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。

非超导型故障电流限制器的技术经济分析

从技术和经济两方向分析了不同类型的适用于超高压电网的非超导型故障电流限制器,推荐应用串联谐振式故障电流限制器;还针对几种不同类型的串联式故障电流限制器进行了分析,并介绍了一种新型的饱和电抗器型的串联式故障电流限制器。

基于高可靠性可控多级火花间隙的超高压无源故障电流限制器

为解决超高压电网短路电流水平过高的问题,笔者提出一种基于高可靠性可控多级火花间隙的超高压无源故障电流限制器。与现有超高压电网故障电流限制器相比,这种新型故障电流限制器具有更高的可靠性与动作速度的同时,可以大幅降低造价与运行维护成本,有助于大规模的推广应用。文中介绍了这种新型故障电流限制器的结构与工作原理,通过实验室样机进行的验证实验表明新型限流器能够在25μs内可靠动作;笔者还对这种新型故障电流限制器的控制策略进行了设计并对系统的时序和限流效果进行了分析。

串联谐振故障电流限制器在青海西宁地区超高压电网中的应用研究

加装串联谐振故障电流限制器是解决超高压电网短路电流超标的有效措施。分析了串联谐振故障电流限制器的基本原理及安装方案,通过公式推导计算,提出串联谐振故障电流限制器限流参数选择的解析法,为故障电流限制器参数选择提供理论支撑。研究青海西宁地区超高压电网中750 kV母线短路电流超标原因,计算加装故障电流限制器后母线短路电流水平,在此基础上提出限制青海西宁地区750 kV短路电流措施。研究成果可为青海750 kV电网限制短路电流提供借鉴。

基于快速开关的串联谐振型故障限流器的仿真

为限制电力系统短路电流,提出了一种开关作为电容器短路元件的串联谐振型故障电流限制器拓扑。以220kV单相线路为例,利用EMTP软件对这种限流器拓扑的动态工作特性进行仿真分析。提出了2种有效措施,以抑制电流转移过程由杂散振荡导致的电容支路高频过电流和过电压现象,仿真结果表明,在电容支路中串入电抗器比在快速开关支路中串入效果更佳。快速开关的合闸时间对限流效果至为关键,对此做了具体分析。结果指出,快速开关的合闸时间须足够短(10ms以内),才能有效实现故障限流。该故障限流器拓扑结构简单、响应速度快,其中的快速开关只进行快速合闸操作,不需要具备电流开断能力,易设计,造价低廉。

故障电流限制技术及其新进展

负荷中心大电源的投入和系统互联都会大大增加系统的短路电流。如果短路电流超标,则相应设备必须更换,这既需要昂贵的费用也需要较长的工期。故障电流限制器提供了另外一种解决方案。文章首先综述应用于中高压领域的故障电流限制技术;然后介绍成熟的和正在研究的比较有代表性的故障电流限制器,并重点突出基于晶闸管保护型串补的短路电流限制器;最后介绍华东500kV电网故障电流限制器示范工程,给出该工程采用的主电路和过电压保护措施,并展望故障电流限制器的发展方向。

非超导型故障电流限流器的展望

通过对现有国内外故障电流限制技术和产品进行综述与展望,分析了限流电抗器和故障电流限制器各自的特点,重点分析了超导故障电流限制器的类型。

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。

适用于两电平电压源型换流器的直流故障清除辅助拓扑

两电平电压源型换流器在35kV及以下电压等级输电场合具有较高的成本效率比,因此被广泛应用于风电并网等低压领域。但是,其不具备直流故障清除能力的特点,给电网设备安全造成了较大的影响。基于以上背景,文中提出了适用于两电平电压源型换流器的直流故障清除辅助拓扑。该辅助拓扑使用超导故障电流限制器,大幅降低了故障电流;基于电流谐振的思路,可实现在电流过零时将故障清除。采用该辅助拓扑的直流故障清除方案,相比于采用交流断路器的方案,具有清除时间短、故障电流小的优点;相比于采用直流断路器的方案,具有电压变化率小、成本低的优点。最后,在PSCAD/EMTDC中验证了所提辅助拓扑的正确性与有效性。

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。

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。

不失超型SFCL特性仿真分析

对不失超型SFCL限流时的线路电流变化曲线进行了理论分析和仿真计算 ,研究了其对节点测量阻抗和线路电流谐波特性的影响 ,并就动作电流对其特性的影响进行了详细分析。仿真计算结果表明 ,不失超型SFCL的阻抗虽然随着线路电流周期性变化 ,但对线路电流谐波特性的影响不大 ,完全可用于电力系统 ;