35kV超导限流器的电网三相短路试验及其限流效果分析

超导限流器技术能实现低损耗通流和高效率限流,是一种非常好的短路电流限制手段。云南电网公司、北京云电英纳公司研制成功的35 kV超导限流器,是目前世界上电压等级最高的,已在云南普吉变电站并网运行,并在2009年7月通过了实际电网的三相短路试验。介绍了该次三相短路试验中,与35 kV SIC-SFCL的限流效果相关的试验结果与分析。当金属短路电流在7.0 kA时,经SFCL限流后短路电流为5.59～5.93 kA,限流百分比平均值为82%;当短路电流为21.37 kA时,经SFCL限流后短路电流为14.66 kA,限流百分比为68%。分析显示,SIC-SFCL理论的限流百分比与试验限流结果符合性很好,验证了限流设计方法的正确性。

35kV超导限流器限流效果分析

介绍了35kV超导限流器三相短路试验中的限流效果,并根据电网运行需求主动调节自身阻抗,达到稳态低损耗运行,故障态时阻抗变大限制短路电流的效果。

变压器型故障限流器限流效果研究

介绍了变压器型故障限流器的基本原理,该限流器由电容器及二次侧带放电间隙的并联变压器组成。通过分析该故障限流器在抑制短路电流过程中的稳态特性,定量地描述了它的限流效果。研究该故障限流器在限流过程中的工作条件,利用PSCAD软件建立仿真模型,对该故障限流器在500 kV超高压输电系统中的应用进行仿真。为了验证该故障限流器的限流效果,给出了实用可行的短路实验电路,分别就未装设和装设模拟限流器情况进行了短路实验。结果显示,该故障限流器具有较好的限流效果,能够作为一种有效的保护设备限制电力系统的短路电流。

基于MATLAB环境下的FCL限流效果仿真分析

加装故障电流限制器正在成为当下解决系统短路电流问题的一种新手段。本文结合国网公司示范性工程在500kV瓶窑变电站现场已加装的故障电流限制器,基于MATLAB仿真软件和加装FCL的瓶和5411线路,综合比较得出当前运行中的FCL限流效果情况,为进一步研究和推广FCL提供一定的帮助。

饱和铁心型桥式故障限流器的性能参数设计与实验

为解决系统短路电流过大、传统饱和铁心型故障限流器限流效果和经济性不理想等问题,提出一种饱和铁心桥式故障限流器(BSFCL)。相比传统饱和铁心型故障限流器,该限流器采用桥式结构,可有效减小限流器的体积和成本;通过外加限流电感,有效提高了限流器的限流效果。首先分析饱和铁心型桥式故障限流器的工作原理,然后建立限流器的磁路模型,并对限流器性能参数进行详细分析和设计。在此基础上,基于Ansoft建立饱和铁心型桥式故障限流器的场路耦合仿真模型,通过仿真说明其工作原理和良好的性能,并分析不同参数对限流器限流效果的影响。最后研制了一台220V/20A饱和铁心型桥式故障限流器实验样机,实验结果验证了所提结构和方法的有效性。

基于自收缩效应液态金属限流器的研究

针对基于自收缩效应的液态金属限流器(LMCL)进行了限流特性的试验研究,得到了不同预期短路电流下的限流效果。试验结果表明,预期短路电流越大,限流效果越明显,在预期短路电流峰值为20 kA,电流上升率为10 A/μs的情况下,LMCL能够在1 ms内自动起弧,并通过快速上升的电弧电压迅速将短路电流限制在12 kA。

超导限流器类型和材料对限流特性的影响

在主动式短路电流控制措施中,超导故障限流器因其特殊的物理特性,具有可观的发展潜力。分析了YBCO和Bi-2212超导材料的电流密度、临界电流、温度等参数之间的关系,并结合电阻型和变压器型限流器的基本原理,借助PSCAD/EMTDC的自定义建模功能,建立了这两类超导材料对应的电阻型和变压器型限流器的自定义模型。在一个220 kV简化系统中进行测试,验证了该自定义模型的有效性。通过对仿真结果的对比分析,从响应速度、限流效果等方面讨论了限流器类型、超导材料对限流性能的影响。

