柔性直流电网可以促进传统能源向清洁可再生能源过渡,实现风、光、储多能互补,且具有较好的灵活可控性,将成为未来柔性直流输电技术的发展趋势。直流断路器是构建柔性直流电网中必不可少的核心设备,它的引入会使得柔性直流电网的过电压特性更加复杂。本文在PSCAD平台上搭建了四端±500kV柔直电网的过电压仿真模型,以柔直电网中直流侧发生单极接地故障为例,研究了含有直流断路器下的单极接地故障暂态特性。分别建立了直流断路器动作前后的柔直电网单极接地故障等效电路,得到故障电流和故障电压的解析表达式。直流断路器动作前的暂态过程主要为MMC子模块电容通过故障回路放电,动作后的暂态过程分为第一次换流和第二次换流。理论分析和仿真验证表明,直流断路器动作前故障电流和故障极母线电压分别迅速上升和跌落,直流断路器动作后的第一次换流对故障电流和故障电压影响不大,但第二次换流引起故障电流下降和过电压的产生,由此提出直流断路器的第二次换流是影响柔直电网单极接地故障特性的关键因素。本文通过对直流断路器开断单极接地故障线路的仿真分析得到:直流断路器对系统过电压的影响主要体现在转移支路子模块闭锁之后,随着转移支路子模块闭锁时间的增加,柔直电网换流站内关键节点处过电压水平有所减小;柔直电网单极接地过电压随着转移支路子模块电容取值的增大呈减小趋势,故障电压上升率也变得更小,其中直流母线、限流电抗器端间以及金属回线过电压在无模块电容时较严重;随着避雷器限电压系数γ的增大,各换流站的直流母线、换流变阀侧、限流电抗器端间和金属回线过电压将增大,而避雷器吸收能量随γ取值增大而减小;避雷器依次投入(带有适当的延迟)比避雷器同时投入在限流电抗器端间产生的过电压大幅减小,同时减小了断路器端电压的上升率,而对其他设备的过电压影响不大。