王生祺

摘 要：交流電已經(jīng)成為國內重要的供電方式，之所以廣泛應用是由于其技術含量不高，較為適宜國內當時興建電網(wǎng)時的實際狀況，這也為快速實現(xiàn)大面積供電成為現(xiàn)實。近年來，國內供電技術改革逐步推進，直流供電電網(wǎng)也逐步推廣應用，在國內的高壓直流斷路器技術的技術研究較為普遍。因此，本文主要對其進行系統(tǒng)研究，以促進高壓直流斷路器在國內供電電網(wǎng)的應用推廣。

關鍵詞：高壓直流斷路器;電網(wǎng);供電

引 言

相較與傳統(tǒng)交流供電方式而言，高壓直流電在供電系統(tǒng)所發(fā)揮作用更加明顯。從能源的視角來看，高壓直流電的發(fā)展技術更符合當前世界能源潮流發(fā)展方向，特別是在主要以煤炭發(fā)電的供電系統(tǒng)中所起作用更加顯著。但是高壓直流在應用過程中仍舊存在較大問題，其中故障電流擴散問題一直困擾著高壓直流電的推廣應用，但通過高壓直流斷路器則可以更好的解決此類故障問題。

1高壓直流斷路器現(xiàn)狀

1.1高壓直流斷路器的技術原理

高壓直流斷路器的誕生最為主要作用就是為了徹底解決直流電流故障擴散，其工作原理就是控制高壓電網(wǎng)的開斷，特別當高壓電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，對其進行及時斷電處理。高壓直流斷路器主要是通過對交流斷路器進行技術改造的衍生產(chǎn)品，與國內電力企業(yè)最為常用的交流斷路器開關相類似。

對于高壓直流斷路器來講，主要分為拓撲式、機械式以及混合式等三種結構類型。尤其高壓直流斷路器的拓展應用，更多專家和研究學者對其相關技術研究愈加重視。在高壓直流輸電系統(tǒng)中更多的應用到高壓直流斷路器技術，主要是通過迭加振蕩電流法來實現(xiàn)目的功能。當前，六氟化硫斷路器、真空斷路器等都是研制較為成熟的技術產(chǎn)品。其中，產(chǎn)氣斷路器由于處于研發(fā)試驗階段，不宜在較大規(guī)模供電系統(tǒng)內推廣使用;而六氟化硫斷路器、真空斷路器則是目前市場內較為成熟的產(chǎn)品，占據(jù)了國內大多數(shù)市場份額。

1.2高壓直流斷路器存在的問題

國內研究學者對于高壓直流斷路器的研制，主要是通過電流增幅相關原理進行開發(fā)。此類衍生產(chǎn)品的制作成本相對較低，并且深受整個市場的青睞，因此在高燕直流市場內較受消費者喜愛。但隨著國內供電量的不斷攀升，電流幅值也是歲這提高，這對于開斷效果影響作用較為顯著。故而，隨著電流幅值的升高，對于開斷能力也提出了較高要求。這種電流幅值增高的影響，嚴重影響到現(xiàn)實生產(chǎn)過程中斷路器的作用發(fā)揮，易于造成斷路器難以及時自動斷開電路，相繼會造成不可估量的結果。在電網(wǎng)的實際運行中，很難對電流幅值進行有效控制，這主要是由于不同流量的變化相繼會造成幅值變化。如若無法對其問題進行有效控制，斷路器則很難應用到高壓電網(wǎng)中。

1.3當前沿用技術的改良

隨著電子技術的快速發(fā)展，高壓直流斷路器迭代速度也是隨之加速。在大電流、高電壓技術領域內，根據(jù)現(xiàn)實需求對其電子產(chǎn)品進行串聯(lián)處理，以提升部件的整體抗壓能力，亦或者通過將電子器件進行并聯(lián)處理，以提升部件的分流能力等，從而在本質上來提升高電壓、大電流的整體適應能力。另外，為了更好的解決電路幅度變化過大而對于斷路器開關能力的影響，從滅弧材料、滅弧能力等視角加強技術創(chuàng)新。一是，對直流電弧作用機理進行系統(tǒng)研究，以充分掌握當前直流電弧的特征，從設計源頭上來規(guī)避其危害，并基于此指出滅弧速度快、滅弧能力強的斷路器;二是，通過對電力電子器件與機械開關的技術創(chuàng)新，設定科學的開關順序、適宜的開斷時間，以確保機械開關能夠在極小的電流條件下進行開斷，以解決上述問題。隨著電子技術的不斷革新，基于固態(tài)拓撲斷路器的純電子器件相關研究也在跟進，一旦研究成功，將從本質上解決電弧問題。