一种基于快速开关的新型故障限流器研究

为使电网日益增长的短路电流得到有效限制,提出一种基于快速开关的新型故障限流器(fast switch fault current limiter,FSFCL)。分析介绍了FSFCL的拓扑结构、原理及关键技术,深入研究了FSFCL在电网中的限流原理,利用MATLAB/Simulink仿真软件验证了其限流效果,并采用PSASP仿真验证了FSFCL接入电网后的暂态稳定性。仿真结果表明:FSFCL对短路故障产生的大电流和电压降落问题限制效果显著,且FSFCL安装后系统的暂态稳定性有所提升。

一种基于饱和铁心型超导限流器的混合直流限流电路的研究

基于电压源型换流器的高压直流输电系统的故障电流幅值大、上升速度快,现有直流断路器的故障电流开断容量和开断速度受到很大挑战。提出一种基于饱和铁心型超导限流器的混合直流限流电路,利用饱和铁心型超导限流器及限流电阻共同作用实现阻感复合限流,并借助吸能电阻达到加速故障电流清除、缓解直流断路器开断压力的目的。根据直流故障暂态特性,结合该混合直流限流电路与混合式直流断路器的配合策略,分阶段对该混合直流限流电路的工作原理进行理论解析。通过数学推导给出所提混合直流限流电路的参数设计原则。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台中对所提混合直流限流电路的原理正确性和功能有效性进行验证。结果表明,所提混合直流限流电路能有效抑制故障电流、缩短故障线路隔离时间、减少避雷器吸能并能实现饱和铁心型超导限流器快速恢复。

基于ATP-EMTP的高压快速开关应用仿真分析

为了更好地利用快速开关解决短路电流超标等问题,以甘肃电网某330 kV变电站110 kV母线发生三相短路接地故障为算例,分析比较了变电站不同关键节点应用快速开关对短路电流的抑制效果以及出线电压的波动情况。仿真结果表明:母线分段和母联处应用快速开关能够显著降低短路电流峰值,并且对用户供电可靠性影响较小。

基于暂态能量流的模块化多电平高压直流电网接地优化配置

对于采用架空线的基于模块化多电平换流器的高压直流(MMC-HVDC)电网,直流侧接地短路故障发生率高,严重危害电网安全。在各类影响因素中,接地方式对故障电流演化影响明显。该文从系统的宏观能量转移与耗散的角度提出了基于暂态能量流(TEF)分析的接地参数优化方法,对接地电阻、电抗参数及接地点位置等因素对MMC-HVDC电网直流短路故障电流的演化影响进行了分析。该方法以TEF抑制率和抑制效率为优化目标,以直流电网中接地阻抗参数取值、接地点为优化变量,同时考虑了中性线电抗和故障点的影响。该文选取四端双极MMCHVDC电网中的直流单极接地故障(PTGF)算例,基于PSCAD/EMTDC搭建了仿真模型进行分析和优化。仿真结果表明该参数优化方法能有效地指导接地参数的设计,抑制直流故障电流和健全极过电压。

采用异步联网限制短路电流的实际应用和分析

500 k V主网短路电流超标问题已成为广东电网近年来运行最突出的问题之一。现有的运行措施可将超标站点短路电流暂时降低至安全水平,但电网整体的短路电流水平仍较高,且牺牲了部分系统安全可靠性,从长远来看通过直流背靠背异步互联限制短路电流是可行的解决办法。以2018年广东500 k V电网为研究对象,建立直流背靠背异步联网模型,从短路电流限制效果、系统可靠性等方面进行仿真计算,并与传统运行措施进行对比,可以得出,采用直流背靠背异步互联措施具有更好的限流效果和更高的安全可靠性,验证了该方案在短路电流限制方面的有效性和优越性。

基于快速开关的某化工企业电气系统优化方案及应用

某化工企业6k V电气系统存在短路电流严重超标的问题,从系统概况、存在问题、经济效益、实施效果等层面分析,采用常规的串联限流电抗器、新建升压站、更换开关柜等解决方案都不适用。采用基于快速开关的无损耗深度限流装置和母线电压快速恢复装置的优化方案,并经实际运行表明,解决了系统短路电流严重超标的问题,保证了系统中开关的安全可靠运行,避免了敏感性负荷出现大面积停机、跳闸和停产的现象,具有很高的投资回报率。