直流断路器电弧研究的新进展

吴华

摘要：在目前我国电力推进、过远距离高压电运输以及可再生能源分布式电网等诸多方面直流电力系统应用十分广泛，如今城市建设速度不断加快，轨道建设及高压直流输电等行业的发展面临愈发严峻的挑战，随着建设与规划的规模逐渐扩大，直流输配电系统获得了更多的关注，也因此进入了发展的兴盛时期，电力行业对其系统构建、设备选择的研究更加深入。直流断路器是当前新兴的研究热点，传统的直流断路器需要即用即通，现在已经转换为气压连接和断开方式。在各种高科技手段辅助下，电弧红外分析仪、电弧格式转换器以及电弧手机电影转换器也逐渐进入大众视野，这些技术和设备的应用使直流断路电弧的开发研究速度愈发加快。

关键词：直流断路器;电弧;研究

前言：过去对于直流断路器以开关电路为主进行工作，随着研究力度的逐渐深入，其工作方式也更加完善，目前气压顶开开关的控制方法，能够更好地完成工作任务。这种雷电电流在金属焚烧工作中的应用效果非常理想，操作人员将金属溶解后，将其喷涂在指定金属上。经过测试之后，相关人员还发现数学公式计算方法能够更好的控制计算机范围内的应用技术，这对直流断路器电弧发展来说具有重要意义。从单一的设计简单电路转变为机械设计时现阶段电路及电气设备发展的新方向，主要体现在电弧喷涂装饰的再制造与修复、增强防腐效果及焊缝跟踪技术方面，通过计算机控制直流电路器不仅是目前研究工作的主要目标，还是提升其使用效率和稳定性的有效途径。

一、直流断路器种类简介

直流输配电系统类型较多，各种类型之间在额定电压和开断电流等性能方面存在较大的差异，因此对于不同的直流断路器，会采取不同的开断方式，通过总结笔者根据熄弧原理及开断方式将直流断路器分为大致三种，这些方法的内容存在较大差异。

（一）空气直流断路器

目前地铁交通及船舶电力系统、冶金矿山等工业用电和太阳能发电网络中中低压直流电力系统应用较为广泛，一般来说，其系统电压范围控制在几百到几千之间。通过提升电弧电压对电流的压迫实现开断操作时空气直流断路器的基本工作原理，这种断路器优势在于工作原理简单、运行稳定性强等诸多方面，因此在上述行业当中的应用较为普遍，其应用效果也十分理想。

（二）自激振荡式直流断路器

空气直流断路其虽然能在中低压直流电力系统中发挥较大的作用，但是在特高压电力系统中却无法正常工作，所以在这种情况下，特高压电力系统中通常会通过转移电流的方式对高压直流的开断进行控制，自激振荡式直流断路器就是此类技术中较为典型的方法之一，例如金属回路转换开关就是应用自激振荡形式进行工作的。

（三）混合式直流断路器

在当前绿色环保及可持续发展目标的影响下，各类可再生能源的开发和研究工作也获得了更多的发展空间，包括沙漠太阳能发电、海上风电等在内的可再生能源发展项目对直流短路器提出了特殊要求，因此多端轻型高压直流输电系统吸引了各界的目光。直流断路器为多端轻型高压直流输电体系正常工作提供了必要的支持，为满足该系统对直流断路器的苛刻要求，必须要不断提升直流断路器的稳定性和功能性，多端轻型高压直流输电体系所使用的直流断路器必须具备电压等级高、容量大、分辨能力强、判断速度快等特征，在众多类型的直流断路器中只有混合式直流电路器能够符合其运行标准，并且还能降低相关资源的损耗量。与此同时在电力储存、电力推进以及托卡马克受控核聚变等方面也可以采用混合式直流断路器方式。

