2.河南平高电气股份有限公司 河南省平顶山市 467000）
摘要：随着传统化石能源的短缺、人们对环境保护要求的提高，风能、电能、光伏等可再生清洁能源得到了广泛研究，将新能源连接到电网最有效的方法是利用高压直流来传输电能。高压直流输电技术具有远距离大功率输电、非同步电网互联、降低能耗、节约输电走廊、实现快速控制等优势，并且可以为新能源并网与消纳问题提供有效的解决方案，已成为当前研究热点。
关键词：高压直流断路器；发展现状；故障及处理
高压直流断路器作为电网系统中的重要组成部分，一旦发生故障就可能导致电网事故的出现，并且会对电力企业的经济效益与社会效益造成严重的影响。
1高压直流断路器的开断原理
直流断路器发展的难点主要体现在两方面：一、直流系统电流没有自然零点，直流电弧不易熄灭；二、直流系统短路电流上升率非常快，需要直流断路器在数毫秒内抑制短路电流上升。近年来，高压直流断路器受到国内外广泛关注，进行了诸多理论研究，并研制出了相应的样机与产品。目前，已在运行和正在研发的高压直流断路器从技术角度可以分为全固态式直流断路器（如图1所示）、混合式直流断路器（如图2所示）和机械式直流断路器（如图3所示）。
图1全固态式直流断路器的基本结构
图2混合式直流断路器的基本结构
图3直流机械断路器
2高压直流断路器现状和容易出现的故障问题
2.1断路器分合闸不到位
断路器的操动机构故障，主要是由于固定合闸储能弹簧位置的螺杆松动，弹簧位置紧固不充分，使其在能量存储和释放运动过程中同内壁发生不同程度上的摩擦，导致储能弹簧负荷增加，传递压力变得不平衡，加剧部件损坏。断路器本体或者机构箱密封性不好，弹簧内部存在碎土或杂草，甚至野外线路中有小鸟在其中搭窝，也可能导致机械部件运行阻力增加，导致断路器分合闸故障问题出现。
2.2灭弧系统故障
灭弧系统的老化将可能导致电弧无法及时冷却，电弧持续时间长，从而引起设备烧损，甚至分闸失败，造成较为严重的事故。高压、超高压开关采用油、气体作为灭弧介质，通过监测灭弧介质的成分、状态等参数可以对其灭弧能力作出判断，从而采取相应的预防措施。地铁用直流断路器通常采用由高分子材料、钢片等组成的灭弧系统，但由于其体积小且空间狭小，难以检测实时状态量。
3高压直流断路器故障处理办法
3.1断路器分合闸不到位控制
对于断路器分合闸不到位问题的解决措施，应该针对断路器进行全方位的检查和试验，如果发现其他型号的断路器同样存在此类问题，可以及时有效的予以解决。对于故障较为严重，部件损坏无法正常使用的，应该及时更换断路器，保证电力系统可以安全稳定运行。对于金属提升杆和导向环之间的摩擦和阻滞问题，具体维护措施为以下几个方面：（1）在分合闸储能弹簧内壁涂抹润滑油，这样可以有效降低弹簧能量存储和释放过程中的摩擦系数。（2）断路器本体和分合闸储能弹簧进行充分的密封处理，降低机械部件运动中产生的阻力。（3）断路器生产过程中，加强各个环节的质量管理和控制，确保断路器动静触头与轴向轴心线保持一致。同时，在装置安装中尽可能避免将孔开在空心金属提升杆上，避免金属提升杆发生变形、损坏。（4）优化产品设计和选型工作，提升质量管理力度。
3.2做好断路器合与分闸线圈电流的监测
高压断路器多是通过电磁铁来作为操作的第一控制元件，在具体操作过程中多是应用直流电磁铁来进行工作。当线圈中通过了电流之后，会直接在电磁铁内产生磁通现象，这时候动铁芯因此受到磁力的影响，就会使得断路器出现分闸或者合闸的情况。就能量角度进行分析，电磁铁主要是将自身的电能直接转化为磁能，然后根据铁心的动作将其转变为机械能来进行输出。这时候可以通过补偿式霍尔电流传感器来进行电流信号的监测工作，然后就事件发生的相对时刻来进行提取，并在对时间间隔进行分析的基础上来进行故障征兆的有效判断，从而取得一个良好的监测效果。
综上所述，目前高压直流断路器被认为是解决这个问题的唯一有效的办法，而对于直流断路器而言，现有电力电子器件的过载能力并不十分理想，而且只能承受有限的电流和电压变化率。若要求采用电力电子器件开断故障电流，就要求直流断路器在故障电流上升到一定值之前完成开断，这对直流断路器的快速开断提出了很高的要求。本文分析了高压直流断路器的原理，探讨了高压直流断路器的故障，并提出了几点控制措施，希望同行指正。
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论文作者:王旭1 徐刚2
论文发表刊物:《电力设备》2018年第1期
论文发表时间:2018/6/11
标签：断路器论文; 高压论文; 电流论文; 故障论文; 弹簧论文; 电磁铁论文; 电网论文; 《电力设备》2018年第1期论文;