张悦 宋欣桐
（东北农业大学 黑龙江哈尔滨 150000）
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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆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。
3.高压直流断路器的研究
3.1电力电子直流断路器
由电力电子组成的断路器的优点是速度非常快，可以满足人们对快速开始断的要求。而电力电子断路器。甚至可以将开端时间控制在数ms之内。但是电力电子断路器也有缺点，例如其通态损耗会较高。而较高的损耗对于经济性来说是不许的。而2012年世界上第一台混合式高压断路器研发成功。这种高压直流断路器将电力电子设备与机械力学结合，其开断电流的速度甚至比人眨眼的速度快，可以迅速的开断直流输出电流。
其参数为：额定电流为2000A，电流的开断能力为9000A,额定电压为320000A。
试验站对样机在进行了测试，样机通过了测试，通过开断时间小于2.5ms，开断电流超过3000A的实验。此项技术还未公开。实验人员打算继续发展此项技术，争取可以使它成为高压直流断路器发展史的里程碑。
3.2直流转换断路器
电容，电感组成的辅助振荡电路，非线性电阻器，交流断路器组成了直流转换断路器。当断路器的触头开始分离时，会有电弧在端口产生，此时会有高频振荡电流在断口产生当振荡器反向电流的最大值大于断口的直流电流时，电流就会出现零点，电流也因此会被开断。由于直流电流不存在自然地过零点，但交流断路器只有电流过零时才可以被开断。因此只能通过人为产生过零点，需要借助LC振荡电路产生高频振荡电流。直流转换断路器比相同的等级的交流断路器，体积更小，及经济性更好的特性。此外直流断路器更适合开断和关合故障电流及负荷电流。因此可以作为在运行中进行直流侧接线方式的转换开关。
4.直流断路器未来的发展
直流断路器还有许多问题需要解决，比如虽然它运用了交流断路器的技术，但直流断路器与交流断路器仍然存在着明显的差异。需要解决的问题有以下的几个方面。完善高压直流输电系统的的规范化以及标准化。由于半导体具有非常小的导通损耗，所以应可以采用纯净的半导体开关器件。加强对中高压故障限流器的研究。应该研发动作更迅速地隔离开关，并且这些开关应具有更低的损耗并且还要有足够的耐压能力。还要对元件的尺寸进行缩小，以减小对直流电流的开断时间，还可以降低设备的造价。优化直流断路器的尺寸，包括变阻器，电容器，电抗器等元件的尺寸。
随着有所不同。需要对环保，安全以及经济等因素综合考虑，选择更加科学经济的方式。人们对直流网络拓扑结构研究的加深，对电力设备元器件技术的强化，以及对高压断路器的创新。在不远的将来，最终将呈现出智能的，全新的输电和配电系统。功能的要求决定技术的发展。根据高压直流输电电网的拓扑结构的区别，接线方式的要求也。
结语：
由于直流断路器在人们的生活中使用越来越广泛，人们对它的关注也就越来越多，人们对直流断路器的可靠性，经济性，创新性的要求也越来越高。建议应尽快启动对操作方式，运行条件以及设备标准的研究。以适应未来的发展。
参考文献
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[4]刘磊.直流断路器开断方法及应用.2013(12).
论文作者:张悦,宋欣桐
论文发表刊物:《电力设备》2016年第9期
论文发表时间:2016/6/30
标签：断路器论文; 电弧论文; 电流论文; 高压论文; 电压论文; 零点论文; 断口论文; 《电力设备》2016年第9期论文;