高压直流断路器的研究简述
浅析高压直流断路器关键技术
浅析高压直流断路器关键技术摘要：随着可再生能源发电的发展及用户对电能要求的不断提高，传统交流电网已难以满足可再生能源发电和负荷随机波动性对电网快速反应的要求。
随着电压源型高压变流器和高压柔性直流输电技术的迅速发展，国内外对直流输电网的研究正日益深入。
在输电领域，为适应新的能源格局，基于常规直流和柔性直流的多端直流输电系统和直流电网技术成为未来的发展趋势，多端直流输电实现了多电源供电、多落点受电，是一种更灵活、快捷的输电方式以，在此基础上如果将直流输电线路在直流侧互联形成直流电网，可以有效解决新能源并网带来的有功波动等问题，在未来城市智能配电网、微网等领域也具有较大优势，对我国未来电网的建设和发展具有重大意义。
1引言直流侧故障是直流输电系统必须考虑的一种故障类型，影响到设备参数的计算和控制保护策略的设计。
与交流系统相比，直流系统阻抗相对较低，故障渗透速度更快，渗透程度更深，控制保护难度也更大。
随着多端柔性直流输电系统的发展，如何处理直流故障成为王程实践中需要考虑的关键问题。
从原理上讲，直流侧故障处理方法主要有3类：一是通过换流器闭锁实现故障的自清除；二是通过交流断路器的动作使故障点与交流系统隔离；＝是通过直流断路器的动作使故障点与交流系统隔离。
采用晶闸管的常规两端直流输电系统即采用第一类方法，在直流侧故障发生时，通过强制移相使两侧换流器进入逆变方式，使弧道电压、电流迅速降低为零，实现直流侧故障快速消除，可用于易发化闪络等暂时性故障的架空线路，而对于柔性直流输电系统，目前采用的两电平、电平换流器和模块化多电平换流器均不具备闭锁能力，换流器新型拓扑尚未成熟，实际工程中仍采用断开交流侧断路器来清除直流侧故障，但这样往往需要短时停运整个系统，导致交流侧特别是弱交流系统收到较大冲击，增加了系统失稳的风险，同时降低了柔性直流输电系统的可利用率。
2高压直流断路器的技术发展趋势2.1机械式高压直流断路器的发展现状机械式高压断路器通常采用将交流断路器（少油式断路器，真空式断路器等）改造之后用于直流系统之中以实现电路的开断。
混合式高压直流断路器关键技术研究
Telecom Power Technology设计应用技术 2023年5月25日第40卷第10期· 35 ·Telecom Power TechnologyMay 25, 2023, Vol.40 No.10祝友成：混合式高压直流断路器关键技术研究路器中几个关键参数之间的关联，如电压与电流间的关系。
由能量守恒定律可知，电弧现象模型可表示为loss d d qe i P t=⋅− （1）式中：d q /d t 为单位长度时，电弧中能量变化率；e ·i为电弧单位长度时所输入的功率；P loss 为电弧单位长度时所释放能量。
电弧模型可表示为22c 2c d ln 1d u u g t u τ−=（2）式中：g 为电弧的电导；τ为时间常数；u 为电弧电压；u c 为电弧电压常量。
通过式（1）与式（2）可知，电弧电压、电弧电导、电弧电压常数与时间常数之间的关系。
对于高压直流输配电系统，此模型可准确描述电弧的外部特性，对于研制机械式高压DCCB 具有指导意义。
2 固态高压DCCB 关键技术固态高压DCCB 主要由电力电子器件构成。
然而高压直流输配电系统的容量较大，单个电力电子器件的额定电压、额定电流不能满足要求。
因此，需采用电力电子器件串并联实现增加固态高压DCCB 的额定电压与额定电流。
由于电力电子器件制造时存在参数差异以及性质差异，其串并联时，将导致分压不均与分流不均问题。
2.1 串联分压不均原因以绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor ，IGBT ）为例，共有2种工作过程，分别为静态过程与动态过程。
IGBT 共有4种工作状态，分别为关断过程、开通过程、导通过程以及阻断过程。
IGBT 的静态过程-导通过程中，其压降较低，各器件的压降不同时也可正常工作。
而阻断过程中，IGBT 的漏电流、阻断阻抗分布不均，IGBT 器件的分压不均，将导致部分IGBT 两端的电压超过额定电压，进而损害器件，因此在阻断过程中需采用均压策略。
高压直流断路器目前的研究概况
高压直流断路器目前的研究概况1.前言高压直流断路器的研制难点有三：一是直流电流不像交流电流那样有过零点，所以灭弧比较困难;二是直流回路的电感较大，所以需由直流断路器吸收的能量比较大;三是过电压高。
高压直流断路器可以分为机械式高压直流断路器(mechanical HVDC circuit breaker)、固态高压直流断路器(solid-state HVDC circuitbreaker)与混合式高压直流断路器(hybrid HVDC circuit breaker)。
机械式直流断路器可以关断非常大的电流，并具有成本低、损耗小等优点，但其开断速度较慢。
固态直流断路器开断速度迅速，但其相关损耗较高，且价格昂贵。
为克服两者的缺点，通过将机械式直流断路器和固态直流断路器集成在一个装置上，从而形成混合式断路器。
混合式直流断路器结合了机械开关良好的静态特性与电力电子器件良好的动态性能，用快速机械开关来导通正常运行电流，用固态电力电子器件来分断短路电流，具有通态损耗小、开断时间短、无需专用冷却设备等优点，是目前高压直流断路器研发的新方向，有着广阔的应用前景。
下面将着重介绍混合式高压直流断路器的研究概况。
2 混合式高压直流断路器的研究概况2.1 ABB--混合式高压直流断路器2012 年，ABB 的混合式高压直流断路器技术被《麻省理工科技创业》评为2012 年度最重要的十大科技里程碑之一。
该混合式高压直流断路器的基本结构如下图所示，主要包括机械式开关支路a(快速机械隔离开关b+负载转换开关c)和半导体开关支路d(半导体断路器e+避雷器组f)。
-当直流线路正常运行时，半导体开关支路处于断开状态，快速机械隔离开关和负载转换开关导通并流过直流电流。
-当检测到直流线路发生短路时，首先导通半导体断路器，关断负载转换开关，线路上的电流转移到半导体开关支路上，负载转换开关承受半导体短路器的导通电压。
-由于快速机械隔离开关此时流过的电流为零，快速机械隔离开关迅速打开。
直流断路器技术发展综述
直流断路器技术发展综述摘要：直流输配电与交流输配电相比，采用直流输配电网络不仅可将可再生能源与传统能源广域互联，充分提高可再生能源的利用率，而且可降低线路损耗，增加传输容量与传输距离，同时解决系统同步运行的稳定性。
高压直流断路器技术是近年来解决直流输配电的热点技术之一。
本文主要分析直流断路器技术发展，以及其应用防护体系，以供参考。
关键词：高压直流断路器；机械本体；机械电子1高压直流断路器技术概述从高压直流断路器发展史来看，高压直流断路器大体可分为3大类型：基于机械开关（常规机械断路器）的高压直流断路器，基于电力电子器件的全固态高压直流断路器，以及混合式高压直流断路器。
直流断路器通常是由交流断路器改造之后得到的，具有运行稳定、带载能为强、开断容量大、通态损耗小等优点。
