直流断路器技术发展综述

直流断路器技术发展综述一、本文概述随着电力系统的快速发展和新能源的大规模接入，直流断路器技术在现代电网中的作用日益凸显。本文旨在对直流断路器技术的发展进行全面的综述，包括其技术原理、发展历程、应用领域以及未来发展趋势等方面。文章首先介绍了直流断路器的定义、分类及其在电力系统中的重要作用，然后详细阐述了直流断路器的主要技术原理，包括机械式、固态式和混合式直流断路器的原理和特点。接着，文章回顾了直流断路器技术的发展历程，包括早期的研究阶段、技术进步和应用推广等。在此基础上，文章进一步分析了直流断路器在新能源接入、直流电网建设、故障隔离与保护等领域的应用情况，并探讨了其在实际运行中的性能表现和存在的问题。文章展望了直流断路器技术的未来发展趋势，包括技术创新、产业升级和市场应用等方面，以期为直流断路器技术的进一步发展和应用提供参考和借鉴。二、直流断路器的基本原理与分类直流断路器是电力系统中的重要设备，用于在直流电网中隔离故障，保护系统免受进一步损坏。其基本工作原理可概括为：在故障发生时，通过快速识别和动作，断路器能在短时间内将故障电流隔离，防止其继续流动，从而保护系统的其他部分不受影响。直流断路器的分类主要根据其动作原理和结构特点进行。目前，常见的直流断路器主要有以下几种类型：机械式直流断路器：这是最早的一种直流断路器，其动作原理类似于交流断路器。在故障发生时，通过机械操作使触头分离，从而切断电流。然而，由于直流电流的特殊性，机械式直流断路器在切断大电流时存在困难，且动作速度较慢。固态直流断路器：固态直流断路器使用电力电子器件（如晶闸管、IGBT等）作为开关元件，通过控制这些器件的通断来实现电流的切断。由于其动作速度快、无需机械动作等特点，固态直流断路器在近年来得到了广泛的关注和研究。混合式直流断路器：混合式直流断路器结合了机械式和固态直流断路器的优点，既具有较快的动作速度，又能有效地切断大电流。它通常由一个快速动作的固态开关和一个后备的机械开关组成，在故障发生时，首先由固态开关快速切断大部分电流，然后由机械开关完成最后的隔离。以上三种类型的直流断路器各有优缺点，适用于不同的应用场景。随着直流电网的快速发展，直流断路器的技术也在不断进步和完善，以满足电力系统的安全、稳定和高效运行需求。三、直流断路器关键技术研究直流断路器作为现代电力系统中的重要组成部分，其关键技术的研发对于保障电力系统的稳定运行具有重要意义。直流断路器的关键技术主要包括快速检测与诊断技术、快速开断技术、灭弧技术以及智能化控制技术等方面。快速检测与诊断技术是直流断路器的核心技术之一。在直流系统中，故障电流上升速度快，因此要求断路器能够快速准确地检测并诊断故障。目前，研究重点主要集中在提高检测灵敏度、缩短检测时间以及实现故障类型的准确识别等方面。通过采用先进的传感器和高速信号处理技术，可以有效提高直流断路器的故障检测与诊断能力。快速开断技术是直流断路器的核心功能，也是技术研发的难点之一。直流系统中，故障电流大、持续时间长，要求断路器能够快速可靠地切断故障电流。目前，研究主要集中在开发具有高速动作能力和强大分断能力的断路器触头材料、优化断路器机械结构以及提高断路器的分断速度等方面。灭弧技术是直流断路器中的重要环节，对于防止断路器在分断过程中产生电弧、保护断路器免受电弧烧蚀具有重要意义。目前，研究主要集中在开发新型灭弧介质、优化灭弧室结构以及提高灭弧效率等方面。通过采用新型灭弧技术和材料，可以有效提高直流断路器的灭弧性能和使用寿命。随着智能电网的发展，智能化控制技术在直流断路器中的应用也越来越广泛。