直流电网故障清除是目前直流电网乃至直流输电研究领域中面临的重要挑战。作为直流故障清除的重要设备,目前的直流断路器无法实现故障隔离和故障耗能过程耦合的解除,因此其故障处理速度难以进一步提升。本文提出了一种以电容为核心器件的快速直流钳压器,该拓扑将两个过程的耦合关系解除,同时进一步加快了故障隔离过程的速度。首先,提出了快速直流钳压器的拓扑结构,对每个支路与器件的作用进行了简单介绍,之后根据故障清除过程的不同阶段,结合解析计算分析了各个工作过程中快速直流钳压器的工作原理,最后运用PSCAD/EMTDC软件进行了仿真验证,搭建了小型物理实验平台进行了实验验证,仿真与实验结果充分验证了本文所提方案的可行性。其次,提出了三个快速直流钳压器拓扑的延伸设计,分别是双向分断结构、分级投入结构和泄能支路设计三种方案,接着提出了三个快速直流钳压器运行与控制策略的延伸设计,分别是重合闸策略、后备保护策略与双极线路安装方法三种方案,并在之后相应地分析了以上每种设计内容的具体内容、工作原理、实施方式以及作用。本文选取分级投入结构、泄能支路和重合闸策略以及双极线路安装方法三部分内容进行了仿真验证,验证了对应内容的可行性。最后,讨论了快速直流钳压器的参数优化和经济性分析。对本文拓扑中重要器件的作用进行了分析,通过软件仿真分析了各个器件参数对各系统参数的影响,并结合各参数对系统各方面整体性能的影响探讨了参数优化的方法。之后,选取了典型的混合式直流断路器方案以及与本文方案接近的以电容为核心器件的直流断路器方案,进行了经济性的分析和对比,先总结阐述了 IGBT和电容数量的计算方法作为经济性分析的基础,之后以器件数量计算为主要方式进行了经济性分析,并得出了对比结果,在选取的各个方案中,本文所提的方案相对具有较好的经济性。