流能力強， 分斷電流高，且分斷時間短，限流效果和工程適用性好。

混合型中壓直流真空斷路器方案，原理簡單、分斷速度快、可靠性高，可以實現大容量中壓直流分斷，基于斥力原理的真空觸頭機構可以實現額定電流通流和快速動作的功能;中壓脈沖功率組件均壓措施改善了串聯應用的分壓特性，采用擴大門極和強觸發可有效提高浪涌通流能力， 光控觸發的方案實現了電氣隔離，節約了觸發電源;避雷器的能量等效性原則和參數設計方法等為中壓直流短路器的研制打下了堅實的基礎。斥力真空觸頭機構連入換流回路的阻抗是影響換流效率的關鍵因素。實驗表明， 混合型中壓直流真空斷路器可以成功滿足艦船中壓直流電力系統負荷和保護分斷的要求。