串联谐振型故障限流器对开合空载线路过电压的影响

串联谐振型故障限流器的应用将改变系统自振频率,其对开合超高压空载线路操作过电压的影响有待深入研究。首先,仿真分析了安装故障限流器前后合闸空载输电线路末端过电压波形,理论计算了线路末端过电压自由分量振荡周期、工频分量和自由分量幅值与限流电抗的数学关系,定性总结了不同限流电抗对合闸空载输电线路末端过电压的影响规律。其次,考虑断路器电弧有无发生重燃,分别分析了安装故障限流器前后开断空载线路末端电压波形,得到了电弧重燃时过电压瞬时峰值、自由分量振荡周期与限流电抗的关系曲线。研究结果表明,随着限流电抗的增大,合闸过电压最大值保持不变,开断过电压最大值及开合过电压上升率均呈下降趋势,串联谐振型故障限流器的安装有利于超高压空载线路的开合。

基于PSCAD软件的串联谐振型故障限流器的仿真研究

采用串联谐振型故障限流器是解决电网短路电流超标问题的一种新技术手段。介绍了谐振型故障限流器的基本原理,用PSCAD软件建立模型对串联谐振型故障限流器在电网中的应用进行了仿真并对其拓扑结构进行了改进,仿真结果表明串联谐振型故障限流器能有效地限制短路电流水平。

串联谐振型高压故障限流器研究及应用进展述评

近年来,中国部分区域电网短路电流水平(特别是500 kV等级)显著增加,或逼近甚至超过设备遮断容量,制约系统安全可靠运行。相对于传统的被动式短路电流控制措施,故障电流限制器能够主动式地限制短路电流,是具有可观发展潜力的限制短路电流技术。笔者首先介绍了故障限流器的主要分类,其次调查分析了固态故障限流器研究和应用现状,重点展示了串联谐振型故障限流器的拓扑结构和工作原理。最后,针对该型限流器,从系统侧,讨论了安装位置确定、容量选择、布点优化、继电保护整定等外部应用技术问题,从装置侧,讨论了过电压分析、谐波分析和抑制、损耗分析及降损等内部核心技术问题,为中国故障限流器特别是串联谐振型高压故障限流器的深入研发与应用推广提供参考。

基于超高速开关和串联谐振的冗余保护型故障限流器

针对牵引供电系统供电安全可靠性要求高、短路电流冲击频繁的特点,提出一种具有冗余保护的故障限流器拓扑结构,通过互锁开关将设计的两个保护支路并联,在功能上二者均可单独实现故障电流的限制。其中保护支路I作为正常运行保护回路,采用双分裂电抗器并联电容器和电抗器构成并联谐振回路;保护支路II采用超高速开关与电抗器并联。正常情况下保护支路I投运,保护支路II热备,主控制器通过实时监测系统电流和保护支路I的状态控制保护支路II投切。样机测试表明,该限流器能够在断路器动作之前监测到故障电流并动作,在最大程度上起到了限流作用。

一种改进串联谐振型限流器

串联谐振型限流器(Series-Resonant type Fault Current Limiter,SRFCL)实现故障限流的关键是电容器的旁路(或短路)操作。本文通过引入双分裂电抗器,改变了电容器的旁路方法,实现了对串联谐振型限流器拓扑的改进。在理论上,分析了改进型串联谐振型限流器工作原理,并详细研究了限流过程中双分裂电抗器的电感变化特点。研究了电网稳态时双分裂电抗器绕组自感对限流电抗器和电容器的谐振关系的影响,和故障限流过程中绕组漏感对限流器的限流能力的调节作用和对电容器过流的抑制作用。通过建模仿真,分析了双分裂电抗器的漏感和电容器振荡电流的频率和幅值关系,研究了避雷器(MOV1和MOV2)残压与线路电流和电容器电流的关系。最后,在参数优化的基础上,设计和研制了一台400V改进型串联谐振型限流器样机,测试结果表明了双分裂电抗器能够提高串联谐振型限流器的可靠性和限流能力。

谐振型故障限流器阻抗特性仿真和参数优化

谐振型故障电流限制器是解决超高压电网短路电流超标方案之一。相对于其他限流器,谐振型能适应电网的各种复杂操作,在工程上具有可实现性。从谐振型主电路回路入手,建立阻抗模型,分析谐振型阻抗参数的影响因素,比较了谐振型与补偿型阻抗模型的异同。从限流角度,提出了抑制因子和谐振因子2个影响阻抗参数;在考虑限流器故障态模式下,从系统角度,提出了负补偿度概念,探讨了负补偿度与装置容量和输送功率的关系。在参数优化设计理论分析上,通过仿真计算,给出了参数优化范围。仿真结果表明,阻尼回路电气强度大大降低,限流器限流效果明显。