2高压直流断路器专利发展分析直流断路器由于分为机械本体和机械电子部分两大类，其中机械本体的发展历史比较久远，从20世纪60年代开始，直流断路器的发展大致经历了以下3个主要发展阶段：第1阶段（1966—1991年）为萌芽期。
该阶段属于全球直流断路器的萌芽阶段，其年原创申请量均处于200件以下，且各年申请量呈现波动状态，发展速度持续维持在较低水平，未形成规模效应。
第2阶段（1992—2005年）为发展期。
全球直流断路器得以被具有前瞻性的研究机构与企业所逐步重视，其原创专利申请量也随之呈现整体上升的趋势，基本进入一个良性稳定发展阶段。
第3阶段（2006年至今）为增长期。
全球能量管理技术越来越受到业界关注，随着全球各大公司和研究所的加大投入，该领域的专利申请量也出现明显快速增长，每年全球范围内的原创申请量以几百的速度递增，且年均增长率基本保持稳定。
ABB、三菱、东芝、日立、西门子、国家电网、伊顿、通用电气、平高、阿尔斯通。
其中排在前三名的ABB、三菱、东芝3家企业申请量相差不大，均在800件上下，尤其ABB申请量快接近900件；在排名前十的申请人中，日本的3家企业三菱、东芝、日立分别占据第二至第四名，尤其三菱、东芝两家企业申请量与第一名ABB相差不大，其次欧美企业占据5个席位，进一步说明欧美以及日本发达国家在高压直流断路器起步早，申请量大；相对而言，中国企业只有国家电网和平高集团，而且排名相对靠后，反映出中国企业高压直流断路器发展起步晚，同时也反映出对高压直流断路器的研发投入不如国外企业，难以形成技术优势。
高压直流断路器及其关键技术
高压直流断路器及其关键技术随着电力系统的不断发展，高压直流断路器在保护电力系统安全运行方面发挥着越来越重要的作用。
本文将详细介绍高压直流断路器的背景、概述、关键技术以及应用领域，帮助读者更好地了解这一重要技术。
高压直流断路器是直流输电系统中不可或缺的一部分，主要作用是在系统发生故障时迅速切断电流，保护电力系统免受损坏。
随着直流输电技术的广泛应用，高压直流断路器的性能和可靠性成为了影响整个电力系统安全运行的关键因素。
高压直流断路器是一种能够在大气压或更高电压下切断直流电流的开关设备。
其基本原理是通过强制换流或机械开关的断开来实现电流的切断。
高压直流断路器可以根据不同的分类标准进行划分。
根据操作性质，可分为电磁操作断路器和机械操作断路器；根据断口数量，可分为单断口断路器和多断口断路器。
每种类型的断路器都有其独特的特点和适用场合。
高压直流断路器广泛应用于电力系统的各个领域，如工业、商业和家用电器等。
在这些领域中，它扮演着保护电路和防止故障扩散的重要角色。
开关技术是高压直流断路器的核心，其性能直接影响到断路器的切断能力和可靠性。
目前，常用的开关技术包括真空开关、六氟化硫开关和金属氧化物电阻器等。
保护技术是高压直流断路器的另一个重要方面。
在系统发生故障时，保护技术可以迅速切断电流，防止故障扩大。
常用的保护技术包括电流保护、电压保护和功率保护等。
测量技术是高压直流断路器的重要组成部分，能够准确检测电路中的电流、电压和功率等参数。
常用的测量技术包括电流互感器、电压互感器和功率因数表等。
控制技术是高压直流断路器的关键之一，它能够控制断路器的操作和保护动作。
常用的控制技术包括继电器、接触器和微处理器等。
在工业应用领域中，高压直流断路器主要用于保护各种工业设备，如电机、变压器和电路等。
它还可以保护工业生产过程中的各种自动化设备和流水线。
在商业应用领域中，高压直流断路器主要用于保护各种商业设施的电路和设备，如写字楼、商场和酒店等。
探究高压直流断路器开断试验方法
探究高压直流断路器开断试验方法高压直流断路器是电力系统中的重要设备，用于保护电网安全稳定运行。
其主要功能是在电网故障时迅速断开故障环路，防止故障扩大，从而保护电网和设备的安全运行。
为了确保高压直流断路器在实际运行中能够可靠地进行开断操作，需要对其进行开断试验。
本文将探究高压直流断路器开断试验的方法。
一、开断试验概述开断试验主要包括电流开断试验、容性电流开断试验和短路电流开断试验。
电流开断试验是指在额定电压下，对高压直流断路器进行定时开断试验，以验证其在额定电流条件下的可靠性；容性电流开断试验是指在额定电压下，对高压直流断路器进行定时开断试验，以验证其在容性负载条件下的可靠性；短路电流开断试验是指对高压直流断路器进行短路电流开断试验，以验证其在故障状态下的可靠性。
1. 电流开断试验方法电流开断试验是验证高压直流断路器在额定电流条件下进行开断的可靠性。
试验方法主要包括以下几个步骤：（1）接线：首先将高压直流断路器与试验设备、电源及负载等设备进行正确接线，并进行必要的安全措施。
（2）设定参数：根据试验要求，设定试验参数，包括额定电压、额定电流、开断时间和试验次数等。
（3）试验操作：打开电源，使高压直流断路器通电，在规定的试验参数下进行定时开断试验。
（2）设定参数：同电流开断试验方法。
（5）分析结果：根据试验数据对试验结果进行分析，验证高压直流断路器在容性负载条件下的开断可靠性。
（4）记录数据：及时记录试验数据，包括短路电流值、短路时间、试验次数及试验结果等。
三、开断试验注意事项在进行高压直流断路器开断试验时，需注意以下几个事项：1. 安全防护：在进行试验前，需对试验设备和电源进行检查，确保安全可靠。
需对试验人员进行必要的安全培训和防护措施，确保人员安全。
3. 数据记录：在试验过程中，需及时记录试验数据，包括试验参数、试验结果和试验过程中的异常情况等，以便后续分析和归纳。
4. 分析结果：在试验结束后，需对试验数据进行分析，验证高压直流断路器的开断性能，对试验结果进行总结和归纳，为后续的设备运行和维护提供参考依据。
高压直流断路器研究简述
高压直流断路器研究简述摘要：高压配电技术在近年来得到飞速地发展，直流输电与高压交流输电相比，具有费用低，线损较小，可靠性较高等特点。
高压直流输电也因它独特的优点受到国内外业界的高度重视。
高压直流断路器的研发也成为人们关注的焦点之一。
直流系统中的短路故障的短路利用高压直流断路器来开断电流，具有安全，方便的特点。
高压直流断路器因此被人们大量所使用。
关键字：电弧；电流过零点；开断电流；振荡电路高压直流断路器的研究中仍存在几大难点：由于直流系统电流没有自然的过零点，因此产生的电弧就不容易被熄灭，开断电流时的灭弧问题就成了高压直流断路器的一个研究难点。
1.直流断路器的开断原理高压直流输电系统的重大难题是开断电流。
由于直流电流无自然地过零点，如果采用强制开断电流的方法，由于从机械开关动作的开始到回复耐压能力需要几十毫秒的时间，因此达不到速动。
而且强制开断电流会产生电弧，而且所产生的电弧能量非常大，因此会严重的威胁设备的安全。
2.直流断路器的开断方法2.1振荡式开断法。
其原理是利用交流断路器来进行电流的开断。
这个过程需要强迫电流产生过零点，此处需要用到振荡电路。
为了保证电弧完全熄灭，不再发生燃弧，直流回路的能量需要被吸收，这里可以用金属氧化避雷器进行吸收。
