“大容量智能开断关键技术”专刊特约主编寄语

“双碳”目标促进新能源发展与消纳，对于建设具有中国特色国际领先的能源互联网，大容量、高可靠电力网络是根本保证，断路器是保障电网安全稳定运行的关键设备。近年来，大容量智能开断技术受到广泛关注，相关产品逐步向智能化、集成化、环保化方向发展。随着大容量智能断路器应用场景进一步增多，相关技术成为我国开关设备行业研究的热点，进一步在断路器灭弧技术、仿真技术、智能化技术等方面开展研究，可为大容量环保型智能断路器研发提供理论依据与工程指导。

面向电网建设的重大需求，《广东电力》编辑部组织了“大容量智能开断技术”专刊，旨在共同研讨相关领域的新理论、新技术、新应用，共同促进我国大容量智能开断技术的发展。我们荣幸地受邀担任此次专刊的特约主编。本次征稿共计40余篇，最终收录15篇，内容涵盖了开断机理研究、开关智能化、断路器技术应用与探讨3个主要方面。

1 开断机理研究

华中科技大学袁召团队针对中频真空电弧，借助发射光谱法对真空电弧内的等离子体参数进行诊断，研究在不同电流频率与电流幅值条件下的电子、铜原子分布与扩散过程。研究成果对中频真空开断及灭弧单元设计具有指导意义。沈阳工业大学付思团队基于磁流体动力学模型，建立空气电弧二维轴对称稳态模型，仿真分析了4种不同组分下空气电弧特性，得到了4种气体组分下电弧分布的共性表现和不同的温度、速度、压力以及电势特征。研究成果对空气断路器的研制具有指导意义。西安交通大学王立军团队针对真空灭弧单元在新型故障限流器中的应用，研究真空灭弧室的布局和走线、电抗器双臂通流和单臂限流的状态对灭弧室电极间磁场的影响，分别建立了真空灭弧室和电抗器的模型。研究成果对真空灭弧单元在转移型限流装置中的应用条件具有充分的理论指导。四川大学黄小龙团队、西安交通大学王立军团队针对机械式直流断路器真空灭弧过程，采用建模仿真的方法，在传统稳态工频真空电弧仿真模型的基础上考虑时变项的影响，建立基于强迫过零技术的直流真空电弧三维瞬态磁流体动力学仿真模型。研究成果可以加深对直流开断过程中真空电弧内部暂态过程的理解，为提高机械式直流真空断路器开断能力提供理论依据。太原理工大学贾燕冰团队、南方电网超高压输电公司宋述波在分析柔性直流电网的发展以及其对高压直流断路器性能要求的基础上，对目前3种主流高压直流断路器类型从拓扑结构、开断原理等方面分别进行阐述，并就性能差异、不同的特征指标对所列举的断路器进行对比分析，提出不同断路器的适用场景及直流输电工程中的选型建议，对直流输配电发展具有指导意义。

2 开关智能化

大连理工大学廖敏夫团队提出基于阵列式隧道磁组(TMR)磁场传感器的弧后电流测量方法，并以TMR磁场传感器为核心设计搭建电流测量装置，验证了测量精度。研究成果对智能开关电器开断能力研究意义突出。大连交通大学董华军团队针对断路器分闸过程的高精度速度检测，运用基于序列图像的方法检测斥力盘机械运动特性，从而得到触头的分闸速度。研究结果表明：利用图像处理方法对速度进行检测相比于传统的速度检测方法具有更高的精准度和灵敏度，可以解决由于斥力阀运动速度过快导致传统测速方法检测误差较大的问题。研究成果对于快速驱动断路器的分合闸速度测量具有实用价值。云南电网有限责任公司电力科学研究院潘浩针对直流换流站预防性试验中双断口直流断路器双端接地的情况，提出双断口断路器两端接地时分合闸时间的测试方法。该方法能有效降低现场作业安全风险，满足现场检修、预试的需求。大连交通大学董华军团队提出了一种基于Linux系统下C语言编程平台的电弧电子温度检测方法。程序分析结果表明，此方法可以有效计算真空断路器电弧电子的温度参数。该方法具有灵敏度高、不丢失参数数据等特点，对真空灭弧室设计优化、开断性能分析具有理论指导价值。大连交通大学董华军团队基于LabVIEW虚拟仪器开发平台提出了一种图像处理方法，设计了一套操动机构运动速度实时位置检测的软、硬件系统。实验结果表明，该检测系统能够实现操动机构运动速度的精确检测。该方法检测精度高，操作简便，检测结果为分析断路器的开断特性提供技术支持。

3 技术应用与探讨

郑州大学程显团队针对直流接触器进行三维有限元电磁场和稳态热分析仿真。利用此模型，研究连接铜排的横截面积、触头间的接触压力、外壳材料、线圈线径对温度场分布的影响，并提出改善温升特性的优化设计意见，能够为接触器小型化和大容量的设计提供参考。大连理工大学廖敏夫团队采用2个不同尺寸参数的灭弧室组成双断口真空断路器，旨在无并联均压电容条件下优化双断口真空断路器的电压分布特性。研究结果证明，配合不同的燃弧时间，通过高低压侧灭弧室在尺寸参数上的合理选择，即使不采用均压措施也可以改善暂态恢复电压的分配比例。研究成果为灭弧室串联均压提供了一种新的思路。大连交通大学董华军团队建立了一种具有不对称屏蔽罩的12 kV真空灭弧室的二维模型，利用Ansys Maxwell软件中的静电场模块对其内部电场进行了计算，对不同结构进行了对比分析。主屏蔽罩的裙边翻转角度、触头片的圆角半径以及主屏蔽罩的半径对真空灭弧室内部电场分布影响较大。研究成果对于真空灭弧室设计具有较高指导价值。三峡大学丁璨、华中科技大学袁召团队以160 kV机械式直流断路器为分析对象，通过软件建立三维实体模型，导入有限元分析软件进行模态仿真分析，得到了机械式直流断路器的前8阶非零固有频率，然后进行在9级地震烈度的地震作用下的响应谱分析，得到了机械式直流断路器的等效应力和位移云图。结果表明：机械式直流断路器的动力学特性较为复杂，模态振型具有多样性。研究成果对同类装置的设计优化具有指导价值。海南电网有限责任公司苏君滨、华北电力大学豆龙江团队构建了CT14型弹簧操作机构的三维模型，然后利用有限元软件HyperMesh对CT14型弹簧操作机构进行了有限元建模，完成传动杆变形机械故障进行应力计算，得到了弹簧操作机构各关键零部件的应力分布特性，并通过试验验证了理论分析的正确性。研究的分析方法和结果对断路器弹簧操作机构故障仿真、实验测点布置及应力分布研究具有借鉴意义。

本次专题重点收集了开关开断机理研究、开关智能化以及开断技术应用等方面的一些最新成果，期待对我国大容量智能开断技术的基础理论研究、大容量开关产品研发及应用提供有益参考。非常感谢各位专家学者对本次专辑的大力支持，感谢《广东电力》编辑部为本专刊顺利出版所付出的辛勤劳动和认真细致的工作。