智能化控制技术可以提高直流断路器的自动化水平，实现远程监控、故障诊断和自适应控制等功能。目前，研究主要集中在开发智能化的断路器控制系统、实现断路器的自适应调节以及提高断路器的智能化水平等方面。直流断路器的关键技术研究涉及多个方面，包括快速检测与诊断技术、快速开断技术、灭弧技术以及智能化控制技术等。随着科技的不断进步和应用需求的不断提高，这些关键技术的研究将不断推进，为直流断路器的性能提升和应用拓展提供有力支持。四、直流断路器应用案例分析随着新能源和智能电网的快速发展，直流断路器在电力系统中的应用越来越广泛。以下将选取几个具有代表性的直流断路器应用案例进行分析，探讨其在实际运行中的效果和挑战。在新能源电站的直流微网系统中，直流断路器被用于隔离和保护分布式电源、储能装置和负荷等关键设备。某风电场采用了先进的直流断路器技术，实现了对风电机组和储能电池的快速保护。在一次雷电侵入导致的短路故障中，直流断路器在毫秒级时间内成功切断故障电流，避免了设备损坏和停电事故的发生。这一案例展示了直流断路器在新能源电站直流微网系统中的重要作用。城市轨道交通直流供电系统对可靠性和安全性要求极高。在某城市的地铁线路中，直流断路器被用于直流牵引供电系统，实现了对列车牵引供电的快速切断和保护。在一次列车短路故障中，直流断路器迅速动作，将故障段隔离，确保了其他区段列车的正常运行。这一案例证明了直流断路器在城市轨道交通直流供电系统中的重要地位。海上风电场通常通过直流输电系统接入电网。在某海上风电场中，直流断路器被用于隔离和保护海底电缆和风电机组。在一次海底电缆故障中，直流断路器迅速切断故障电流，避免了故障扩散和损坏其他设备。这一案例展示了直流断路器在海上风电场直流输电系统中的重要应用。通过对以上几个直流断路器应用案例的分析，可以发现直流断路器在新能源、智能电网等领域的应用具有广阔的前景和重要的价值。然而，在实际应用中，直流断路器也面临着一些挑战，如技术成熟度、成本、运行维护等问题。因此，未来需要进一步加强直流断路器技术的研究和创新，提高其性能和可靠性，降低成本和维护成本，为电力系统的安全稳定运行提供更好的保障。还需要加强直流断路器在实际应用中的经验总结和案例分析，为其推广应用提供更多的参考和借鉴。五、直流断路器技术发展趋势与挑战随着可再生能源和直流电网的快速发展，直流断路器技术正面临着前所未有的发展机遇和挑战。未来，直流断路器技术的发展趋势将主要体现在以下几个方面：更高电压和更大容量的直流断路器：随着直流电网电压等级和容量的提升，需要研发更高电压和更大容量的直流断路器，以满足电网稳定运行的需求。这需要对断路器的绝缘材料、灭弧技术等进行深入研究，以提高其耐受电压和电流的能力。快速响应和智能化：直流断路器需要具备快速响应和智能化的特点，以便在故障发生时迅速切断故障电流，防止故障扩散。同时，通过智能化技术，可以实现对断路器的远程监控、故障诊断和自我修复，提高电网的运维效率和可靠性。模块化和标准化：为了降低直流断路器的制造成本和运维难度，需要推动其模块化和标准化发展。通过模块化设计，可以将断路器分解为多个独立的单元，便于制造和更换。而标准化则有助于统一断路器的结构、参数和接口，提高电网的兼容性和互通性。环保和节能：随着社会对环保和节能要求的提高，直流断路器需要采用更加环保和节能的设计方案。例如，可以采用新型环保材料替代传统的绝缘材料，降低断路器的环境影响；同时，通过优化断路器的结构和运行方式，降低其能耗和损耗，提高电网的运行效率。然而，直流断路器技术的发展也面临着一些挑战。直流断路器的设计和制造难度较大，需要解决一系列技术难题，如高压绝缘、快速灭弧等。