振荡强迫电流过零有两种方式。
一种为自能振荡产生电流振荡利用电弧的负阻特性和自身的不稳定性。
另一种是他能振荡方法，需要对电容进行充电，然后电容会在电感的作用下向电弧的间隙进行放电，因此就会有振荡电流产生。
2.2增大电弧电压。
这种形式的直流断路器方便实现。
主要应用在一些电压等级较低的场合，如地铁等区域。
对于特别高的直流电压并不适用，所以额定电压要求不超过3KV。
当断路器开断形成断口后，可通过磁吹方式把电弧引进栅片，通过拉长电弧来对电弧电压提高。
各个小电弧会产生多对电极，没段电弧都有接近电极的电压，通过这种方法增大了电弧的电压。
这应用了电弧的电压的的升高，可以使直流断路器的开断性能提升。
高压直流断路器及其关键技术研究
・９ ・
高压直流 断路器 及其关Байду номын сангаас 技术研 究
郭跃 男 ’ 佟 利 民 。 柳 贡强 ， 高 颖 ， 张 健 ’ １ ５ ０ ０ ３ ０ ２ 、 国 网 大 庆供 电公 司， 黑龙 江 大 庆 １ ６ ３ ４ ５ ８ ） （ １ 、 黑龙江省 电力科学研 究院 ， 黑龙江 哈 尔滨 摘 要： 在 高速发展 的经济的推动之 下， 我 国的高压 柔性 直流输 、 配 电技术得到较快 的发展 ， 为 了确保直流输 、 配电技 术的稳定运行 ， 研 究人 员研 发 了高压直流断路 器来确保上 述技 术的正常使 用。然而 由于研究阶段存在技 术瓶颈 ， 使得 高压直流断路 器存在的缺陷难以快 速得到解决 ， 因而电路 的短路故 障难 以快速 消除， 所以， 着重介绍 了高压直流断路 器及 其关键技 术的基本 内容 ， 旨在 帮助技 术人 员找 到合
适的方法来充分发挥直流断路器的作用。 关键词 ： 高压 直 流 断路 器 ； 关键 技 术 ； 发 展 趋 势
为 了提高高压直流 断路 器的运行效果 国家有关部 门必须要 加 虽然 与国外发达 国家相 比， 我 国的技 术水平相 对落后 ， 但我 国 术 ， 的高压直流断路器技术仍然取得 了较 大的进 步。研 究人员指 出， 我 大物理数学模型和黑盒模型电弧的研究力度 ， 从 而提高技术人 员对 进 而充分发挥直流断路器的作用 。 国新研 制而成 的高压直流断路器 的功能更加 多样化 ，具 体表现如 电弧 的认识程度 ， ２ ． ２电力电子器件 串、 并联的均压 、 均流策略简介 下： ａ ． 新型的高压直流断路器 的开断速度将得到大幅度提高 ． ｂ ． 该 断 为了提高 高压 直流断路器的运行效率 ， 研究 人员必须要正确选 路器 的寿命将会长于传统的断路器 ． ｃ ＿ 其可靠性将高于传 统断路器 然后 采取 正确 的方 案和策略来 完成电 的水 平 ； ｄ ． 新 型高 压直流 断路器具 有无 （ 微） 弧无 响声的优点 等等 。 取 电力 电子元件 的连接模式 ， 均流处理 。在 对串联 的电力电子器件 进行 均压 为了充分挖掘高压直流 断路器 的功能 ， 技术人员必须要 加大高压直 力电子器件 的均压 、 流断路器及其关键技术 的研究力度 。 处理的时候 ， 若 电力 电子器件处 于稳定 阻断的工作状态 ， 那么 串联 的电力 电子器件就会 出现分压不均 的现象 ， 严重的话 可能会毁 坏电 １高压直流断路器简介 力电子器件 。在对并联 的器件进行均流处理 的时候 ， 饱 和压 降小 的 １ ． １ 高压直流断路器所处的环境 当今 时代 ，国家有关部 门正在大力倡导经济 的可持续发展 ， 然 器件毁坏的几率较大 。 而经济 的飞速发展却使得人们不得不 利用更多的 电力资源 ， 因此传 ２ ． ３ 直流断路器中相关 辅助回路 的设计过程简介 统 的交流 电网已经不能满足经济 的发展 要求 ， 对此 国内外 大力 开展 除了开断部分拓扑结构 ， 直 流断路器还 必须要在辅助 电路 的支 了直流输 （ 配） 电 网的研究 工作 ， 并在近距离 、 小容 量的输 电场 合 中 持下才能发挥作用 。 一般情况下 ， 辅 助电路主要 由缓冲电路 、 吸收回 实现 了直流输 电的有效应用 ， 在一定程度上 降低 了电力资源在传输 路和其他辅 助电路组成 。以缓 冲回路为例 ， 技术人员必须要将缓 冲 过程 中的损耗 ， 为电力资源使 用者提供更加优 质的 电力 资源 ， 因而 电路并联接 人拥有 固态开关部分的 电路之中。 在一定程度上提高 了我 国经济 的发展 速度 ， 为经济 的可持续发展做 ３高压直流断路器关键 技术 的未来发展趋势 出 了较 大 的贡 献 。 ３ ． １ 机械式高压直流断路器 技术 的未来发展趋 势 １ ． ２直流配网技术的发展情 况简介 对于机械式高压直流断路器来说 ， 它是交流断路器改造 之后的 目前 ， 国内外为 了实现经济的可持续发展 ， 正加大新能源 、 新 材 成 果 ， 此断路器可应用 于直流电 网系统 中 ， 主要 的工作 任务是 完成 料、 新技术 的研究力 度 ， 并 且将上述 内容应用于 日常的经济活 动之 电路的开断。目前 ， 此断路器在使用 过程 中容易 出现电弧 ， 为了提高 中， 在此 背景下 ， 电力需求 者需要更加稳定 和优质 的电力资源来 开 直流 电网的稳定性 ，技术人员将对 该断路器进行进 一步 的改 造工 展Ｅ ｌ 常经 营活动 ， 为了降低电力资源的成本 以满足 电力需求 者的需 作 ， 旨在通过振荡换流回路来 防止 电力 电子器件出现烧毁 的现象 。 求， 技术人 员将传统 的交流配 电网更 改为直流 的配 电网 ， 此举 大大 ３ ． ２全 固态高压直流断路器技术 的未来发展趋势 提高 了电 网的供 电容量 ， 而且消 除了交流 电网存在 的缺陷 ， 为储 能 直流 电网越来 越为人们所 接受 ，随着技术人 员研究 的不 断深 电站 的接入提供 了较好 的条件 。由于直流 配电网出现的时间较短 ， 人 ， 全 固态断路器也逐渐 出现在直流 电网之中 ， 该 断路器具有 如下 并且直 流配 电网技 术的研究还处 于起步 阶段 ，随着研究 时间 的延 几项优点 ： 该 断路器不需要触头 ， 能快速完成投切工作 ， 具 有较 长的 长， 直流电网的性能将得到大幅度 提高。 寿命 ， 随着电力 电子技术 的高速发展 ， 全控型和半控 型固态直 流断 １ ． ３ 研 究高压直流断路器过程中存在 的问题 路器 的开断速度将进一步得到提升。 为 了给 电力需求者提供更加优质 的电力 资源 ， 技术人员必须要 ３ ． ３混合 式高压直 流断路器技术 的未来发展趋 势 尽量提高高压直流断路器 的容量 ， 从而加快直流配 网工程 的发展速 混合式断路器是 由机械开关和电力电子器件并联而成。该断路 度， 提高 我国电力 系统运行 的稳 定性 。然而在技术人员研究高压直 器拥有 机械式和 固态 断路器的优点 ， 具体体现 在通 态损耗小 ， 无需 流断路器 的过 程中仍然存在如 下几点问题 ： ａ ． 直流 故障电流难 以迅 专用冷却设备和寿命长等方面。 