科创中国

柔性直流输电是解决风电等可再生能源高效开发利用的重要途径，作为新一代电网技术，直流电网已成为世界各国电力系统发展的重要方向，而高压直流开断技术是迫切需要解决的关键问题。

2018年，本团队研制了±10kV机械式直流断路器，开断电流10kA，开断时间小于3ms。该产品在国家智能电网输配电设备质检中心（广东）通过了短路开断试验，这也是国内机械式直流断路器首次采用低频发电机进行的高压直流短路开断试验，与常规的LC源试验相比，具有与实际直流系统更强的等效性。该产品已在世界规模最大多端交直流混合柔性配网互联工程（国家能源局首批支持能源消费革命的城市-园区双级“互联网+”智慧能源示范工程物理层项目）中成功投运。这是国际上机械式直流断路器在交直流混合柔性配网中的首次工程应用。

该产品与常规的LC源试验相比，具有与实际直流系统更强的等效性。

柔性直流输电是解决风电等可再生能源高效开发利用的重要途径，作为新一代电网技术，直流电网已成为世界各国电力系统发展的重要方向，而高压直流开断技术是迫切需要解决的关键问题。基于强迫过零的机械式高压直流断路器具有通态损耗小、成本低等优势，在未来直流电网的发展中具有广阔的应用前景。

姓名: 史宗谦
职称: 教授 (博士生导师)
学位: 博士
单位: 西安交通大学电气工程学院 电器教研室

本团队承担的科研项目：

（1）国家自然科学基金智能电网联合基金重点项目：直流开断关键基础研究

（2）863课题：直流断路器关键技术研究

（3）国家自然科学基金杰出青年基金项目：开关电器电弧特性研究

（4）国家自然科学基金优秀青年基金项目：真空中放电等离子体特性研究

（5）国家自然科学基金项目：高速真空直流开断中的电弧特性及其控制机理

（6）国家自然科学基金项目：非均匀纵向磁场对真空电弧集聚现象抑制机理的研究

（7）国际热核聚变实验堆（ITER）计划专项：基于人工过零的超导线圈失超保护技术研究

本团队取得的主要相关成果：

（1）国家科技进步二等奖“开关电器大容量开断关键技术及应用”（2012）

（2）教育部自然科学一等奖“开关电弧等离子体特性和控制机理研究”（2010）

（3）发明专利：基于人工过零的双向直流开断电路及其开断方法

（4）发明专利：基于人工过零技术的混合式双向全负荷直流开断装置及其开断方法

（5）发明专利：电磁斥力系统和永磁系统相耦合的自适应操动机构

（6）软件著作权：高压真空直流开断仿真软件v1.0

（7）软件著作权：真空电弧阳极活动及其与弧柱作用仿真分析软件

（8）软件著作权：真空电弧仿真分析软件

技术成熟度：工程样机

本研究团队自2004年起就围绕直流开断中的关键问题，开展了基于强迫过零的真空直流开断技术研究，在直流开断技术领域已承担863课题、国家自然科学基金-国家电网公司智能电网联合基金项目、国际热核聚变实验堆（ITER）计划专项课题等重要科研项目。经过十余年的研究，本团队已掌握了机械式直流断路器拓扑结构及参数优化设计、开断过程仿真、电弧特性控制、控制系统设计，及高速操动机构设计等关键技术。

本团队研究成果也受到其他领域的关注。项目负责人作为首席科学家主持国际热核聚变实验堆（ITER）计划专项项目“磁约束聚变工程与技术关键问题研究”，将这一技术拓展到磁约束聚变领域。面向我国全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST），研制出3kV/25kA机械式失超保护开关。

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