2在高壓直流斷路器組件上的發(fā)展突破

2.1 快速機械開關動態(tài)沖擊試驗

當前，真空高壓直流斷路器雖然在一定程度上緩解了國內高壓直流電網(wǎng)的發(fā)展困境，雖然在設計上存在一定缺陷，但不耽誤整個技術產(chǎn)品的推廣應用。但可可以通過相關實驗研究來逐步提升高壓直流斷路器的整體性能，以提升在實際應用效果?？焖贆C械開關動態(tài)試驗主要是探索其在高強度工作條件下的使用年限以及穩(wěn)定性。隨著高壓直流斷路器的實際應用次數(shù)以及使用年限越長，電子元器件的性能也是隨著時間變化而老化程度越高。通過快速機械開關動態(tài)試驗，能夠精準掌握到高速直流斷路器的使用年限。另外，通過試驗結果相關分析、總結，能夠持續(xù)改善高壓直流斷路器的性能，并且尋找更優(yōu)質的替代材料以及先進的技術措施，持續(xù)提升產(chǎn)品在快速機械開關動態(tài)沖擊試驗結果，以提升產(chǎn)品的實際使用年限，這對于推廣高壓直流斷路器具有積極效應。這主要是由于高壓電網(wǎng)的使用環(huán)境決定的，以致造成高壓直流斷路器在卸載時存在較大阻礙。通過優(yōu)化設計改進高壓直流斷路器的使用年限，能夠有效提升高壓直流斷路器的使用壽命、降低其產(chǎn)品維修頻率，對于在部分山區(qū)、高原地區(qū)的電力維修以及普及所起幫助作用較大。

2.2主支路閥組的電流應力試驗

高壓直流斷路器與主支路閥組通常會配合使用。高壓直流斷路器通常在高壓直流電網(wǎng)主支路上進行作業(yè)，而主支閥組的電流應力也直接影響到高壓直流斷路器的穩(wěn)定性以及工作質效。對于電流應力而言，主要是指電路相關電子設備能夠承受最大的點流量。不同點流量值會因為使用情況而產(chǎn)生不同效果，除了自身電阻影響之外，電流值同樣會作用到整個電路對于不同電子器件電壓值。不同電子器件所能承受電壓值具有一定差異性，倘若無法對承受電流值、電壓值進行有效測量，對于斷路器的損害較大。

2.3額定電流和短路電流開斷試驗

通過精準測量主支閥組電力試驗相關數(shù)據(jù)，將有助于技術人員能夠確定相應的高壓直流斷路器相關參數(shù)。這些關鍵參數(shù)將決定斷路器的最大電流值的大小。因此，對電路的額定電流進行測量顯得格外重要。只有精準策略額定電流，才能夠確保電路的運轉正常，繼而減少斷路器檢修次數(shù)。通過對高壓斷路器內不同電流進行測量，對比分析試驗強度、時間等關鍵參數(shù)，并將額定電壓等指標作為參考，繼而可以有效推斷出較為適宜電流數(shù)值。

參考文獻

[1] 魏曉光， 楊兵建， 湯廣福. 高壓直流斷路器技術發(fā)展與工程實踐[J]. 電網(wǎng)技術， 2017（10）：91-99.

[2]張弛. 高壓直流斷路器及其關鍵技術[D]. 浙江大學， 2014.

[3]張祖安， 黎小林， 陳名，等. 混合式高壓直流斷路器中的快速機械開關研究[J]. 南方電網(wǎng)技術， 2016， v.10;No.72（04）：62-67.

[4]陳名， 徐惠， 張祖安，等. 耦合型機械式高壓直流斷路器設計及仿真[J]. 高電壓技術， 2018.