Page 83 - 电力与能源2024年第五期

张文杰，等：基于热释离子探测与直流快速灭弧的储能站安全提升技术 615

能量尽可能小。现有很多切除速度快的技术方
案，会使故障点连续承受 50 ms 以上的故障续流
或截留过电压，这将导致在故障点产生多次截留
过电压冲击，即使开断速度很快，但故障点的电应
力冲击仍然很大，因此即使能迅速切除故障，火灾

仍可能发生。
图 4 直流短路能量限制电路
直流熄弧电流没有自然过零点的特性，因此
必须强制使其过零以消除直流电弧。当交流断路 文利用新材料离子云室传感器技术，结合电力电
子技术的最新研究成果，研发了一种实用化的储
器用于直流电路时，关键在于直流电路的电压值。
能站极早期火灾预警方案与直流馈线故障开断能
随着直流电路电压的升高，电弧电压大于电源电
力提升方案该方案。该方案可以在极早期阶段实
压的熄弧条件变得难以实现，导致电弧难以熄灭，
现对火灾的迅速反应，并通过研发的直流短路能
进而增加了交流断路器对直流短路电流的分断难
量限制电路实现短路限流功能。经验证，该方案
度。为了提高交流断路器在直流电路中的分断能
可以有效降低火灾发生概率，对电池储能站安全
力，特别是在高压直流线路上，一种直接且有效的
风险的降低具有较大的实际意义。
方法就是把多极断路器串联使用。然而，这些做
参考文献：
法虽然实现了直流开断，但是由于开断时间长且
［1］ 赵 燚，史学伟，王莉斌，等 . 一种规模化电池储能电站功
缺乏故障限流作用，故障点的电弧能量巨大，即使
率分配策略［J］ 电网技术，2022，46（12）：5004-5012.
.
开断后仍旧可能引发故障点火灾。 ［2］ 叶 岍，王 莉，程 汉 . 基于 CAN 总线的实验楼火灾预
本文提出的直流短路能量限制电路如图 4 所 警系统［J］ 长江技术经济，2020，4（增刊 1）：26-27.
.
［3］ 于 兰，贾振国 . 基于神经网络技术的电气火灾预警系统
示。在交流电路中，常常采用串联电抗器来限制
研究［J］ 自动化与仪表，2022，37（8）：19-23.
.
短路电流，但在直流电路中，由于直流无过零点， ［4］ 李奕瑾 . 电网侧电池储能电站分析及思考［J］ 电力设备管
.
如果采用串联电抗器来限制短路电流，由于电抗 理，2022（13）：127-130.

［5］ 靳文涛，李煜阳，贾学翠，等 . 储能电站电池一致性综合评
器的储能效应，往往会使断路器开断电流变得更
估方法研究［J］ 电器与能效管理技术，2022（5）：23-28.
.
为困难。本文的短路能量限制电路通过饱和电抗 ［6］ 施志成，周 勇，程旭东 . 基于不对称比的火灾烟雾探测

器 L 1 的饱和效应，使电抗器储能能够动态变化。 器 散 射 角 优 化［J］ 中 国 安 全 科 学 学 报 ，2022，32（4）：

.
配合续流二极管，该电路能有效吸收短路能量，防 107-112.
［7］ 杜 林，严 涵，吴学光，等 . 混合式高压直流断路器内部
止其在断路器断口释放。同时，与电容触发式故 组 件 电 气 状 态 仿 真 与 分 析［J］ 电 网 技 术 ，2020，44（5）：
.
障电压限制器结合使用，该电路可将故障后的故 1863-1871.
障点电弧能量降至最低水平。由于故障电流小， ［8］ 全万霖，黄道春，王学宗，等 .±500 kV 混合式直流断路器
用串联多断口高速机械开关均压影响因素［J］ 高电压技
.
开断速度快，故障点的电弧能量得到极大降低，从
术，2020，46（8）：2706-2713.
而降低了火灾发生的概率。直流短路能量限制电 ［9］ 魏晓光，周万迪，张 升，等 . 模块化混合式高压直流断路
.
路如图 4 所示。该电路可以轻松串联到需要保护 器研究与应用［J］ 中国电机工程学报，2020，40（6）：2038-
2047.
的直流回路中，有效实现短路限流功能，并且无需
［10］ 刘 欣，王利桐，梁贵书，等 . 高压直流断路器组件内 IGBT
要对现有开关设备进行任何改动。 关 断 瞬 态 电 压 过 冲 的 关 键 影 响 参 数［J］ 高 电 压 技 术 ，
.
2020，46（8）：2654-2662.
4 结语 ［11］ 薛士敏，陈 萧，刘白冰，等 . 一种新型限流式混合直流断
路器拓扑［J］ 中国电机工程学报，2022，42（7）：2508-2520.
.
针对现有火灾预警技术灵敏度低、投资大，直
收稿日期：2024-05-11
流故障开断时间长、故障点电弧能量高等问题，本 （本文编辑：赵艳粉）