直流断路器的成本较高，限制了其在电网中的广泛应用。随着电网规模的扩大和复杂性的增加，直流断路器的运维和管理也变得更加困难。直流断路器技术的发展趋势是向更高电压、更大容量、快速响应、智能化、模块化和标准化方向发展。也需要克服一些技术难题和成本问题，以推动直流断路器在电网中的广泛应用和发展。六、结论与展望随着能源转型和电力系统的智能化发展，直流断路器在新型电力系统中的应用日益广泛，其技术发展对于提升电力系统的稳定性、可靠性和经济性具有重要意义。本文综述了直流断路器的技术发展历程、基本原理、关键技术和实际应用情况，以期为读者提供一个全面而深入的了解。结论方面，直流断路器技术的发展呈现出以下几个趋势：一是技术原理不断创新，从最初的机械式断路器发展到基于电力电子技术的混合式断路器，再到全电力电子式断路器，其动作速度和分断能力得到了显著提升；二是关键材料和器件的研究取得重要进展，如超导材料、快速开关和电流传感器等，为直流断路器的性能提升提供了有力支撑；三是实际应用场景不断拓展，从最初的直流输电系统发展到分布式电源、储能系统和微电网等领域，直流断路器的应用前景十分广阔。展望未来，直流断路器技术的发展仍面临一些挑战和机遇。一方面，随着新型电力系统的发展，直流断路器的技术需求将不断提升，要求其具备更高的分断能力、更快的动作速度和更好的经济性；另一方面，随着新材料、新技术和新工艺的不断涌现，直流断路器的性能提升空间依然很大。因此，未来的研究应重点关注以下几个方面：一是深入研究直流断路器的动作机制和分断过程，揭示其内在规律和影响因素；二是加强关键材料和器件的研发，提高直流断路器的性能和可靠性；三是推动直流断路器在新型电力系统中的广泛应用，促进电力系统的智能化和绿色化发展。直流断路器技术的发展对于提升电力系统的稳定性、可靠性和经济性具有重要意义。未来，随着新材料、新技术和新工艺的不断涌现，直流断路器的性能和应用前景将更加广阔。我们期待在不久的将来，直流断路器能够在新型电力系统中发挥更大的作用，为构建清洁、高效、智能的电力系统贡献力量。参考资料：混合式直流断路器是指能够迅速切断故障电流，还可保证断路器机械开关无弧分断的一种断路器。可以维持电流通路，不会立刻对系统供电运行造成影响，有利于降低检修难度。直流输配电技术与交流输配电不同，具有损耗低，不产生无功功率，谐波小等显著优点，因此直流输电已经用于(超、特)高压远距离输电等场合。直流网络也被应用于多端直流网络、分布式直流发电及直流微电网等场合。随着海上风电的快速发展，迫切需要解决大规模风电并网难题，直流输电技术为风电大规模并网提供了有效的解决方案。随着基于电压源换流器的柔性直流输电技术的快速发展，使构建连接多个换流站的多端直流系统成为可能。基于分布式清洁能源的直流微电网在城乡供电、备用电源、商用供电等方面也在逐步推广应用，直流微电网为分布式能源(distributedenergyresources，DER)提供了高效接入方案与能量输出方式。直流电网系统存在着故障电流难以切断的难题。与交流系统不同，直流系统由于缺乏自然过零点，因此普通交流断路器并不完全适用于直流系统。直流断路器的快速动作要求，不仅仅是直流系统的要求，也是断路器自身的要求。因为更长的分断时间意味着断路器要具备更大的电流分断能力和吸收更多的能量，同样意味着更高的制造成本，因此要考虑尽量缩短断路器的固有分断时间，此分断时间包括保护装置的故障响应时间以及断路器自身动作执行时间。目前机械式直流断路器分断时间通常需要几十毫秒，无法满足直流电网的需要。