饱和铁心型高温超导限流器的计算

】阐述了饱和铁心型高温超导故障电流限制器（ＳＣＨＴＳＦＣＬ）的工作原理，推导出设计限流器参数的公式。采用（Ｂｉ，Ｂｂ）２２２３／Ａｇ带材，完成了１０ｋＷ／５００Ａ级故障限流器的设计。计算结果表明：该限流器无论结构尺寸和运行特性，还是对Ｂｉ系带材的要求，都是可行的。

饱和铁心型高温超导故障限流器仿真建模及短路特征研究

在建立饱和铁心型高温超导故障限流器(saturated iron-core type high temperature superconductive fault current limiters,SR-SFCL)电磁暂态仿真计算模型基础上,对电网发生短路故障后SR-SFCL一次绕组与励磁绕组的电流、电压过渡过程进行了定量计算,深入研究了一次绕组与励磁绕组电流、电压的特征和相互关系,分析了限流器对短路电流交流分量初始值、冲击电流和稳态短路电流的限制效果。研究指出:SR-SFCL对稳态短路电流具有很好的限制作用,充分发挥限流效果的关键是缩短励磁回路的灭磁时间,灭磁时间与一次电流、灭磁电阻取值等因素关系密切。

新型饱和铁心高温超导限流器的实验研究

饱和铁心型超导限流器的直流超导绕组中的直流影响短路故障电流的限流效果,研究发现,饱和铁心型超导限流器直流超导绕组中的直流还可以抑制谐波,并减少正常情况交流电流的波形畸变率。该文提出了一种新型饱和铁心高温超导限流器。新型饱和铁心高温超导限流器在正常工作情况下,两个固态开关SSTS处于闭合状态,直流超导绕组中的直流使饱和铁心型超导限流器处于饱和状态,限流器不会出现限流现象。在短路故障情况下,两个SSTS快速动作,断开限流器直流超导绕组中的直流,提高限流能力,同时使限流电阻快速串入超导限流器的交流回路限流,进一步提高限流效果。研究了该新型限流器的工作原理,分析限流参数的变化对其限流特性的影响。通过仿真和和实验研究发现,新型限流器的限流效果非常明显,并能实现线路重合闸,电网的稳态和暂态短路电流显著减少,电网电能质量和动态稳定性得到有效提高。

饱和铁心型高温超导故障限流器数学模型的分析与参数设计

首先对各种类型高温超导故障限流器(HTSCFCL)的优缺点做了简要的介绍,说明了饱和铁心型限流器的独特优点;对其数学模型进行了分析,并在此基础上推导出了这种限流器系统参数的设计公式;利用这些公式设计了一个限流器系统,并用电磁暂态仿真程序EMTP对其限流效果进行了验证和分析,结果证明推导出的公式是正确的,可以作为设计这种限流器系统的参考依据。

改进型饱和铁心高温超导限流器的实验研究

提出一种改进型饱和铁心高温超导限流器,其原副边绕组均采用超导绕组,在正常工作情况,没有限流现象。在短路故障情况,由于饱和铁心型高温超导限流器直流绕组中的直流电流影响限流能力,利用IGBT1快速断开直流电流以提高限流能力;同时断开限流器交流回路的IGBT2,使与之并联的限流电阻串入限流,提高了限流能力。研究了该限流器的工作原理,分析限流参数的变化对其限流特性的影响。仿真结果及实验结果表明,该限流器能抑制电力系统的谐波,具有明显的限流效果,能显著减少电力系统的暂态和稳态故障电流,实现线路重合闸,提高了电网电能质量和电力系统动态稳定性。

一种新的饱和铁心型高温超导故障限流器的设计方法

随着高温超导技术的发展及电力系统容量的增加 ,不久将来会有很多超导技术在电力系统中得到重要应用。其中高温超导故障限流器很可能成为最先在电力系统中得到应用的超导装置之一。为此介绍一种新的饱和铁心型高温超导限流器的工作原理 ,并给出了设计这种限流器各种参数的推导方法。