串联谐振型FCL对高压断路器开断短路故障的影响

基于串联谐振型故障限流器的等效分析模型,分别针对短路出线故障和近区故障,详细研究了限流电感及其并联杂散电容对短路电流、断路器瞬态恢复电压第一个峰值以及瞬态恢复电压上升率的影响,并综合以上指标得到了断路器苛刻度的变化规律。研究表明,选取合适的限流电感、采取合理的措施改变限流电感并联杂散电容能够有效地降低断路器的苛刻度,有利于断路器对短路故障的开断。

华东500kV电网串联谐振型故障电流限制器的保护配置

采用串联谐振型故障电流限制器(fault current limiter,FCL)是解决超高压电网短路电流超标问题的一种新技术手段。文章介绍了华东500kV电网FCL示范工程的选址和主要参数设计等基本情况,阐述了基于晶闸管保护串联电容器(TPSC)技术的FCL的基本原理和主体结构,以及FCL控制保护样机的系统结构和主要功能,详细描述了样机所采用的各类保护配置,并分析了FCL对系统继电保护的影响。对保护配置中最具代表性的线路过电流瞬时保护和金属氧化物限压器(MOV)过电流保护试验数据进行了分析,验证了FCL控制保护样机保护配置的合理性和实用性。

串联谐振型限流器主电路的设计

限流器面临的是故障电流工况,传统过电压保护技术不适合限流器装置.为了得出参数的合理范围,建立了阻抗模型,得出了限流指标与限流参数的函数关系.为了降低晶闸管阀电流应力水平,研究了保护装置换流过程,分析了故障状态下晶闸管阀的应力水平.对主电路结构进行了优化设计,提出了新型过电压保护电路方案.

串联谐振型短路限流器对次同步谐振影响的研究

介绍了串联谐振型短路限流器的结构、原理以及次同步谐振的机理。以广东电网2015年丰大、丰小、枯大3种运行方式的规划数据作为研究对象,采用状态空间分析法分析了在典型电厂电力送出线路上加装串联谐振型短路限流器对发电机组次同步谐振特性的影响,计算系统次同步频率范围内的特征值,并以此分析系统的稳定性。结果表明,串联谐振型短路限流器会引发系统次同步谐振,在工程应用中应重点关注该问题。

两级式串联补偿型故障限流器

针对传统故障限流器运行效率低、限流效果差等问题,设计了一种两级式串联补偿型故障限流器。通过滞环控制方式控制直流励磁电流,从而快速调节限流器输出阻抗,在电网正常运行时对电网进行动态串联补偿,在发生接地故障时实现两级式限流。利用MATLAB/Simulink软件平台搭建系统仿真模型。仿真结果表明,两级式串联补偿型故障限流器具有良好的补偿效果及限流能力。

两种经济型故障限流器的工作特性比较

为降低大容量输电系统的短路电流水平,提出一种基于饱和电抗器的串联谐振式故障限流器。通过仿真,分析了暂态限流特性,并与基于ZnO避雷器的串联谐振式限流器进行比较。获取饱和电抗器式限流器的较好工作特性需要铁芯磁滞回线、电容器与串联电抗器参数之间的优化配合,关键是降低电容器的过电压。而ZnO避雷器式限流器易于限制电容器的过电压,但短路电流水平限制较低时,会导致串联电抗器上较高的过电压,因此一般不应选取过大的串联电抗器值。由于技术经济性好、结构简单、可靠性高等优点,这两种故障限流器可望在电网中较早获得应用。

超高压电网串联谐振型短路电流限制器关键技术

串联谐振型短路电流限制器是目前解决超高压电网短路电流水平超标的一种有效手段,电容器组旁路装置的性能与限流深度是串联谐振型短路电流限制器研究中的2个关键技术问题。结合前人的工作,针对这2个技术问题进行了研究,提出了新型串联电容器组旁路装置以及可变阻抗电抗器,可以有效提高超高压电网串联谐振型短路电流限制器的限流效果。对超高压电网短路电流限制器的研究现状进行综述,对串联谐振型限流器的2个关键技术问题——电容器组旁路装置与限流深度进行了分析,介绍了新型串联电容器组旁路装置的原理、结构并对其性能进行了分析。新型旁路装置在可靠性、动作速度、通流能力以及经济性方面都有很高的性能。介绍了可变阻抗限流电抗器的原理、结构并进行了验证性试验,经试验验证阻抗可提高100倍以上。