近年来，若干新的直流断路器拓扑被提出ABB公司提出的混合式断路器实现了低损耗的同时可以在5毫秒内清除故障电流。但是由于其通流支路依赖于全控型电力电子器件，一旦门极失电，会直接影响到正常的负荷电流。全球能源互联网研究院提出的级联式H桥断路器拓扑，研制的样机已实现3毫秒内切断15kA故障电流。亚深工业大学提出一种强迫换流混合式直流断路器拓扑，此拓扑引入了强迫换流电路，在机械开关分开之前将电流换流到转移支路，此时机械开关可无弧分断，之后立刻关断转移支路器件，故障电流转移至避雷器支路并下降到零，从而完成了电流分断过程，但该断路器无法确保机械开关每次都做到无弧分断。在此基础上，提出了一种新型混合式强迫换流直流断路器拓扑，阐述了本拓扑的运行方式和设计原则，进而提出了其衍生拓扑，最后通过仿真将该拓扑的分断性能。直流电网的电源侧通常由内阻很小的电压源型变流器构成，且直流线路及平波电抗形成的阻抗较小，故障时多个直流电压源均会向故障点注入电流，因此通常情况下，尤其在电压源近端处，直流短路电流增长很快。直流电网短路故障等效电路如图1所示，可得:AC/DC换流器用于连接交直流电网，发生短路故障时，应尽量防止直流电网电压大幅跌落，以维持直流电网的稳定。如果换流器在短路故障发生时无法快速隔离故障点，那么直流电网电压会因为短路电流过大被迅速拉低，严重时甚至会影响到交流系统稳定运行。为了防止直流电网电压被快速拉低，需要在几毫秒内清除直流短路故障，因此需要研制能够可靠且快速隔离故障线路的直流断路器。一种强迫换流混合式直流断路器拓扑如图2所示，该拓扑引入了强迫换流回路。强迫换流回路原理具体如下:强迫换流支路由预充电电容Cc和储能电感Lc组成，假设忽略T1管压降，在T1触发瞬间，强迫换流回路等效为二阶电路，如图3所示，电容电压和电感电流初始值已知，并将直流系统电流is看做不受断路器换流回路影响的电流源，通过计算该二阶电路的全状态响应，得到电感电流iL(t)表达式。为确保换流成功，需保证电流iL在一段时间后能够反向，进而使电容电压反向，将系统电流强迫换流至T2支路。但该断路器存在如下问题:如果电容储能过大，会造成电容产生较大反向电压，那么机械开关的电流被强迫换流到零后还会继续反向增长，无法实现无弧分断;如果电容储能过小，则电容电压无法实现反向，系统电流LG则无法被转移至T2支路。因此，此拓扑的电容值、电容预充电电压、电感值以及切断电流四者之间需要进行精确的设计，做到参数高度匹配，否则机械开关就无法实现无弧分断。一旦参数确定，断路器能切断的电流值也是固定的，在实际应用过程中，需要分断的故障电流会根据故障类型等因素而变化，因此无法确保机械开关每次都做到无弧分断。本拓扑可以确保机械开关无弧分开。与以往的直流断路器不同，一个二极管D1被引入到机械开关支路以防止强迫换流后再出现反向电流。通过设计，只要确保T1触发后一段时间后电感电流反向，即可实现机械开关电流在强迫换流后依然维持为零。在系统运行过程中，由于本断路器的主支路中不包含可控型电力电子器件，即使断路器半导体门极突然失电，例如断路器送能系统临时故障，本断路器可维持电流通路，不会立刻对系统稳态运行造成影响，因此可采取措施，例如将断路器整体旁路并隔离出系统，在不影响正常供电情况下，实现断路器退出检修。直流断路器拓扑如图4所示，该拓扑包括3条电流支流，即强迫换流支路、半导体支路和避雷器支路。该拓扑可简单实现快速机械开关的快速无弧分断。本拓扑在快速开关支路中引入了一个可以防止电流反向的二极管D断路器的强迫换流支路可以在半导体失去门极供电的情况下维持通路，因此即使断路器的半导体门极突然出现失电，直流电网也不会出现供电中断。