研究背景及技术现状
柔性直流系统在无源网络支撑、区域电网灵活互联方面优势突出，但其故障具有全局化特征，毫秒级时间尺度内不及时切除故障易造成设备损毁和全网停运。直流故障限流技术主要分为三类：电抗器直接限流、超导故障限流器和电力电子型故障限流器。其中，电抗器直接限流技术已应用于张北柔直电网，但增大了DCCB耗能；超导限流器限流能力弱、造价成本高、运维难度大；电力电子型故障限流器拓扑结构复杂，成本高。
自适应直流故障限流技术研究
提出D-T混合型自适应直流故障限流器，其基本思想是将限流元件一直投入，在不需要时将其旁路，无需“关断”能力，并通过二极管-晶闸管混合设计降低限流器整体造价。限流器基本工作原理是通过电力电子支路实现电流转移。核心元件参数设计包括：以电流抑制率为目标，根据正、反向最严重故障工况确定L1、L2总感值及L2感值；考虑二次限流需求，以DCCB重合前晶闸管可靠关断为约束确定衰减时间常数及对应的耗能电阻值；晶闸管与二极管选型根据流经的最大电流、承受的最大电压进行确定。仿真测试表明，以舟山柔直系统舟岱站出口限流为例，限流器故障电流抑制率为58.68%，与电抗限流基本一致，且DCCB耗能降低71.02%；二次故障电流抑制率为62.54%，避雷器总耗能抑制率为60.99%。多端系统优化配置方面，以张北柔直电网为例，与现有工程方案相比，故障电流抑制能力基本一致，总感值降低1.3H，避雷器耗能容量需求降低约45MJ，造价成本降低约1.22亿元。
直流故障限流器的研制与应用
分析了限流器暂态过压、尖峰电流的产生机理，并通过并联避雷器、延时触发等方式有效降低限流器暂态应力。基于D-T混合型直流故障限流器拓扑，提出额定电压200kV、额定电流1kA直流限流器总体设计方案，采用4级50kV基本单元级联“矩阵式”结构布置方案。研制了200kV样机，主要包括限流电抗、电力电子阀塔及供能变三部分。舟山工程应用可研表明，加装D-T混合型直流故障限流器后，正向故障时故障电流抑制率为52.71%，反向故障时故障电流抑制率为53.48%，故障电流尾流时间从3.03ms降低至1.26ms，DCCB避雷器耗能在正向故障时减少57.54%。舟山柔直改造工程计划于2026年下半年投运D-T混合型直流故障限流器。
总结与展望
提出D-T混合型直流故障限流器，有效减少所需晶闸管器件数量，大幅降低断路器MOV耗能容量，并分析了限流器暂态过压、尖峰电流的产生机理，提出了有效降低限流器暂态应力的方法。开展了自适应直流故障限流器样机研制与示范，完成200kV模块化样机研制及实验测试，并通过舟山柔直改造工程可研评审。未来研究方向包括：海上风电多端直流系统中限流器的轻量化、免运维技术；特高压柔性直流组网中如何降低线路电抗的影响。
