“大容量智能開斷關(guān)鍵技術(shù)”?？丶s主編寄語

“雙碳”目標(biāo)促進(jìn)新能源發(fā)展與消納，對(duì)于建設(shè)具有中國特色國際領(lǐng)先的能源互聯(lián)網(wǎng)，大容量、高可靠電力網(wǎng)絡(luò)是根本保證，斷路器是保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備。近年來，大容量智能開斷技術(shù)受到廣泛關(guān)注，相關(guān)產(chǎn)品逐步向智能化、集成化、環(huán)保化方向發(fā)展。隨著大容量智能斷路器應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)一步增多，相關(guān)技術(shù)成為我國開關(guān)設(shè)備行業(yè)研究的熱點(diǎn)，進(jìn)一步在斷路器滅弧技術(shù)、仿真技術(shù)、智能化技術(shù)等方面開展研究，可為大容量環(huán)保型智能斷路器研發(fā)提供理論依據(jù)與工程指導(dǎo)。

面向電網(wǎng)建設(shè)的重大需求，《廣東電力》編輯部組織了“大容量智能開斷技術(shù)”專刊，旨在共同研討相關(guān)領(lǐng)域的新理論、新技術(shù)、新應(yīng)用，共同促進(jìn)我國大容量智能開斷技術(shù)的發(fā)展。我們榮幸地受邀擔(dān)任此次?？奶丶s主編。本次征稿共計(jì)40余篇，最終收錄15篇，內(nèi)容涵蓋了開斷機(jī)理研究、開關(guān)智能化、斷路器技術(shù)應(yīng)用與探討3個(gè)主要方面。

1 開斷機(jī)理研究

華中科技大學(xué)袁召團(tuán)隊(duì)針對(duì)中頻真空電弧，借助發(fā)射光譜法對(duì)真空電弧內(nèi)的等離子體參數(shù)進(jìn)行診斷，研究在不同電流頻率與電流幅值條件下的電子、銅原子分布與擴(kuò)散過程。研究成果對(duì)中頻真空開斷及滅弧單元設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。沈陽工業(yè)大學(xué)付思團(tuán)隊(duì)基于磁流體動(dòng)力學(xué)模型，建立空氣電弧二維軸對(duì)稱穩(wěn)態(tài)模型，仿真分析了4種不同組分下空氣電弧特性，得到了4種氣體組分下電弧分布的共性表現(xiàn)和不同的溫度、速度、壓力以及電勢(shì)特征。研究成果對(duì)空氣斷路器的研制具有指導(dǎo)意義。西安交通大學(xué)王立軍團(tuán)隊(duì)針對(duì)真空滅弧單元在新型故障限流器中的應(yīng)用，研究真空滅弧室的布局和走線、電抗器雙臂通流和單臂限流的狀態(tài)對(duì)滅弧室電極間磁場(chǎng)的影響，分別建立了真空滅弧室和電抗器的模型。研究成果對(duì)真空滅弧單元在轉(zhuǎn)移型限流裝置中的應(yīng)用條件具有充分的理論指導(dǎo)。四川大學(xué)黃小龍團(tuán)隊(duì)、西安交通大學(xué)王立軍團(tuán)隊(duì)針對(duì)機(jī)械式直流斷路器真空滅弧過程，采用建模仿真的方法，在傳統(tǒng)穩(wěn)態(tài)工頻真空電弧仿真模型的基礎(chǔ)上考慮時(shí)變項(xiàng)的影響，建立基于強(qiáng)迫過零技術(shù)的直流真空電弧三維瞬態(tài)磁流體動(dòng)力學(xué)仿真模型。研究成果可以加深對(duì)直流開斷過程中真空電弧內(nèi)部暫態(tài)過程的理解，為提高機(jī)械式直流真空斷路器開斷能力提供理論依據(jù)。太原理工大學(xué)賈燕冰團(tuán)隊(duì)、南方電網(wǎng)超高壓輸電公司宋述波在分析柔性直流電網(wǎng)的發(fā)展以及其對(duì)高壓直流斷路器性能要求的基礎(chǔ)上，對(duì)目前3種主流高壓直流斷路器類型從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、開斷原理等方面分別進(jìn)行闡述，并就性能差異、不同的特征指標(biāo)對(duì)所列舉的斷路器進(jìn)行對(duì)比分析，提出不同斷路器的適用場(chǎng)景及直流輸電工程中的選型建議，對(duì)直流輸配電發(fā)展具有指導(dǎo)意義。