混合式直流断路器成为技术人 员主 速开断 ， 所 以一 旦直流 电网出现故 障 ， 短路部位 的 电流将会 快速上 要研究 内容 。 升， 因 而容 易使 该部位 的机械设备 出现烧毁 的现象 ； ｂ ． 高压 直流 系 结束 语 统 中电力 电子器件 串并联的数量 问题难 以得 到解决 ，通常情况下 ， 近几年来 ， 高压直流断路器逐渐成 为直 流电 网中的重要组 成部 要想实现 电力 电子器件的安全运行 ， 技术人员主要采用 串联 的方式 分 ， 为 了确保 直流电 网的安全运 行 ， 技术人员必须要加 大高压直 流 来实现 电力 电子器件 的连接 ， 然而在高 压的环境下 ， 串联 的电力 电 断路器及其关键技术的研究力度 ， 以期为 电力资 源需求者 提供所需 子器件无 法实现安全 运行 ， 因此 ， 技 术人员要采用 并联或者 混联 的 的电力资源 ， 确保经济 的持续增长 。 方式来实现电力电子器件的连接 ， 这就意味着增加直流断路器 的体 参 考文献 积， 这将 给均 压工作带来 巨大的麻烦 。 【 １ １ 江道灼， 张弛， 郑欢， 叶 李心， 严玉婷 ． 一种限流式混合 直流 断路 器方 案［ Ｊ ］ ． 电力系统 自动化 ， ２ ０ １ ４ ． ２ （ １ ４ ） ： １ １ １ — １ １ ２ ． ２ 高压直流断路器关键 技术简 介 ｆ ２ １ 魏 晓光 ， 高冲， 罗湘， 周万迪， 吴亚楠． 柔性直流输 电网用新 型高压直 ２ ． １ 电弧模型理论的简介 Ｊ ］ ． 电力 系统 自动 化 ， ２ ０ １ ３ ． １ ０ （ ３ ７ ） ： １ ２ ０ － １ ２ １ ． 通常情况下 ， 电弧是 在断路器 开断电路 的瞬间产生 的 ， 它 实质 流 断路 器设 计 方 案 『 ３ ］ Ｊ Ｏ ￣ 广平。 王振 刚＇ 董琦， 温 家良， 王秀环， 王郁峰． 一 种高压直流断路 器 上是一团温度极高的发光导电气体 ，该气体 出现在触头 间缝 中 ， 是 ｆ Ｊ 】 ． 水 电能 源科 学 ， ２ ０ １ １ ． １ ２ （ ２ ９ ） ： １ ３ ５ — １ ３ ６ ． 在击穿效应的作用下产生的。 从电弧的生成到熄灭分别要经过一个 的 电路 构 成 及 其 试 验 方 法 ［
高压直流断路器的设计与性能分析
高压直流断路器的设计与性能分析在电力系统中，高压直流断路器扮演着至关重要的角色。
其设计与性能直接影响着电力系统的安全稳定运行。
本文将对高压直流断路器的设计原理、性能参数以及相关分析进行探讨，旨在深入了解其在电力系统中的作用与影响。
一、设计原理高压直流断路器的设计原理涉及到电气、材料、机械等多个领域的知识。
其基本原理是利用可靠的断路器开关结构，在电路中断开或闭合电流通路，以实现对高压直流电路的控制和保护。
在设计中，需要考虑电流负载、电压等级、工作环境等因素，确保断路器能够在各种条件下稳定可靠地工作。
二、性能参数1. **额定电压（Rated Voltage）**：高压直流断路器能够正常工作的电压范围，通常以千伏（kV）为单位。
2. **额定电流（Rated Current）**：断路器能够承受的最大电流值，也是其设计参数之一。
3. **动作特性（Operating Characteristics）**：包括动作时间、动作方式等，直接影响到断路器在故障时的响应速度和动作准确性。
4. **绝缘水平（Insulation Level）**：断路器在不同工作状态下的绝缘性能，与其工作环境和电压等级密切相关。
5. **机械耐久性（Mechanical Endurance）**：断路器的机械部件在长期使用中的耐久性，包括开关机构、触头等部件的寿命。
6. **环境适应性（Environmental Adaptability）**：断路器在不同环境条件下的适应能力，包括温度、湿度、海拔高度等因素。
三、性能分析高压直流断路器的性能分析需要综合考虑其设计参数和实际运行情况。
通过对断路器的工作状态、动作过程、故障处理等方面进行分析，可以评估其性能优劣，并对其进行改进和优化。
1. **动作特性分析**：根据断路器的动作时间、动作方式等参数，评估其对故障的响应速度和准确性。
通过仿真模拟或实际测试，验证断路器在不同工况下的动作性能。
探究高压直流断路器开断试验方法
探究高压直流断路器开断试验方法高压直流断路器开断试验方法是指对高压直流断路器进行开断试验的一项技术手段。
该技术手段主要用于检测高压直流断路器的性能和可靠性，确保其能够在高压直流电力系统中正常运行，保障电力系统的安全和稳定运行。
下面，本文就高压直流断路器开断试验方法进行探究。
高压直流断路器开断试验方法的原理是通过对高压直流断路器进行开断试验，将试验电压施加到断路器上，使断路器在试验电压的作用下发生开断操作。
在试验过程中，根据测试数据来评估断路器的性能和可靠性。
因此，高压直流断路器开断试验方法是一种相对简单、直观的检测方法。
1. 断路器与测试电路的连接。
首先需要将待测的高压直流断路器与测试电路连接，需要注意的是连接方式要符合试验要求，接线需牢固可靠。
2. 施加试验电压。
将试验电源接入待测的高压直流断路器电路中，将试验电压逐渐升高直至达到试验要求。
在施加试验电压前需确保试验电源稳定并符合试验标准。
3. 儲能。
当试验电压达到设定值后，需要对断路器进行儲能。
儲能操作是在试验电压的充电过程中进行的。
4. 触发开断。
儲能完成后，需要通过外部触发器触发开关开断。
在触发器的作用下，断路器就会发生开断操作。
5. 断路器自我收合。
一般情况下，开断试验常常需要多次重复，为了能够继续下一次的开断操作，需要将断路器自我进行收合。
6. 数据记录与分析。
开断试验结束后，需要对试验过程中所测得的数据进行记录和分析，评估断路器的性能和可靠性。
在进行高压直流断路器开断试验时，有以下几个注意事项：1. 断路器的接线需要符合试验标准，接线牢固可靠，以免引起事故。
2. 测试电源需要符合试验要求，测试电压需要逐渐升高，以免断路器受到过高电压的冲击。
3. 儲能操作需要仔细，操作不当容易引起事故。
4. 触发开断操作需要精准，尽量避免多次重复。
总之，高压直流断路器开断试验方法是一项重要的电力系统检测技术，能够确保断路器的性能和可靠性，保障电力系统的安全和稳定运行。
探究高压直流断路器开断试验方法
探究高压直流断路器开断试验方法高压直流断路器是电力系统中一种重要的开关设备，已被广泛应用于电力系统、高速铁路、风电、太阳能等领域。
高压直流断路器在运行过程中，可能会出现各种故障，如过电流、过电压等，此时应及时进行开断试验，以确保设备正常运行。
本文将探究高压直流断路器开断试验方法，并介绍开断试验的依据和注意事项。
一、开断试验依据开断试验是通过模拟真实运行条件，在不实际通电的情况下检验断路器开断能力和性能的测试方法。
该测试依据国际电工委员会(IEC)和国际电气标准化组织(ISO)的相关标准进行，主要测试对象有以下几个方面：（1）开断能力：测试设备在不同电流和电压条件下，能否正常开断，并检查是否有弧光、过电压等问题。