饱和铁心型高温超导故障限流器的仿真分析

给出了饱和铁心型高温超导故障限流器(HTSFCL)的结构模型,分析HTSFCL的原理,通过数学模型计算得到短路时的瞬态电流波形。利用磁路法和三维瞬态磁场-电路耦合法分别对瞬态过程进行仿真,并与样机试验结果进行对比。仿真结果验证了两种方法的正确性。针对短路时超导线圈过电压的问题,提出了使用磁屏蔽环的方法来改善。

饱和铁心型超导限流器的高温超导绕组绝缘

简要介绍了常用低温绝缘材料的性能参数和作为高温超导绕组绝缘的适用性。详细介绍了聚酰亚胺薄膜胶带作为高温超导绕组匝间绝缘的直流击穿试验,以及饱和铁心型超导限流器的高温超导绕组绝缘结构、制作工艺等。通过220k V饱和铁心型超导限流器的电气性能试验验证了高温超导绕组绝缘的可靠性,不仅能满足不同运行工况下的技术要求且有较大安全裕度。

新型饱和铁心型高温超导故障限流器等效电路和仿真分析

基于饱和铁心型高温超导故障限流器的基本工作原理,提出了一种新型高温超导故障限流器的铁心结构和交直流线圈配置方式。通过理论分析,介绍了新型结构的工作原理,建立其等效二端口电路模型,推导出电路模型的参数,分析了交流绕组在直流回路中产生的感应电流大小。结构限流器通过缩减偏置磁路的有效长度,降低偏置电流的大小。对新型高温超导故障限流器进行仿真分析,仿真结果表明,在系统正常运行时,结构限流器对交流回路电流的影响很小,在系统发生短路故障时,能够有效、快速地将短路电流限制在合理范围内。

饱和铁心型超导限流器的仿真设计方法

分析了饱和铁心超导限流器的工作原理,给出了其正常工作的电磁约束关系。介绍了利用 PSPICE 进行仿真设计的新方法,为优化产品结构参数、准确预估限流效果提供了有效途径,最后介绍了一个设计实例。

饱和铁心型超导限流器压敏电阻的实验

压敏电阻可抑制超导限流器断直流时产生的高压,同时加速直流励磁能量的释放以促使限流器交流侧快速退饱和,进入感性限流状态。为验证其保护和能量吸收作用,用NI采集卡、Labview以及其他电流电压传感器和可控的IGBT器件设计和制造了检测控制系统。对不同压敏电压等级的压敏电阻进行断直流的放电实验以验证其抑制电压的保护作用。结果表明:断直流时储存能量的释放是超导限流器产生高压的原因;励磁储能一定且压敏电阻通流量一定的条件下,压敏电压越大断直流产生的电压也越大,同时电流断开时间越小则能量释放时间越小。所得结果为设计更大容量的超导限流器,选择不同压敏电阻的压敏电压和通流量等级提供了实验和计算参考。

饱和铁心型超导限流器故障电流快速模式识别

分析了开断直流励磁以及断开速度对该类超导限流器限流效果的影响,指出短路故障电流需要快速识别,设计和制造了三相小样机和相应的基于Labview和NI板卡的实时检测控制系统。提取了短路故障电流的三个重要特征:电流实时幅值、电流变化率、故障时高电流变化率的持续时间,根据特征进行神经网络感知机模式分类,离线在Matlab环境下训练神经网络找出线性分类面,在NI板卡内部的FPGA上实现分类神经元,并综合采用阈值模糊化的方法,对故障进行复合决策,以提高辨识准确性和速度。对阈值法和复合决策法进行的比较实验,表明了该方法的有效性。

饱和铁芯型高温超导故障限流器漏磁场分析与等效磁路模型的建立

在分析饱和铁芯型高温超导故障限流器(Saturated iron-core superconducting fault current limiter,SISFCL)基本结构的基础上,建立由44个双饼组成的单螺管型超导绕组的限流器三维模型;利用三维有限元方法(Finite element method,FEM)计算限流器漏磁感应强度的大小和方向,得到了漏磁的分布特点;采用磁场分割的方法建立了考虑漏磁影响的SISFCL等效磁路模型;最后将仿真计算结果与实测结果进行对比,验证了所建立的等效磁路模型的有效性。

