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近年来,随着电网容量的增加以及电网互联要求的提高,直流输电技术越来越受到人们的重视,而直流断路器是直流输电系统中一个重要的开关设备。相对于交流断路器而言,直流断路器的开断因直流电流不存在自然过零点而很难开断,究其原因是直流电弧很难熄灭,这就对直流断路器提出了更高的要求。基于此,本文提出了基于高能PTC电阻加非线性电阻的直流断路器辅助灭弧方案并搭建了实验装置,此装置能够有效的提高直流断路器的灭弧能力,延长触头的使用寿命。 本文首先对高分子PTC热敏材料进行了介绍与分析,通过测试实验得出了高分子PTC热敏电阻的特性参数。 其次,通过对电弧的产生及特性、直流电弧的熄灭条件、传统灭弧方法优缺点的总结,提出了基于高能PTC电阻加非线性电阻的直流断路器辅助灭弧方案。此方案是在断路器电路拓扑的基础上,采用断口并联引流原理,在断路器开断过程中,将需开断电流引入移能电路,借助移能器件以及非线性电阻的自关断从而实现直流断路器的开断,理论上能达到无电弧开断。 最后,在matlab/simulink仿真平台下,分别搭建了麦尔电弧仿真电路、典型直流断路器仿真电路以及基于高能PTC电阻加非线性电阻的直流断路器辅助灭弧装置的仿真电路。通过对后两者仿真电路结果的分析对比以及最终的实验测试分析,表明在直流系统中,此方案具有良好的直流开断能力和扩展性,可大大提高直流断路器的灭弧能力及使用寿命,具有良好的应用前景。