（2）机械性能：测试设备的机械结构、运动部件等是否正常，是否存在松动、卡滞等问题。
高压直流断路器开断试验是一项复杂的测试工作，需要严格按照相关标准进行，以确保测试结果的准确性和可靠性。
一般来说，开断试验分为三个阶段：前期准备、试验实施和试验结果分析。
（1）前期准备在进行开断试验之前，需要进行一些前期准备工作，包括以下内容：1. 安装设备：按照规定要求，正确安装设备，并检查设备安装是否牢固、接线是否正确、仪表是否正常等。
2. 检查试验装置：确保试验设备的准确性和可靠性，如检查试验电源是否稳定，检查试验仪器的精度和灵敏度等。
3. 试验方案编制：制定详细的试验方案，包括试验条件、试验过程、数据处理和分析方法等。
（2）试验实施在进行开断试验时，需要按照预定的试验方案进行操作，具体步骤如下：1. 调整试验装置：根据试验方案要求，按照相应的电流和电压值调整试验装置。
2. 加载试验：在试验工况下，逐步增加电流或电压，直到达到预设值，并保持一定时间，记录相关数据。
3. 开断试验：在加载试验的基础上，进行开断测试，测试后应检查是否有弧光、过电压等问题。
4. 试验结束：试验完成后，将试验数据记录下来，并将试验电路恢复至正常状态，停止试验装置的运行。
探究高压直流断路器开断试验方法
探究高压直流断路器开断试验方法高压直流断路器开断试验方法是高压直流断路器运行状态和性能检验的重要内容。
它是检验高压直流断路器综合性能、绝缘水平和可靠性的重要依据。
在高压直流系统中，高压直流断路器可有效地完成开关、保护和隔离的作用。
断路器的绝缘水平是系统可靠性和安全性的关键，因此开断试验对于其质量来说至关重要。
开断试验是为了检验断路器的绝缘水平和接触器开断能力，以保证其安全、可靠运行。
断路器的开断试验是断路器在上次开启后的重新关断过程，通过模拟断路器操作的开断过程，计算开断时间以及断路器开断能力，并对开断时线路的放电情况进行分析，以确保断路器的正常运行。
1、准备工作在开断试验之前，应先检查断路器的外部结构和绝缘材料，确认没有松动现象，绝缘和密封处没有明显疲劳现象；确认电极间隙距离正确，对断路器是否有脏物和水份有充分清除，检查断路器内部结构是否正常，检查熔断丝是否已更换，发现问题及时更换。
2、操作步骤(1)断路器分闸：在断路器的操作传动机构上，按“合-分”的动作，快速将断路器从“合”状态转为“分”状态。
(2)开断试验：将断路器分闸之后，从断路器的发电侧，将额定的相应电压依次加到断路器的接触器头上，使断路器进行开断实验，放电情况以及开断时间和开断能力等都可以得到检测。
(3)合闸试验：断路器合闸试验是模拟断路器操作时首次合闸的情况，合闸时应加载安定电流，检验断路器的正常运行情况，以及断路器的合闸动作时间和合闸能力。
三、试验结果分析高压直流断路器的开断和合闸试验，可以检验断路器的开断时间、开断能力、合闸时间、合闸能力等。
如果发现断路器分闸时间太长或者放电量大、合闸时间太长等异常情况，应尽快更换断路器，以确保系统的可靠和安全运行。
探究高压直流断路器开断试验方法
探究高压直流断路器开断试验方法一、引言高压直流断路器是电力系统中非常重要的设备，其主要功能是在系统故障时及时进行断开，从而保护电力设备和维护系统的安全稳定运行。
而高压直流断路器的开断性能对于电力系统的安全运行有着至关重要的作用。
为了确保高压直流断路器的开断性能符合要求，需要进行开断试验。
本文旨在探究高压直流断路器开断试验的方法，以期对相关工程技术人员有所帮助。
二、高压直流断路器开断试验概述高压直流断路器开断试验是指在电力系统中对高压直流断路器进行开断性能测试的一种试验方法。
其主要目的是验证高压直流断路器在系统故障时能够迅速、可靠地进行断开，从而防止因故障而引起更大的事故发生。
开断试验通常包括有载试验和无载试验两种，其中有载试验主要是验证断路器在负载情况下进行断开的性能，而无载试验则是在断路器不承载电流的情况下进行断开性能测试。
1. 试验准备在进行高压直流断路器开断试验之前，首先需要进行试验准备工作。
主要包括检查试验设备的工作状态和试验环境的安全情况，确保试验设备完好无损，并且确保试验现场的安全。
还需要对试验装置进行检修和校准，以确保试验结果的准确性。
2. 试验前检查在进行具体的开断试验之前，需要对断路器进行试验前检查，主要包括检查断路器的机械连接部分和电气连接部分，确保各部件的连接正常，不松动，无损坏。
还需要检查试验线路的接线情况和地线的连接情况，确保试验线路的安全可靠。
3. 有载试验有载试验是对断路器在负载情况下进行断开性能测试的一种试验方法。
在进行有载试验时，需要按照规定的试验值进行接线和设置试验参数，并在试验过程中对断路器的电流、电压等参数进行实时监测和记录，以验证断路器在负载情况下的开断性能是否符合要求。
5. 试验记录和分析在进行高压直流断路器开断试验之后，需要对试验结果进行记录和分析，包括试验过程中的各项参数数据和试验现场的情况等。
通过对试验记录和分析，可以更好地了解断路器在实际工作中的性能表现，从而为断路器的后续运行提供参考和依据。
探究高压直流断路器开断试验方法
探究高压直流断路器开断试验方法高压直流断路器是一种用于开关直流电源系统的专用开关设备，具有独特的开断性能和稳定性。
开断试验是对高压直流断路器进行性能验证和安全评估的重要方法之一。
本文将探究高压直流断路器开断试验的方法。
高压直流断路器开断试验的目的是通过模拟真实操作条件，测试断路器的开断能力、速度和稳定性。
开断试验可以分为静态试验和动态试验两种。
静态试验是在恒定电压条件下进行的试验，要求断路器能够承受额定电流，并保持稳定状态。
试验中，首先需要将断路器接通电源，使其工作在额定电压下。
然后，逐渐增加电流，直至达到额定电流并保持一段时间，检查断路器是否能够正常工作。
如果断路器能够正常工作，且没有出现异常现象，则试验合格。
动态试验是在瞬态电压条件下进行的试验，模拟电力系统中的故障情况，检测断路器在故障发生时的开断能力和稳定性。
试验中，首先需要选取合适的故障模式和故障电流，根据电力系统的特征来确定。
然后，将故障电流导入断路器，并在设定的时间内进行开断操作。
试验中需要考察断路器的开断速度、稳定性和对瞬态电压的承受能力。
试验合格的判断标准是断路器能够正常开断，并高压侧的电压不超过规定的安全范围。
为了进行高压直流断路器开断试验，首先需要准备好试验设备。
试验设备包括高压直流电源、电流采样器、故障模拟器和数据采集系统等。
高压直流电源提供试验电压，电流采样器用于采集电流信号，故障模拟器模拟电力系统的故障情况，数据采集系统记录试验过程中各项参数。
在进行试验前，需要对试验设备进行校验和检查，确保其正常工作。
然后，根据试验要求和参数设置来确定试验方案，包括试验电压、试验电流和试验时间等。
接下来，按照试验方案连接试验设备和断路器，并进行试验。
试验过程中需要注意安全措施，确保人员和设备的安全。
试验结束后，对试验数据进行分析和评估，根据试验结果来判断断路器的开断性能和稳定性。