500 kV饱和铁心型超导故障限流器电磁暂态仿真

饱和铁心型超导限流器具有非线性的阻抗特性,接入500kV电网后产生的电磁暂态过程对于电网的安全稳定运行具有重要影响。根据该500kV超导限流器的单相三柱式铁心结构,采用磁路分解的方法,分析了限流器各主要电磁参数间的耦合关系,将复杂的磁路分析模型转化成等效电路模型,基于PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建了电磁暂态仿真模型。最后结合500kV电网参数和500kV超导限流器样机设计方案,通过具体实例分析了该限流器在稳态运行及不同故障条件下的暂态阻抗特性,结果与理论分析一致。

饱和铁心型超导限流器在柔直系统中的限流特性研究

饱和铁心型超导限流器是一种新型故障限流装置,在处理电力系统短路故障方面具有广阔应用前景。该限流器利用铁心的饱和特性,具有响应速度快、限流过程不失超等优点。但是,目前对于饱和铁心型超导限流器的研究主要集中在交流系统,对其在柔性直流输电系统中的应用效果及限流特性的研究较少。该文分析了饱和铁心型超导限流器在柔直系统中的限流机理,基于PSCAD/EMTDC,研究了限流器在基于模块化多电平换流器的柔性直流输电(MMC-HVDC)系统中的限流特性。结果表明,饱和铁心型限流器对柔直系统短路电流峰值具有很强的限制作用,但无法限制故障稳态电流值。最后,分析了励磁电流大小对铁心饱和状态及限流器限流效果的影响,明确了励磁电流的选取原则。

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。

主动型饱和铁心超导限流器限流阻抗特性与动态仿真

饱和铁心型超导限流器(SICSFCL)在高压、超高压大容量电网的短路限流技术上有着广阔的应用前景。早期设计的SICSFCL存在一些问题,始终没有得到进一步的发展。采用短路故障瞬间切断直流励磁电流的方法,变被动限流型SICSFCL为主动限流型SICSFCL,克服了以上不足。使用Matlab动态仿真并结合380 V/50 A限流器样机的试验结果,对主动限流型SICSFCL的短路电流限制特性进行了分析计算,得到SICSFCL阻抗的变化规律和计算方法。

主动式饱和铁心型超导限流器对超高压输电线路零序电流保护的影响

随着短路电流水平不断增加,传统的限流措施己经很难满足现代电力系统发展的需要。超导限流器是解决电网短路电流的有效措施之一。目前,天津220 k V超导限流器和昆明普吉35 k V超导限流器已经投入运行,500 k V高温超导限流器技术也进入样机研发阶段。500 k V超导限流器研制和挂网示范运行后,将取得在超高压等级超导限流技术的世界领先地位。本文对主动式饱和铁心型超导限流器的工作原理及其技术优点进行了详细介绍,针对其接入500k V超高压输电线路后对零序电流保护的影响进行了详细的分析论证,并在PSCAD/EM TDC仿真平台搭建相应的仿真模型,仿真结果良好的论证了理论分析。

饱和铁心型超导限流器研究进展

采用高温超导体制作的超导限流器可以通过超导态-正常态转变实现限流。超导限流器根据其阻抗性质,可以分为电阻型和电感型两类,其中电感型超导限流器包括饱和铁心型、桥路型和屏蔽型三类。本文主要介绍了饱和铁心型超导限流器的研究进展和示范应用,并对其应用前景进行了展望。

220kV饱和铁心型超导限流器绝缘设计

介绍220 k V SISFCL样机高压绝缘设计为密封在非金属玻璃钢油箱内的油纸绝缘结构,为满足稳态运行和限流性能其交流绕组匝数很少,这为主、纵绝缘的设计制造带来很大困难。根据相关标准对该样机进行工频耐压、雷电全波(截波)冲击耐受以及局部放电测量等型式试验,结果表明该绝缘设计满足相关标准技术要求。