在正常情况下，直流电网电流iG流过机械开关支路，如图5所示。换流电容Cc需预先充电。换流电容Cc电压极性如图5所示，晶闸管T1通常处于关断状态，此时系统电流流经二极管D换流电感Lc和快速机械开关S1,T2支路无电流通过。当直流短路故障发生，系统电流iG迅速上升。当系统电流超过了检测阂值Idet，则同时触发晶闸管T1和全控型半导体T2，系统电流由电感立刻转移至电容CC，此时流过LC的电流逐步减小，流过电容CC的电流逐步增大，电容CC的电压也随之逐步减小。此时，由于T2支路承受反压，因此没有电流流过，过程如图6所示。预充电电容Cc的能量需足以使T1开通后T/4时刻之前电感电流反向，即当电感Lc的电流降至零时，电容Cc依然有正向电压存在并继续对电感放电，电感Lc的电流过零后开始反向增长，当换流电容电压Uc反向并大于半导体支路器件导通压降时，系统电流被强迫转移至半导体支路。与此同时，电容Cc由于电感电流充电从而电压极性发生改变，如图7所示。由于二极管D1的存在，反向电感电流不会流过机械开关，从而保持机械开关电流为0。此时机械开关可以实现迅速无弧分断。随后电感电流iL下降到0，晶闸管承受反向电压自然关断。当机械开关完全分开时，立刻关断T2。系统电流随之从半导体支路被强迫转移至避雷器支路。当直流断路器电压UC超过系统电压，故障电流开始下降，最终故障电流的电磁能量被压敏电阻或热容更大的避雷器所消耗。换流回路可按照以下方法设计:先设计电感，为了减少换流过程所需能量，电感Lc电感值应尽量小，如微亨级;然后设定换流时间以及电流动作阈值，进而得到回路电流下降到零的变化率，估算电容电压初始值。基于设定的换流时间和电感值，利用LC振荡回路计算电容容值Cc，为确保机械开关无弧分断，LC回路需在T1触发后设定换流时间内，电感电流发生反向，假设设定换流时间为t1，需满足上式进而得到电容取值。通过以上方法初步得到设计参数如下:电感Lc、电容初始电压Uco、电容值Cc，再将以上参数代入仿真模型加以验证。在中压或高压应用场合，半导体支路由若干个串联的半导体组成。IGBT一般可关断自身4倍的额定电流，因此非常适用于大故障电流分断场合。由于IGBT自身存在反向二极管，因此半导体支路需要二极管与IGBT串联，如图8所示。本拓扑直流断路器需要一个预充电电容，可选择如下若干电容预充电方法:1)DC/DC变换器:采用DC/DC变换器从直流电网获取能量。如图9所示，隔离型DC/DC变换器输入端连接直流母线，输出端为直流断路器电容供电。此种方法适用于低压直流系统应用场合。2)激光送能:在高压直流输电应用场合，由于直流电网电压很高，几乎没有可能从直流电网直接获取能量，此时可以采用激光送能的方法为电容预先充电。充电原理如图10所示，光电池组为断路器电容提供充电电源。基于以上单向混合式断路器，进而提出一种双向直流断路器，如图11所示。与图3所示断路器拓扑不同，二极管D1被2个反并联的晶闸管所代替，同时单向晶闸管T1替换为一对双向反并联的晶闸管，半导体支路则由反向串联IGBT组成。如果系统电流方向反转，电容电压极性需随之反转，以便分断时产生需要的强迫换相电流。直流断路器是直流电网的关键设备，直流电网需要依靠直流断路器实现故障点的迅速隔离。混合式直流断路器不仅能够迅速切断故障电流，还可保证断路器机械开关无弧分断。一旦断路器半导体器件门极突然失电，相比于某些其他直流断路器，本断路器可以维持电流通路，不会立刻对系统供电运行造成影响，有利于降低检修难度。随着电力系统的不断发展，直流断路器的技术也在持续进步。