高压直流断路器开断试验是对断路器性能进行评估的重要方法。
高压直流断路器试验技术探究
高压直流断路器试验技术探究发表时间：2018-09-12T10:21:21.053Z 来源：《河南电力》2018年7期作者：庞博贾龙[导读] 随着高压输配电技术的迅速发展，高压直流输电以其独特的优势得到了广泛的重视和应用庞博贾龙（西安西电电气研究院有限责任公司西安 710075）摘要：随着高压输配电技术的迅速发展，高压直流输电以其独特的优势得到了广泛的重视和应用。
与高压交流输电相比，高压直流输电具有输电线路建设费用低，功率调节简单，可靠性高，输电损耗小等优点，适用于特、超高压、远距离、大容量输电。
柔性直流输电是基于电压源换流器的高压直流输电，它相比于传统直流输电技术，其主要优势表现在：没有无功补偿问题；无换相失败问题；可以为无源系统供电；可同时独立调节有功功率和无功功率等。
目前中国相继建成多条柔性直流输电线路并投入运行，投入运行的高压直流输电系统多用于点对点的输电系统。
关键词：高压；直流断路器；试验技术引言随着高压直流输电技术的不断发展，高压直流断路器使多端直流输电网的建设成为可能，使高压直流输电技术的发展趋向成熟。
在直流输电系统中，采用高压直流断路器来开断直流短路故障电流已成为一种趋势。
由于直流系统电流没有过零点，无法应用交流断路器的灭弧技术来开断直流电流。
本文主要分析了高压直流开断技术相关内容。
1高压直流开断技术 1.1无源型直流断路器无源型直流断路器的拓扑原理图见图1，电流转移支路由电容C和电感L组成，能量吸收支路由避雷器MOV构成。
图1 无源型直流断路器原理图开断直流电流时，机械开关CB分闸，产生电弧，在CB断口两端建立起电弧电压，电流转移支路与机械开关CB并联，电流转移支路中的电容的电压与电弧电压相同，当机械开关CB分闸过程中，电弧电压逐步变小时，电容C通过电抗器L对CB放电形成高频电流，该高频电流与直流电流共同作用，形成很多高频电流过零点（4000～8000Hz），机械开关CB在某一个高频电流零点开断，CB两端恢复电压逐步上升，当上升至避雷器MOV的动作电压后，避雷器MOV动作，吸收能量，完成一次直流开断。
高压直流断路器
高压直流断路器的研究摘要本文详述了高压直流断路器在直流系统中的功能要求以及直流断路器的功能作用，介绍了高压直流断路器的工作原理及组成结构。
分析了现阶段应用于高压直流断路器的开断电流、熄灭电弧的各种方法，并阐述了各种方法的原理，通过对原理的分析阐述了各种方法的优缺点，并得出有源叠加振荡方式与无源叠加振荡方式是现阶段实现高压直流断路器的最佳方式。
关键词：直流断路器开断电流无源叠加振荡有源叠加振荡0 前言直流断路器是直流换流站的主要电气设备之一。
它不仅在系统正常运行时能切断和接通高压线路及各种空载和负荷电流，而且当系统发生故障时，通过继电保护装置的作用能自动、迅速、可靠地切除各种过负荷和短路电流，防止事故范围的扩大。
在高压直流输电系统中，某些运行方式的转换或者故障的切除要采用直流开关。
直流断路器同样因为直流电流难以熄弧、直流断路器吸收的能量大以及过电压高而制约其发展。
1 直流断路器在直流系统中的功能要求[1]直流系统中的断路器主要包括中性母线断路器、高速接地断路器、金属回路转换断路器和大地回线转换断路器。
1.1 中性母线断路器两端换流站的每一极都有一台中性母线断路器。
当直流闭锁时，在换流站没有投旁路的情况下，极控系统将使直流电流降为零，中性母线断路器在无电流的情况下合闸1.2 高速接地断路器每个换流站都有一台高速接地断路器，当接地极退出运行时，两端换流站的高速接地断路器应自动将中性母线接到换流站接地网，不要求具备大电流转换能力，但必须能在双极运行时打开。
1.3 金属回路转换断路器金属回路转换断路器功能是将直流运行电流从较低阻抗的大地回路向具有较高阻抗的金属回路转移。
直流电流从大地回路向金属回路的转移不应降低运行极的直流输送功率。
1.4 大地回线转换断路器大地回线转换断路器用于将直流运行电流从具有较高阻抗的金属回路转移至具有较低阻抗的大地回路。
直流电流从金属回路向大地回路的转移不应引起直流功率的降低。
2 直流断路器的基本构成与工作原理直流断路器的组成与交流断路器的构成结构基本相同，只在交流断路器的基础上增加了振荡装置和耗能元件。
高压直流断路器的研究(结课大作业)
摘要高压直流（HVDC）电网是解决可再生能源大规模接入的重要途径。
发展高压直流电网对大规模电能的远距离输送、促进新能源的并网及消纳、提高区域交流互联电网的安全稳定性具有重要意义。
而高压直流断路器是直流电网发展的瓶颈问题。
本文分析了高压直流电网对高压直流断路器的需求；介绍了各种直流断路器的主要性能、基本构成、开断原理等。
关键词：高压直流输电，直流断路器，MRTB，ERTB，NBS，NBGS前言随着传统化石能源短缺和环境污染问题的不断加剧，以及风电、太阳能等可再生清洁能源的迅速发展，能够实现间歇式可再生能源大规模接入的多端高压直流输电系统，及其向HVDC电网方向的发展，越来越受到世界各国的关注。
2008 年，欧洲提出超级智能电网(super grid)规划，旨在充分利用可再生能源的同时，实现国家间电力交易和可再生能源的充分利用；2011 年，美国提出了2030 年电网构想(Grid 2030)，即美国未来电网将建立由东岸到西岸、北到加拿大、南到墨西哥，主要采用超导技术、电力储能技术和更先进的直流输电技术的骨干网架。
中国风力资源丰富地区主要集中在东北、华北、西北等区域。
但这些地区大多负荷水平较低、调峰能力有限，大规模风电就地利用困难，需要远距离大容量输送，并在大区以至全国范围内实现电量消纳。
这对中国发展HVDC电网技术提出了迫切的需求。
随着HVDC 输电技术向HVDC 电网的发展，对整个系统的可靠性和稳定、安全运行也提出了更高的要求。
其中所面临的巨大挑战就是HVDC 电网中短路电流的开断问题。
与交流系统相比，HVDC 电网中时间常数小，短路电流上升速度快，同时造成直流电压的跌落，甚至引起换流器和短路电流的失控，而且直流电流由于缺乏自然过零点而难以开断。
能够实现快速切除或隔离短路故障的高压直流断路器已成为HVDC 电网发展的瓶颈问题。
一、直流电网发展对高压直流断路器的需求随着直流输电技术向HVDC电网的发展，对整个系统的可靠性和稳定、安全运行也提出了更高的要求，其中所面临的巨大挑战就是HVDC 电网中短路电流的开断问题，这对高压直流断路器的研究和开发提出了非常迫切的需求。
高压直流断路器关键技术研究分析
高压直流断路器关键技术研究分析发布时间：2023-03-17T02:08:22.289Z 来源：《中国科技信息》2022年10月第20期作者：俞正存(一作) 赵文豪吴艳[导读]俞正存(一作) 赵文豪吴艳浙江德菱科技股份有限公司；325600摘要：高压直流电路相比于传统的交流电，有着巨大优越性。
从能源视角上来讲，高压直流电路更符合如今全球能源的发展方向和趋势，特别对以燃煤发电为主要发电方式的国家来说有着至关重要的意义。