二、对直流断路器电弧放电情况的分析

在电力系统中，电流线形衰减模型电流線性活动会受到直流断路器电弧放电情况的影响，进而出现动态化的转变，由于伏安本身具有一定的特性，所以会出现电弧放电情况，这种非爆炸性的电弧放电现象虽然在生活中出现的频率不高，但是在正常的教学当中，是必须要开展的教学内容之一，因此在实际的应用过程中也必须考虑这一现象，这对于其未来发展和创新具有一定的影响作用。如果从物理模型角度分析直流断路器电弧放电现象，就是指模型中的电流线性活动在电流线性衰减作用下，改变了其活动范畴，从而导致直流电路电弧的放电方式发生改变，因此出现直流断路器电弧放电情况。在电焊和电喷漆行业中，这种闪电式电流能够发挥较好的应用效果，在强化直流电路电弧放电效果后，会产生火花，这种火花温度很高，能够将金属丝溶解，溶解后的金属丝可用于焊接工作，这是目前建筑工程建设过程中较为常见的焊接及防腐技术之一。过去仅仅是在教学课堂上对直流断路器电弧放电进行研究，并将其应用打火机当中，在使其与气压相互作用后，出现火花，气压喷枪用这种方法实施焊接及防腐操作，现如今，更加先进、智能的科学技术为该技术的发展起到巨大的推动作用，已经能够实现用计算机对其实施控制，这能够使这项技术更加稳定和准确。

三、直流断路器电弧研究的新进展

（一）研究空气直流断路器进展

我国经济及社会的发展速度与轨道交通、资源开发、新能源研究以及重工业等各个行业的发展情况及发展方向密不可分，这其中很多行业应用的电力系统为中低压直流电力系统，这种系统电压通常为几千伏以下，所以主要采用空气直流断路器完成开断操作。因此空气直流断路器研究的成果对于城市发展来说极为关键，在接下来的研究中应当进一步探索电弧调控机理与专业控制技术，尤其是在将其用于焊接及防腐工作中时，要考虑到烧灼蒸汽的影响因素，从控制各种不利因素入手，使其开断能力有所提升，并逐渐缩小短路器的尺寸。同时要降低触头的腐蚀程度，提升大容量直流开断运行过程中电弧转移的速度。

（二）对直流断路电弧红外分析仪的研究成果

通过将数学公式、计算机技术以及直流断路器电弧放电现象相结合后，新的研究成果直流断路器电弧红外分析仪应运而生，这项新型的科技产品将计算机技术、分析技术以及机电专业技术等诸多技术优势包含在内，直流断路电弧红外分析仪最主要的作用是用来检测硫、碳及其他物质的数据，运行原理是在直流断路器电弧发生器运行过程中，将硫、碳两种物质同高压与低压电弧之间的空气接触，再借助计算机分析技术、光源穿透性及数学公式对硫、碳等物质实施检测。这种产品在简易性、检测准确性、应用范围、功能性及抗干扰方面都具有一定的优势，且在使用过程中十分稳定、可靠，成为目前各行业检测硫、碳等物质的首选设施。

（三）自激振荡式直流断路器研究新进展

首先，加大了内部机理和因素对电弧稳定性及负阻性的研究力度;其次，逐步构建科学、系统的相关数字模型，使其能够为相关行业研究提供更加准确、实用和完善的数据依据;最后，经过研究优化，电弧控制技术水平有所提升，这大大加速了电弧震荡速度，保证稳定的进行增幅振荡。

（四）混合式直流断路器研究新进展

一方面对混合式直流断路器运行的介质恢复原理与高频熄弧进行了深入研究，另一方面提高了混合式直流断路器中各个电路部分及相关配置的匹配程度，使整体开断功能性有所提升。

结束语：

如今我国已经进入了科学发展的新时代，层出不穷的新技术、新理念为各行各业的发展起到了积极的推动作用，虽然直流断路器电弧研究只是电力系统中特别容易被忽视的问题，但是对整体电力系统具有十分重要的意义，因此要借助高科技手段的帮助，提升整体电力系统运行的稳定性及流畅性，让用户有更好的使用体验。

参考文献：

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