高压直流故障电流限制器热接触分析

高压直流故障电流限制器HVDCFCL(High Voltage Direct Current Fault Current Limiter)在环境特殊的先进实验超导托卡马克EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak)核聚变实验装置,对电气故障敏感的离子源系统上起到了有力的保护作用。HVDCFCL装置在离子源长脉冲工作状态下的散热性能是系统可靠性的一个重要因素,基于简化装置的铁芯叠片层进行热接触分析,利用ANSYS接触单元模拟接触热阻,提出一种将接触热阻引入散热性能分析过程方法。结果表明离子源长脉冲运行状态下的HVDCFCL装置,在接触热阻的作用下,接触界面的热流通量发生明显变化,而接触热阻的大小则与热流方向、材料的热导率相关,此外,由于受接触热阻的影响,在铁芯叠片的内侧接触面上温度变化明显。

基于模块化多电平换流器的高压直流系统直流侧故障限流技术研究

基于模块化多电平换流器的高压直流输电技术迅速发展,直流侧短路故障电流的限制与开断困难等问题已然成为研究热点。故障限流技术能够快速限制短路电流的峰值与上升率,为直流断路器的快速隔离提供有利条件。在现有混合式直流断路器基础上,提出2种快速限流的技术方案:新型直流故障限制器与直流断路器配合方案、结合限流电路的混合直流断路器方案。通过限流电感实现故障初期对故障电流上升率的抑制、限流电阻和电容在故障过程中快速投入以及电感限流回路与电容放电回路引入,使得故障电流峰值降低,直流断路器中避雷器的耗能压力继而减小,最终实现直流侧故障电流的快速清除。最后,利用PSCAD/EMTDC仿真验证方案的可行性。研究结果表明,所提2种方案能够大幅度减小故障电流峰值、降低避雷器耗能以及实现直流断路器安全可靠分断。

基于限流器和断路器配合的柔性直流输电故障保护策略

由于柔性直流电网具有低阻尼的特点,直流侧发生短路后故障电流上升速度极快。若不能限制电流上升速率、及时切除故障,会造成设备损坏,同时将会造成换流站闭锁,影响供电可靠性。本文通过分析直流系统故障清除条件,提出了基于电阻型超导限流器和混合式直流断路器配合的故障处理策略。参考实际工程参数,在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了双端伪双极VSC-HVDC系统,验证了所提保护策略能够在发生极间短路故障时快速隔离故障线路,并实现换流站的故障穿越,对故障清除后系统恢复具有积极意义。

高压直流故障电流限制器的研制

高压直流故障电流限制器HVDCFCL(High Voltage Direct Current Fault Current Limiter)在环境特殊的先进实验超导托卡马克EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak)核聚变实验装置,尤其是一些对电气故障敏感的关键设备上起到了有力的保护作用。为设计高可靠性的HVDCFCL装置,在Fink、Baker和Owren(F-B-O)原设计模型等效时变电阻忽略并联电感模型基础上,给出了限制器铁芯叠片内层部分完全饱和的分析方法。建立了考虑等效并联电阻与电感的仿真模型。利用其结构约束条件,设计完成的新模型测试结果表明,当最内层铁芯叠片未完全饱和时,实测测试结果与理论分析结果基本吻合;在电压等级较高时,随着铁芯叠片饱和度逐渐升高,吻合度随之降低,此时考虑并联电感效应的仿真波形与实测波形有较好的吻合。改进了F-B-O高压直流故障电流限制器设计方法,并给出了相关仿真方案,仿真结果验证其能将故障电流限制在400A以内。