正基于此，以下对高压直流断路器试验技术研究情况进行了讨论，以供参考。
关键词：高压直流断路器；试验技术；直流输电；研究分析随着高压输电技术的迅速发展，使得高压直流输电设备在电源行业中实现了应用。
相比于传统高压交流输电技术而言，直流输电技术表现出功率因数调节简便、输电损失较低、安全性高等优点，在大规模、长距离输电的条件下也具有良好适应性。
要发挥高压直流输电技术的优势，就必须加强对其试验与关键技术的研发，使该技术能够合理地运用于整个输电体系中，并在断路器作用下，完成对多端直流输配电网络的完善构建。
一、高压直流断路器的技术原理高压直流断路器是为解决直流电流故障扩散问题应运而生的产品。
高压直流断路器的主要功能就是实现对高压电网的有效开断，特别是在当高压电网发生故障时会有效截断故障电压，其功能主要通过交流断路器进行适当的改装而形成，类似于中国目前最常使用的交流断路器空气开关。
高压直流断路器大致包括了三个种类——机械式、拓扑式和混合型，而随着高压直流技术的进展，对它的研发与改进也日益引起了有关领域专家们的关注。
目前高压直流断路器大多使用在高压直流输电系统，依据的主要原则为迭加振荡电流法。
目前，已开发的较为成熟的产品有真空断路器、六氟化硫断路器和产气断路器等，但由于产气断路器是实验内的重要产品，因此目前还不宜进行大面积普及，而真空断路器和六氟化硫断路器则是目前使用最普遍、工艺最完善的产品，几乎可以垄断全世界的断路器领域[1] 。
探究高压直流断路器开断试验方法
探究高压直流断路器开断试验方法高压直流断路器是一种电力系统中的重要设备，其在电力系统中的功能是对高压直流电路进行控制和保护。
在高压直流断路器设计、制造和使用过程中，需要进行开断试验来检验其性能和可靠性。
本文将探究高压直流断路器开断试验方法，包括测试设备、试验步骤、试验过程和试验结果评定等方面。
一、测试设备高压直流断路器开断试验需要配备如下测试设备：1、高压直流电源：提供高压直流电压，可以调节电压和电流的大小。
2、高压互感器组：将高电压信号变换成低电压信号，并能够将直流信号隔离。
3、高精度数字直流电流表：测量实际的直流电流值。
4、记录仪：记录试验数据，包括电流、电压和时间等。
5、短路装置：将高压直流电路短路，使得高压直流电流得以流通。
二、试验步骤1、预热阶段：将高压直流断路器接入高压直流电源和短路装置，并加以预热，使电器元器件逐渐升温至稳定状态。
2、线路充电阶段：将高压直流电源输出电压设置为额定值，并打开短路装置，让直流电路开始充电。
3、试验阶段：当直流电路充电到一定程度时，启动高压直流断路器，使断路器开断。
记录开断前后的电流、电压和时间等参数，进行数据分析和评估。
4、恢复阶段：将高压直流电路重新短路，使得电路达到稳定状态。
关闭测试设备，结束试验。
三、试验过程1、试验前需要确认测试设备的运行状态和互相连接的正确性。
2、开始前应预先校准测试设备，确保其准确度满足要求。
3、在测试过程中应定期检查测试设备的状态，确保其处于正常工作状态。
4、测量数据应多次重复，并记录每次测量的数据。
5、试验结束后，需要对试验结果进行综合分析和评估，评估试验结果的正确性和可靠性。
四、试验结果评定高压直流断路器开断试验结果应根据以下几个方面进行评定：1、试验前后电流、电压、时间等参数的变化程度。
2、试验过程中测试设备的精度和可靠度。
3、试验结果符合规范要求的正确性和可靠性。
4、试验结果综合分析，识别可能存在的问题和潜在风险。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
高压直流断路器的研究简述文章综述了高压直流断路器的研究背景和应用现状，简要介绍了高压直流断路器在高压直流输电中的作用；高压直流断路器的主要性能指标以及高压直流断路器的种类及其原理结构；高压直流断路器灭弧方式的物理设计，重点说明了高压直流断路器的开断原理；对高压直流断路器进行了分类，并介绍了世界先进水平的高压直流断路器；总结了现今高压直流断路器研究的技术难题和未来的发展方向。
标签：高压直流输电；高压直流断路器；开断原理1 概述高压直流（HVDC）输电系统是由整流器、高压直流输电线路以及逆变器组成，其中整流器和逆变器统称为换流器。
从结构上看，高压直流输电是交流-直流-交流形式的电力电子换流电路[1]。
自从1954年瑞典哥特兰的世界上第一项高压直流输电工程投运以来，高压直流输电技术已经随着电力电子技术的突飞猛进而飞速发展[2]。
高压直流输电系统主要有两个作用[3，4，5]：一是将频率不同或频率控制策略不同的交流系统联接起来；二是增长输电距离以及增大输电容量。
我国现有的特高压直流示范工程有三个，分别是南方电网公司的云广±800kV 特高压直流输电示范工程，国家电网公司的向上±800kV特高压直流输电示范工程和锦苏±800kV特高压直流输电示范工程。
与交流输电比较，直流输电主要有以下优点：输电损耗小、线路造价低；电压压降小；直流输电不要求与电网同步；可分期建设，提高投资效益[7]。
高压直流输电工程的结构中，直流断路器是至关重要的设备之一。
研制高压直流断路器主要需要突破三个难点[8，9]：一是直流输电电流没有过零点，增加断路器的灭弧的难度；二是直流输电回路的电感很大，而需要开断的电流往往也很大，导致直流断路器需承受巨大的能量；三是直流输电的过电压高。
2 高压直流断路器的基本构成和开断原理2.1 高压直流断路器的基本构成开断直流电流一直是高压直流输电系统中的重大难题之一。
主要原因是直流电流没有自然过零点，必须强迫电流过零才能熄弧。
另外在开断电流过零，电弧熄灭时，直流系统中仍存储着巨大的能量需要释放，这部分能量在断路器两端可能产生很高的过电压从而造成开断失败。
高压直流断路器的基本构成如图1所示[9]。
高压直流断路器是由：QB装置，振荡回路，耗能元件组成。
QB装置通常采用传统的真空断路器和SF6断路器改造而成，QB装置为了获取较低的电弧电压，需要加装辅助回路，包括有源辅助回路和无源辅助回路两种。
振荡回路用于强迫直流电流过零点，最常用的是LC振荡回路。
耗能元件用于吸收回路中存储的能量，通常采用金属氧化物避雷器（MOA）。
2.2 高压直流断路器的开断原理2.2.1 高压直流的开断方式目前可行的开断方法主要有以下几种[10]：（1）限流式开断法。
主要原理是利用装置把电弧拉长致使系统电压无法维持燃弧而熄灭。
（2）振荡式开断法。
其基本构成如图1所示，基本原理如2.1所述：首先利用振荡电路强迫电流过零点，接着利用交流断路器开断电流，最后利用金属氧化物避雷器吸收直流回路的能量，确保灭弧不重新燃弧。
这是最常用的开断方法。
（3）其他的开断方法。
例如用可关断晶闸管GTO串联构成的直流断路器，但造价高且可靠性差[11]。
2.2.2 高压直流断路器的开断原理。
这里主要介绍振荡式开断法的开断原理。
振荡式开断法强迫电流过零的方法有两种[12]：一是他能振荡方法（无源型[13]），如图2所示；一是自能振荡方法（有源型），如图3所示。
他能振荡方法的原理是：先向电容器C充电，然后电容器C通过电感L向电弧间隙放电，产生振荡电流，强迫电流过零。