2 開關(guān)智能化

大連理工大學(xué)廖敏夫團(tuán)隊(duì)提出基于陣列式隧道磁組(TMR)磁場(chǎng)傳感器的弧后電流測(cè)量方法，并以TMR磁場(chǎng)傳感器為核心設(shè)計(jì)搭建電流測(cè)量裝置，驗(yàn)證了測(cè)量精度。研究成果對(duì)智能開關(guān)電器開斷能力研究意義突出。大連交通大學(xué)董華軍團(tuán)隊(duì)針對(duì)斷路器分閘過程的高精度速度檢測(cè)，運(yùn)用基于序列圖像的方法檢測(cè)斥力盤機(jī)械運(yùn)動(dòng)特性，從而得到觸頭的分閘速度。研究結(jié)果表明：利用圖像處理方法對(duì)速度進(jìn)行檢測(cè)相比于傳統(tǒng)的速度檢測(cè)方法具有更高的精準(zhǔn)度和靈敏度，可以解決由于斥力閥運(yùn)動(dòng)速度過快導(dǎo)致傳統(tǒng)測(cè)速方法檢測(cè)誤差較大的問題。研究成果對(duì)于快速驅(qū)動(dòng)斷路器的分合閘速度測(cè)量具有實(shí)用價(jià)值。云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院潘浩針對(duì)直流換流站預(yù)防性試驗(yàn)中雙斷口直流斷路器雙端接地的情況，提出雙斷口斷路器兩端接地時(shí)分合閘時(shí)間的測(cè)試方法。該方法能有效降低現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)，滿足現(xiàn)場(chǎng)檢修、預(yù)試的需求。大連交通大學(xué)董華軍團(tuán)隊(duì)提出了一種基于Linux系統(tǒng)下C語言編程平臺(tái)的電弧電子溫度檢測(cè)方法。程序分析結(jié)果表明，此方法可以有效計(jì)算真空斷路器電弧電子的溫度參數(shù)。該方法具有靈敏度高、不丟失參數(shù)數(shù)據(jù)等特點(diǎn)，對(duì)真空滅弧室設(shè)計(jì)優(yōu)化、開斷性能分析具有理論指導(dǎo)價(jià)值。大連交通大學(xué)董華軍團(tuán)隊(duì)基于LabVIEW虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)提出了一種圖像處理方法，設(shè)計(jì)了一套操動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度實(shí)時(shí)位置檢測(cè)的軟、硬件系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該檢測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)操動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度的精確檢測(cè)。該方法檢測(cè)精度高，操作簡便，檢測(cè)結(jié)果為分析斷路器的開斷特性提供技術(shù)支持。

3 技術(shù)應(yīng)用與探討

鄭州大學(xué)程顯團(tuán)隊(duì)針對(duì)直流接觸器進(jìn)行三維有限元電磁場(chǎng)和穩(wěn)態(tài)熱分析仿真。利用此模型，研究連接銅排的橫截面積、觸頭間的接觸壓力、外殼材料、線圈線徑對(duì)溫度場(chǎng)分布的影響，并提出改善溫升特性的優(yōu)化設(shè)計(jì)意見，能夠?yàn)榻佑|器小型化和大容量的設(shè)計(jì)提供參考。大連理工大學(xué)廖敏夫團(tuán)隊(duì)采用2個(gè)不同尺寸參數(shù)的滅弧室組成雙斷口真空斷路器，旨在無并聯(lián)均壓電容條件下優(yōu)化雙斷口真空斷路器的電壓分布特性。研究結(jié)果證明，配合不同的燃弧時(shí)間，通過高低壓側(cè)滅弧室在尺寸參數(shù)上的合理選擇，即使不采用均壓措施也可以改善暫態(tài)恢復(fù)電壓的分配比例。研究成果為滅弧室串聯(lián)均壓提供了一種新的思路。大連交通大學(xué)董華軍團(tuán)隊(duì)建立了一種具有不對(duì)稱屏蔽罩的12 kV真空滅弧室的二維模型，利用Ansys Maxwell軟件中的靜電場(chǎng)模塊對(duì)其內(nèi)部電場(chǎng)進(jìn)行了計(jì)算，對(duì)不同結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對(duì)比分析。主屏蔽罩的裙邊翻轉(zhuǎn)角度、觸頭片的圓角半徑以及主屏蔽罩的半徑對(duì)真空滅弧室內(nèi)部電場(chǎng)分布影響較大。研究成果對(duì)于真空滅弧室設(shè)計(jì)具有較高指導(dǎo)價(jià)值。三峽大學(xué)丁璨、華中科技大學(xué)袁召團(tuán)隊(duì)以160 kV機(jī)械式直流斷路器為分析對(duì)象，通過軟件建立三維實(shí)體模型，導(dǎo)入有限元分析軟件進(jìn)行模態(tài)仿真分析，得到了機(jī)械式直流斷路器的前8階非零固有頻率，然后進(jìn)行在9級(jí)地震烈度的地震作用下的響應(yīng)譜分析，得到了機(jī)械式直流斷路器的等效應(yīng)力和位移云圖。結(jié)果表明：機(jī)械式直流斷路器的動(dòng)力學(xué)特性較為復(fù)雜，模態(tài)振型具有多樣性。研究成果對(duì)同類裝置的設(shè)計(jì)優(yōu)化具有指導(dǎo)價(jià)值。海南電網(wǎng)有限責(zé)任公司蘇君濱、華北電力大學(xué)豆龍江團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了CT14型彈簧操作機(jī)構(gòu)的三維模型，然后利用有限元軟件HyperMesh對(duì)CT14型彈簧操作機(jī)構(gòu)進(jìn)行了有限元建模，完成傳動(dòng)桿變形機(jī)械故障進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算，得到了彈簧操作機(jī)構(gòu)各關(guān)鍵零部件的應(yīng)力分布特性，并通過試驗(yàn)驗(yàn)證了理論分析的正確性。研究的分析方法和結(jié)果對(duì)斷路器彈簧操作機(jī)構(gòu)故障仿真、實(shí)驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布置及應(yīng)力分布研究具有借鑒意義。

本次專題重點(diǎn)收集了開關(guān)開斷機(jī)理研究、開關(guān)智能化以及開斷技術(shù)應(yīng)用等方面的一些最新成果，期待對(duì)我國大容量智能開斷技術(shù)的基礎(chǔ)理論研究、大容量開關(guān)產(chǎn)品研發(fā)及應(yīng)用提供有益參考。非常感謝各位專家學(xué)者對(duì)本次專輯的大力支持，感謝《廣東電力》編輯部為本專刊順利出版所付出的辛勤勞動(dòng)和認(rèn)真細(xì)致的工作。