高壓直流斷路器試驗(yàn)技術(shù)研究分析

王生祺

摘 要：交流電已經(jīng)成為國內(nèi)重要的供電方式，之所以廣泛應(yīng)用是由于其技術(shù)含量不高，較為適宜國內(nèi)當(dāng)時(shí)興建電網(wǎng)時(shí)的實(shí)際狀況，這也為快速實(shí)現(xiàn)大面積供電成為現(xiàn)實(shí)。近年來，國內(nèi)供電技術(shù)改革逐步推進(jìn)，直流供電電網(wǎng)也逐步推廣應(yīng)用，在國內(nèi)的高壓直流斷路器技術(shù)的技術(shù)研究較為普遍。因此，本文主要對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)研究，以促進(jìn)高壓直流斷路器在國內(nèi)供電電網(wǎng)的應(yīng)用推廣。

關(guān)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(shù)更符合當(dāng)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(yīng)用過程中仍舊存在較大問題，其中故障電流擴(kuò)散問題一直困擾著高壓直流電的推廣應(yīng)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(shù)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(kuò)散，其工作原理就是控制高壓電網(wǎng)的開斷，特別當(dāng)高壓電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，對(duì)其進(jìn)行及時(shí)斷電處理。高壓直流斷路器主要是通過對(duì)交流斷路器進(jìn)行技術(shù)改造的衍生產(chǎn)品，與國內(nèi)電力企業(yè)最為常用的交流斷路器開關(guān)相類似。

對(duì)于高壓直流斷路器來講，主要分為拓?fù)涫?、機(jī)械式以及混合式等三種結(jié)構(gòu)類型。尤其高壓直流斷路器的拓展應(yīng)用，更多專家和研究學(xué)者對(duì)其相關(guān)技術(shù)研究愈加重視。在高壓直流輸電系統(tǒng)中更多的應(yīng)用到高壓直流斷路器技術(shù)，主要是通過迭加振蕩電流法來實(shí)現(xiàn)目的功能。當(dāng)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(shù)產(chǎn)品。其中，產(chǎn)氣斷路器由于處于研發(fā)試驗(yàn)階段，不宜在較大規(guī)模供電系統(tǒng)內(nèi)推廣使用;而六氟化硫斷路器、真空斷路器則是目前市場(chǎng)內(nèi)較為成熟的產(chǎn)品，占據(jù)了國內(nèi)大多數(shù)市場(chǎng)份額。

1.2高壓直流斷路器存在的問題

國內(nèi)研究學(xué)者對(duì)于高壓直流斷路器的研制，主要是通過電流增幅相關(guān)原理進(jìn)行開發(fā)。此類衍生產(chǎn)品的制作成本相對(duì)較低，并且深受整個(gè)市場(chǎng)的青睞，因此在高燕直流市場(chǎng)內(nèi)較受消費(fèi)者喜愛。但隨著國內(nèi)供電量的不斷攀升，電流幅值也是歲這提高，這對(duì)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(duì)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(yán)重影響到現(xiàn)實(shí)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(shí)自動(dòng)斷開電路，相繼會(huì)造成不可估量的結(jié)果。在電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行中，很難對(duì)電流幅值進(jìn)行有效控制，這主要是由于不同流量的變化相繼會(huì)造成幅值變化。如若無法對(duì)其問題進(jìn)行有效控制，斷路器則很難應(yīng)用到高壓電網(wǎng)中。

1.3當(dāng)前沿用技術(shù)的改良

隨著電子技術(shù)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(shù)領(lǐng)域內(nèi)，根據(jù)現(xiàn)實(shí)需求對(duì)其電子產(chǎn)品進(jìn)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(jìn)行并聯(lián)處理，以提升部件的分流能力等，從而在本質(zhì)上來提升高電壓、大電流的整體適應(yīng)能力。另外，為了更好的解決電路幅度變化過大而對(duì)于斷路器開關(guān)能力的影響，從滅弧材料、滅弧能力等視角加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新。一是，對(duì)直流電弧作用機(jī)理進(jìn)行系統(tǒng)研究，以充分掌握當(dāng)前直流電弧的特征，從設(shè)計(jì)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(qiáng)的斷路器;二是，通過對(duì)電力電子器件與機(jī)械開關(guān)的技術(shù)創(chuàng)新，設(shè)定科學(xué)的開關(guān)順序、適宜的開斷時(shí)間，以確保機(jī)械開關(guān)能夠在極小的電流條件下進(jìn)行開斷，以解決上述問題。隨著電子技術(shù)的不斷革新，基于固態(tài)拓?fù)鋽嗦菲鞯募冸娮悠骷嚓P(guān)研究也在跟進(jìn)，一旦研究成功，將從本質(zhì)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(jī)械開關(guān)動(dòng)態(tài)沖擊試驗(yàn)

當(dāng)前，真空高壓直流斷路器雖然在一定程度上緩解了國內(nèi)高壓直流電網(wǎng)的發(fā)展困境，雖然在設(shè)計(jì)上存在一定缺陷，但不耽誤整個(gè)技術(shù)產(chǎn)品的推廣應(yīng)用。但可可以通過相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究來逐步提升高壓直流斷路器的整體性能，以提升在實(shí)際應(yīng)用效果?？焖贆C(jī)械開關(guān)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)主要是探索其在高強(qiáng)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(shí)際應(yīng)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(shí)間變化而老化程度越高。通過快速機(jī)械開關(guān)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，能夠精準(zhǔn)掌握到高速直流斷路器的使用年限。另外，通過試驗(yàn)結(jié)果相關(guān)分析、總結(jié)，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(zhì)的替代材料以及先進(jìn)的技術(shù)措施，持續(xù)提升產(chǎn)品在快速機(jī)械開關(guān)動(dòng)態(tài)沖擊試驗(yàn)結(jié)果，以提升產(chǎn)品的實(shí)際使用年限，這對(duì)于推廣高壓直流斷路器具有積極效應(yīng)。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(shí)存在較大阻礙。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)改進(jìn)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(duì)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(yīng)力試驗(yàn)

高壓直流斷路器與主支路閥組通常會(huì)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(jìn)行作業(yè)，而主支閥組的電流應(yīng)力也直接影響到高壓直流斷路器的穩(wěn)定性以及工作質(zhì)效。對(duì)于電流應(yīng)力而言，主要是指電路相關(guān)電子設(shè)備能夠承受最大的點(diǎn)流量。不同點(diǎn)流量值會(huì)因?yàn)槭褂们闆r而產(chǎn)生不同效果，除了自身電阻影響之外，電流值同樣會(huì)作用到整個(gè)電路對(duì)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(duì)承受電流值、電壓值進(jìn)行有效測(cè)量，對(duì)于斷路器的損害較大。

2.3額定電流和短路電流開斷試驗(yàn)

通過精準(zhǔn)測(cè)量主支閥組電力試驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)，將有助于技術(shù)人員能夠確定相應(yīng)的高壓直流斷路器相關(guān)參數(shù)。這些關(guān)鍵參數(shù)將決定斷路器的最大電流值的大小。因此，對(duì)電路的額定電流進(jìn)行測(cè)量顯得格外重要。只有精準(zhǔn)策略額定電流，才能夠確保電路的運(yùn)轉(zhuǎn)正常，繼而減少斷路器檢修次數(shù)。通過對(duì)高壓斷路器內(nèi)不同電流進(jìn)行測(cè)量，對(duì)比分析試驗(yàn)強(qiáng)度、時(shí)間等關(guān)鍵參數(shù)，并將額定電壓等指標(biāo)作為參考，繼而可以有效推斷出較為適宜電流數(shù)值。

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