他能振荡方法对电路的操作过程如下：闭合Kch向储能电容器C充电；Kch断开，断路器CB开断；CB中会有电弧出现，这时闭合Kcon，产生振荡电流，形成电流过零点。
可见，他能振荡方法步骤较为复杂且可靠性较差，对重合闸操作不利。
自能振荡方法的原理是利用电弧自身的不稳定性和负阻特性产生电流振荡。
当断路器CB触头断开后，产生的电弧电压向储能电容器C充电。
由于电弧的不稳定性，电弧电压产生波动，使电容器C与CB间的电弧有一个充放电过程，产生充放电电流，电弧的负阻特性使充放电流的振幅不断增加。
电弧的负阻特性如图4所示。
其电路方程为：LC■+C■+i=0 （1）LC■+rC■+i=0 （2）电弧电阻r=■<0（i是增幅振荡），当电流的振幅等于所开断的电流时，在断路器触头之间产生电流过零点。
自能振荡方法避免了他能振荡方法所必须的许多设备，简化了换流电路，且即使电流过零后重燃，也不影响电流过零点的形成，这样省去了过零点形成时间与触头开距之间的配合问题。
图3 自能振荡方法3 高压直流断路器的分类和主要性能从安装环境角度划分：如图5所示为双极送电端（左）、受电端（右）换流站直流断路器配置图。
按照安装环境划分，可分为以下四种断路器[4]。
（1）中性母线断路器NBS。
对于两端换流站的每一极都应设有一台中性母线断路器NBS，NBS应满足能开断任何故障类型的直流电流。
NBS的开断必须实现合-分-合操作循环。
换言之，开断装置实现此操作循环而无需对操作机构充电。
在转换失败或电动机掉电情况下，此功能能确保开断装置返回闭合状态。
（2）中性母线接地断路器NBGS。
每个换流站都要有一台NBGS。
当接地极退出运行时两端换流站的NGBS应自动将中性母线转移到换流站地网。
NGBS不要求具备大电流转换的能力，但必须能在双极运行时打开，以及将双极不平衡电流转换至接地极。
（3）金属回路转换断路器MRTB。
MRTB的主要作用是将直流运行电流从较低阻抗的大地回路转向较高阻抗的金属回路，并且所转移的直流输送功率不应下降，应满足即使在长时间的过负荷功率水平下也能进行转换。
（4）大地回路转换断路器ERTB。
ERTB的作用与MRTB相反，是将直流运行电流从较高阻抗的金属回路转向较低阻抗的大地回路。
同样ERTB所转移的直流输送功率不应下降，应满足即使在长时间的过负荷功率水平下也能进行转换。
从技术角度划分[14]。
（1）机械式断路器，这是以传统的交流断路器灭弧技术为基础改造而成的直流断路器。
（2）真空/等离子断路器，使用高压真空系统/等离子管的断路器。
（3）电力电子直流断路器，例如有基于高电压、高电流晶闸管换流器，基于IGBT换流器等。
（4）超导断路器，利用在超导和常温状态下电阻快速变化的超导材料制造而成。
以上前两种均是基于前面所提到的借助于辅助振荡电路实现灭弧的断路器，区别是所采用灭弧方式和介质不同。
后两种是目前世界上最先进的、处在研发阶段的具有高开端容量的直流断路器。
值得一提的是，ABB在2012年11月宣称开发了世界上第一台混合式高压直流断路器。
这一研究成果将机械动力学与电力电子设备相结合，可在5ms之内开断一所大型发电站的直流输出电流，设计参数：额定直流电压320kV，额定直流电流为2kA，电流开断能力为9kA。
阿尔斯通电网在2013年2月宣称已研制出最佳性能的高压直流断路器样机，并通过了开断电流超过3kA、开断时间小于2.5ms的实验。
4 存在的问题和未来的研究展望尽管直流断路器利用了现有的交流断路器的技术，但两者之间还存在着一定的差异。
也就是说，直流断路器还有许多问题需待解决，才能得到不断地完善。
直流断路器有待解决的问题可以归纳为如下几个方面[4，15，16，17]：（1）优化直流断路器电路的元件尺寸，包括电容器、电抗器、变阻器等元件的尺寸，以优化基本的高压直流断路器的结构。
大的研究方向是缩小元件的尺寸，减小直流开断时间以及降低造价；（2）研究各种情况下气体绝缘或者真空开关的不同电弧特性，以优化开断直流电弧的振荡上升速度和断路器的开断能力；（3）研制动作更快的机械开关或者隔离开关，并且这些开关应该具有更高耐压能力和更低的损耗；（4）研制纯净的半导体开关器件，这些开关器件应该具有非常小的导通损耗；（5）通过技术改进，将中压直流断路器的应用扩展到更高水平的电压等级；（6）研制中高压故障限流器；（7）完善高压直流断路器控制保护，提高高压直流断路器工作的安全性和可靠性；（8）不断开发新的高压直流断路器（或者单个组件）的试验方法；（9）不断完善多端高压直流输电系统的标准和规范。
参考文献[1]韩明晓，文俊，徐永海.高压直流输电原理与运行[M].北京：机械工业出版社，2008.[2]杨勇.高压直流输电技术发展与应用前景[J].电力自动化设备，2001，21（9）：59-60.[3]曾南超.高压直流输电在我国电网发展中的作用[J].高电压技术，2004，30（11）：43-46.[4]Christian M.Franck，HVDC Circuit Breakers：A Review Identifying Future Reaserch Needs.[5]J.Arrillaga，Y.H.Liu，and N.R.Watson，Flexible Power Transmission：The HVDC Option.Hoboken，NJ：Wiley，2007.[6]M.Bahrman and B.Johnson.”The ABCs of HVDC transmission technologies，”IEEE Po wer Energy Mag.，vol.5，no.2，pp.32-44，Mar./Apr. 2007.[7]方进，邓珂琳，温家良.环网式三端直流输电系统及直流断路器应用的分析与仿真[J].电网技术，2012，36（6）：244-249.[8]孙舒捷，邰能灵，薄志谦.高压直流工程中的直流断路器设计及应用仿真[J].华东电力，2009，37（3）：415-417.[9]鲍敏锋.高压直流断路器的研制[J].高压电器[J]，1990，1：26-33.[10]王幽林.高压直流开断技术[J].电工电能新技术，1986，2：13-19.[11]王永荣，孙广生，冯荣琼，等.高压直流断路器灭弧物理方式设计[J].中国电机工程学报，1993，13：90-94.[12]吉嘉琴.高压直流断路器的研究现状[J].高压电器，1989，6：54-58.[13]张万荣，苟锐锋，赵伯楠，等.直流断路器转移直流电流过程的仿真计算研究[J].高压电器，2002，38（2）：1-4.[14]马钊.直流断路器的研发现状及展望[J].智能电网，2013，1（1）：12-16.[15]赵畹君.高压直流输电工程技术[M].北京，中国电力出版社，2004.[16]王帮田.高压直流断路器技术[J].高压电器，2010，46（9）：61-68.[17]王俊，郑卫红，蔡超.有源式高压直流开关原理及应用[J].科技创业月刊，2012，8：174-176.。