直流断路器作为电力系统中重要的保护设备，其技术发展的趋势和特点对电力系统的稳定性和安全性具有重大影响。本文将概述直流断路器技术的最新发展。直流断路器是用于切断直流电流的设备，它能在电流过大或电路发生故障时迅速切断电流，防止设备损坏和保护人员的安全。直流断路器在包括新能源、电力传输和分配、工业设备等各个领域都有广泛的应用。随着电力系统的快速发展，对直流断路器的响应速度和动作精度要求越来越高。高速断路器技术就是在这种背景下发展起来的，它通过采用超导材料、纳米材料等先进材料技术，提高了断路器的响应速度和动作精度。同时，通过引入人工智能和自动化技术，使得断路器的操作更加智能和精准。真空断路器利用真空环境作为绝缘介质，具有很高的绝缘性能和耐压能力，因此在高压直流系统中得到广泛应用。随着真空技术的不断发展，真空断路器的体积更小，性能更高，使用寿命更长。SIC（碳化硅）是一种新型的半导体材料，具有很高的热导率和电导率，因此被广泛应用于电力电子器件中。SIC断路器利用SIC材料的这些特性，具有快速响应、高耐压、低能耗等优点，是未来直流断路器发展的重要方向。直流断路器技术的发展趋势与电力系统的需求密切相关。随着电力系统的不断扩大和复杂化，对直流断路器的性能、响应速度、动作精度等要求不断提高。新型材料如超导材料、纳米材料、SIC材料等的出现也为直流断路器的进一步发展提供了新的机会。未来，直流断路器技术将继续朝着高速度、高精度、高可靠性、低能耗等方向发展，以满足电力系统的不断需求。直流断路器和有载调压都是指的变压器分接开关调压方式,区别在于无励磁调压开关不具备带负载转换档位的能力,因为这种分接开关在转换档位过程中,有短时断开过程,断开负荷电流会造成触头间拉弧烧坏分接开关或短路，故调档时必须使变压器停电。因此一般用于对电压要求不是很严格而不需要经常调档的变压器。而有载分接开关则可带负荷切换档位，因为有载分接开关在调档过程中，不存在短时断开过程，经过一个过渡电阻过渡，从一个档转换至另一个档位，从而也就不存在负荷电流断开的拉弧过程。一般用于对电压要求严格需经常调档的变压器。直流断路器主要包括中性母线断路器(NBS)、中性母线接地断路器(NBGS)、金属回路转换断路器(MRTB)、大地回路转换断路器(ERTB)。直流断路器发展的难点表现在两个方面:直流系统电流没有自然过零点，无法应用交流断路器中成熟的灭弧技术;直流系统中感性元件等储存着巨大的能量，显著增大了直流故障电流的开断难度。电流整定范围(25～7)KA;(2～5)KA(2～8)KA;(4～10)KA/(2～5)KA;(4～10)KA(2～8)KA;(4～15)KA直流断路器拓扑原理复杂多样，根据直流断路器中关键开断器件的不同，可以将直流断路器分为三类:机械式直流断路器、全固态式直流断路器、机械开关与固态开关相结合的混合式直流断路器。周围空气温度不高于+40℃不低于-5℃；且24小时平均值不超过+35℃（特殊订货除外）安装地点的空气相对湿度．最高温度+40℃时不超过50,在较低的温度下可以允许有较高的相对湿度，例如2O℃时达90。对由干温度变化偶尔产生的凝露应采取特殊的措施。在空气中无爆炸危险的介质且无足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体与导电尘埃的地方。安装类别：断路器主电路的安装类别为Ⅲ，不接至主电路的辅助电路和控制电路安装类别为Ⅱ板后接线。板后接线的优点在于维护直流断路器等时，只需要断开前级电源即可，而不需要重新接线。