ZnO避雷器式故障限流器的实用拓扑设计

为限制短路故障电流的增大,基于常规设备的故障电流限制器有望在电力系统中首先获得实用。针对ZnO避雷器式故障限流器中M OA吸能过大的问题,提出了一种由电容器、带中间抽头的串联电抗器、ZnO避雷器、可控间隙以及旁路开关组成的新型电路拓扑,以降低对避雷器暂态吸能能力的要求,并改善限流器的动态特性。文中给出了新型限流拓扑中各个元件参数的优化设计原则,并通过对110 kV系统短路故障的仿真分析,验证了新型限流拓扑设计的有效性。

基于限流器本体信号的短路故障快速识别方法

短路故障快速识别是串联谐振型限流器控制策略的重要环节。文章利用限流器谐振元件电压差在短路故障时会发生突变的机理,提出谐振电压差识别方法。从合闸角和故障距离等参数角度分析了识别方法的时间特性,搭建了基于可编程技术的触发系统,用模型实验验证了所提方法的快速性。仿真结果表明谐振电压差法响应速度快,而且不受故障参数变化的影响,但会受到断路器开闭操作的干扰,因此谐振电压差法需和短路电流瞬时值法相互配合。模型实验表明谐振电压差法能在1 ms内发出故障判据信号,从而能极大地提高限流器工作的快速性。

含冗余保护的超高速故障限流器设计与试验研究

针对牵引供电系统短路电流冲击频繁的特点,设计了一种基于超高速开关、具有冗余保护功能的故障限流器。其中超高速开关和限流电抗器构成保护主电路Ⅰ,而双分裂电抗器、并联电容器和电抗器组成的并联谐振回路为冗余保护电路Ⅱ。二者之间通过互锁开关并联,在功能上均可单独实现故障限流的功能。正常情况下保护主电路Ⅰ运行,冗余保护电路Ⅱ热备,主控制器通过实时监测系统电流和保护支路Ⅰ的状态控制保护支路Ⅱ投切。在此基础上,研制了故障限流器样机,并对其构成关键部件功能进行了分析。最后,通过故障限流器仿真与现场试验分析验证了该样机的可靠性。结果表明该限流器能够在断路器动作之前检测到故障电流并动作,在最大程度上起到了限流作用。

限流器晶闸管阀自触发保护动作电压阈值设计

为提高串联谐振型故障限流器(series resonant fault current limiter,SRFCL)旁路电路的可靠性,减小谐振电容的氧化锌避雷器(MOV)能量消耗,研究了晶闸管阀自触发保护动作电压阈值设计方法。限流器控制器失灵是最恶劣的故障态,只能依赖晶闸管阀自触发保护即击穿二极管触发晶闸管(break over diode,BOD)。设计了BOD动作时序,从动作时间和避雷器能耗角度分析阈值影响因素。BOD动作电压阈值决定了晶闸管阀过电压保护水平和触发时间。电压阈值设置低,BOD保护会和保护判据竞争;电压阈值设置高,避雷器能耗水平会提高。以华东电网限流器示范工程为背景,建立限流器仿真模型,通过大量仿真计算,总结了电压阈值变化对避雷器能耗水平影响规律,提出了电压阈值设计指标。研究结果对工程设计具有指导意义。

固态限流器发展综述

本文概括了国内外现有固态限流器发展情况,详细介绍了串联开关型及桥式固态限流器工作原理及其演变过程,对不同的拓扑进行了对比,总结了两类拓扑各自的优缺点及未来的发展趋势。

超高压电网故障电流限制器示范应用

介绍了超高压电网故障电流限制器关键技术与示范工程项目的研究及其在华东电网中的实施过程,重点阐述了项目前期研究、设备研制、工程实施等多个环节的关键技术,总结了项目成果及其实施经验,以期为今后成果的推广应用提供借鉴。

超高压电网故障电流限制器在电网中的应用评价

随着电网的发展,短路电流超标成为限制电网发展的瓶颈。采用串联谐振型故障电流限制器正常运行时对电网没有影响,而在电网故障时,可以快速启动,将系统短路电流限制到安全数值以下。描述了安装在瓶窑-仁和线路上的我国首套故障电流限制器的原理、结构及实际系统人工短路试验情况,分析了其性能及动作结果,并提出了改进建议。