高压直流断路器及其关键技术研究

科 技 论 坛
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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 ［