此类结构比较特殊，都配有专用的安装版和螺钉，在安装时须严格按照厂家要求进行安装以避免影响断路器的正常使用。插入式接线。插入式接线的优点是当断路器需要更换时，只要拔出旧的断路器更换新的即可。在操作上要比板前和板后接线快，而且更加方便。使用此方法安装时应确保插头安全紧固，从而减少接触电阻提高安全性、可靠性。抽屉式接线。直流断路器等产品的进出抽屉是靠摇杆进行顺时针或逆时针转动实现的，在主、二回路上都要采用插入式结构。这样可以做到一机两用，不仅节约了使用成本，在操作和更新维护的便捷方面也有很大的优势。直流断路器具有超一流的限流性能，能准确保护继电保护、自动装置免受过载、短路等故障危害。直流断路器具备的限流、灭弧能力优势，经过大量综合的科学试验，可实现3000Ah以下直流系统中主（分）屏、保护屏、继电屏级间的全选择性保护。直流断路器采用特殊的灭弧、限流系统，可迅速分断直流配电系统的故障电流，使级差配合得到很大的提高。直流断路器特别针对电力工程直流系统中测保屏与分电屏之间出现的越级跳闸等事故，该系列有着优异的性能，能避免出现上述故障。直流断路器产品的级差配合特性为国内外同类产品之最佳。混合式直流断路器原理简单直接，技术也相对成熟，其研制重点主要为:在发电厂、变电站等容量大、电压高的电力系统中，直流系统为继电电保护、操作控制、信号音响以及事故照明等设备提供可靠的电源、小型直流断路器作为直流系统中最重要的元器件之一，其稳定可靠的运行将直接保证整个电力系统的安全。信息产业的蓬勃发展迎来了通讯电源、EPS、UPS等直流电源行业的大发展、基站、数据中心象雨后春笋般得出现在神州大地上，为了保证直流电源的高精密度要求，作为直流电源中各级馈电回路中最重要的操作和保护元器件的直流断路器，以其可靠的选择性分级配合对保护设备、限制事故范围起着非常重要的作用。目前我国的城市轨道交通体系均采用直流系统供电。而其直流电源大多有大功率硅整流装置提供、硅整流装置元器件因过载能力低，对直流电网保护元器件的要求更高。快速分析的直流专用断路器的轨道交通中的重要元器件。在船舶电力系统和电力推进系统中，直流断路器是非常重要的元器件之一。它对变配电系统和用电设备的故障实施保护，采取多种防护，确保船舶供电系统和用电设备的安全。直流断路器和有载调压都是指的变压器分接开关调压方式,区别在于无励磁调压开关不具备带负载转换档位的能力,因为这种分接开关在转换档位过程中,有短时断开过程,断开负荷电流会造成触头间拉弧烧坏分接开关或短路，故调档时必须使变压器停电。因此一般用于对电压要求不是很严格而不需要经常调档的变压器。而有载分接开关则可带负荷切换档位，因为有载分接开关在调档过程中，不存在短时断开过程，经过一个过渡电阻过渡，从一个档转换至另一个档位，从而也就不存在负荷电流断开的拉弧过程。一般用于对电压要求严格需经常调档的变压器。直流断路器主要包括中性母线断路器(NBS)、中性母线接地断路器(NBGS)、金属回路转换断路器(MRTB)、大地回路转换断路器(ERTB)。直流断路器发展的难点表现在两个方面:直流系统电流没有自然过零点，无法应用交流断路器中成熟的灭弧技术;直流系统中感性元件等储存着巨大的能量，显著增大了直流故障电流的开断难度。电流整定范围(25～7)KA;(2～5)KA(2～8)KA;(4～10)KA/(2～5)KA;(4～10)KA(2～8)KA;(4～15)KA直流断路器拓扑原理复杂多样，根据直流断路器中关键开断器件的不同，可以将直流断路器分为三类:机械式直流断路器、全固态式直流断路器、机械开关与固态开关相结合的混合式直流断路器。周围空气温度不高于+40℃不低于-5℃；且24小时平