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

姜永彬

吉林省送变电工程有限公司吉林长春130000

摘要：在电力使用的过程中，根据电压大小还分为高压电和低压电，在进行电力使用的过程中，虽然能够给各种工作带来较大的帮助，但在使用的过程中依旧存在着较多的问题，首先便是在进行使用过程中存在的安全问题，高压电使用过程中，这个问题更加明显，高压电使用不当导致的事故数不胜数，造成了大量的人员伤亡。因此，在使用高压电的过程中，必须要有确保其安全性的装置，断路器便是提高高压电使用过程中安全性的重要装置。通过断路器在出现事故时，能够有效电力系统进行控制，将损失降至最低。因此，在电力系统使用之前，必须对高压直流断路器进行试验，确保其能够正常运行。

关键词：高压直流断路器；开断试验；方法

引言

随着高压输电技术的迅速发展，高压直流输电以其独特的优势得到了广泛的重视。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，输电损耗小，可以解决不同频率系统之间的同步运行问题等诸多优点。文中分析了高压直流断路器的基本结构，介绍了高压直流断路器开断试验的基本方法。

1高压直流断路器基本构成

1.1机械式高压直流断路器

机械式高压直流断路器的基本拓扑结构主要由机械开关、电流转移支路和能量吸收支路组成，其中电流转移支路由预充电电容C、电感L及触发开关K组成，吸能支路为金属氧化物避雷器。当系统正常工作时，机械开关CB闭合，系统电流流过机械开关，通态损耗较小。当系统发生短路故障时，机械开关触头分开并燃弧。开断电流时，机械开关触头分开，机械开关燃弧，机械开关达到有效开距后电流转移支路的触发开关K导通，预充电的电容C与电感L振荡产生高频反向电流使机械开关电流过零，机械开关过零熄弧；此时机械开关两端的恢复电压上升，当达到避雷器MOV动作电压时，避雷器导通吸收系统中感性负载存储的能量，完成故障电流的开断。

1.2混合式高压直流断路器

在高压大容量直流输电系统中，混合式高压直流断路器多为强制换流型直流断路器，其基本结构主要由固态开关、机械开关和负载转换开关组成的载流转移支路以及能量吸收支路构成。当系统正常工作时，固态开关截止，系统电流流经机械开关和负载转移开关。当系统发生短路故障时，首先导通固态开关，开断负载转移开关，从而将电流全部转移到固态开关支路。此时流经机械开关的电流为零，机械开关的触头打开并在达到额定开距后断开固态开关，实现无弧开断，线路中能量通过能量吸收支路泄放出去。

2直流断路器开断时间影响因素分析

2.1开断过程

1）转移支路开通和通流开关关断之间的延时T1（t0~t1）；2）主通路电流衰减为零的延时T2（t1~t2）；3）机械开关开断延时T3（t2~t3）；4）电流开始下降的延时T4（t3~t4）；5）电流衰减为零的延时T5（t4~t5）。直流断路器开断时间Tdf=T1+T2+T3+T4+T5=Td+T5，其中T1和T2属于电力电子器件固有参数，该值非常小；T3属于机械开关的拉开时间；T4主要有转移支路特性决定，T5主要由避雷器特性决定。从t1~t4直流断路器中电流完成了转移，电流达到峰值并开始下降，在T5时间段内，电流处于不可控状态。因此，对于直流断路器的开断时间研究重点为电流转移时间Td。而Td由以下3个方面决定。

2.2机械开关断开时间对开断时间的影响

主通路中的机械开关采用高速隔离开关，能在短时间内（毫秒级）将开关拉开到规定的绝缘距离。相对于电力电子器件的动作时间机械开关开断时间T3比较大。因此，机械开关的断开时间T3决定着直流断路器的电流转移时间Td，进而影响到开断时间Tdf。

3高压直流断路器开断试验方法

在高压电路投入使用前，必须进行严格的检验，避免在高压电路系统投入使用的过程中造成重大的事故，进而造成较为严重的生命财产损失。在高压电力系统投入使用之前对其进行试验是必不可少的一个环节。在进行电气设备的高压试验工作之前，应事先做好充分准备，只有做好充分准备，事先预料到可能发生的情况，在出现突发问题时，才能够确保对问题进行有序的处理，尽量避免和减少损失，保障工作人员的生命安全。准备工作是后续工作的基础，因此在进行准备工作时应考虑到多个方面，以确保后续工作能够顺利进行。在进行准备工作时，首先要确保进行试验的仪器合格，能够满足试验的需求。在安全的电压环境下对仪器进行试验，观察仪器的工作状态，能够在保证工作人员的生命安全的条件下，对仪器进行检测，出现问题的仪器因及时进行维修或进行更换，避免在日后工作中使用损坏的仪器，造成不必要的损失。在进行试验的过程中，对各个仪器进行检验的标准应根据其重要程度来制定，要在确保高压电力系统安全性的同时，尽可能减少进行试验的难度以及工作压力。完成高压试验的准备工作之后，便可以开始进行高压直流断路器的试验工作，高压试验工作分为许多方面的试验，在进行试验时首先应对电气设备进行较为重要的耐压试验，耐压是仪器质量较为重要的一个判断标准，如果高压直流断路器的耐压程度不足，便无法在电压较高的电路中充分发挥作用。确保高压直流断路器能够满足基础的工作需求之后，便需要进行实践操作对其真实的运行情况进行试验。在进行试验时可以采用短路发电机法进行试验，在利用短路发电机进行试验的过程中，能够有效避免高压直流电几乎没有动态变化的特点，在进行试验的过程中采用的是低压的交流电。采用低压交流电进行试验，是对电路进行检验最为有效的方法。采用这种方法，需要有一个低压交流电发电机，在进行运行的过程中，电压较低，相对而言，试验的安全性便会较高。在进行试验的过程中，需要用到电磁感应的原理，在试验的过程中，在含有电源的部分，设置一个滑动变阻器，以及开关，然后闭合开关调节滑动变阻器，电路中的电流会根据滑动变阻器的阻值发生变化，而另一部分感应线圈中，含有高压直流断路器，该线圈中的电流来自与电磁感应产生的电流。当原线圈的电流发生变化时，该线圈也会发生变化。当原线圈中阻值达到最小时，高压直流断路器所在的线圈中，电流大小会迅速上升，进而通过观察高压直流断路器的工作情况，便能够了解断路器的工作情况

结束语

总而言之，高压直流断路器是高压电力系统中不可或缺的装置，是当今提高电力系统安全性最为有效的装置，在使用前应当对其进行试验，确保其质量，提高电力系统安全性。

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