500 kV限流器接入对南网系统过电压的影响分析

串联限流电抗器能有效限制500 kV电压等级的短路电流,但其接入系统后会影响系统的过电压水平,需要进一步进行安全校验。以广南站500 kV/90 kA限流器示范工程为背景,利用电磁暂态仿真软件EMTP研究500 kV限流电抗器自身的过电压以及限流电抗器接入后对系统的工频过电压、操作过电压、线路断路器的暂态恢复电压,以保证系统与设备的安全运行。结果表明,无论是否采用限流电抗器,顺德-广南500 kV线路无故障甩负荷和单相故障切负荷时的工频过电压均在允许的范围内;500 kV限流电抗器接入后的顺德-广南500 kV线路合闸操作过电压未超过标准允许范围,变电站及限抗站金属氧化物避雷器MOA能耗及电流与其设计参数相比有很大的裕度。

混合直流系统中基于平波电抗器与限流电抗器参数优化的限流策略

直流线路正常运行过程中,平波电抗器可以减小电流纹波。当直流线路发生故障时,限流电抗器的快速投入可以抑制故障电流的上升速度。因此,考虑限流电抗器与平波电抗器的协同,不仅可以抑制故障电流的上升速度,而且能够降低直流断路器的切断容量。然而,受到投资成本和系统动态特性的制约,平波电抗器与限流电抗器的电感容量需要保持在合理的范围内。因此,对直流输电系统中平波电抗器和限流电抗器的容量进行优化配置,在保证限流能力的同时降低投资是十分有意义的。首先,建立了交直流混联系统的故障等效模型,并分析直流线路发生双极性短路时两端故障电流的特性。其次,建立了平波电抗器和限流电抗器的优化配置数学模型。最后,基于MATLAB仿真试验对所提限流策略进行了验证。

变压器用内置限流电抗器的磁结构优化

关于变压器内置限流电抗器的优化设计,研究其旁轭作用及饱和阻抗是两个关键环节。本文作者利用有限元仿真研究并总结了旁轭高度与阻抗和磁通的关系,以及上、下轭高度的改变在过电流下的阻抗变化及磁通分布规律。结果表明,旁轭为磁场法向边界,对阻抗有一定的影响,无旁轭电抗器需要在设计中修正阻抗影响;另外过电流下上下轭会发生饱和,但电抗器阻抗相当稳定,未发生明显波动。最后,总结出两种优化思路可以提高内置限流电抗器的经济性。

750 kV母线短路电流研究及其抑制方法新探索

常规的750/330 kV短路电流控制措施包括热备用机组、热备用线路、电磁环网解环等,但是随着青海电网近年负荷及清洁能源的快速增长,电网结构连接日益紧密,现有750 kV母线开关遮断能力及常规抑制措施渐渐无法满足运行需求,开展抑制短路电流新技术的研究已迫在眉睫。研究750 kV母线短路电流理论计算方法,针对其分支短路电流提出适应实际运行的短路电流抑制方法和最大出线回数指导建议;提出基于快速开关的方法抑制短路电流,将短路电流贡献最大的分支线路边开关更换为快速开关,故障后20 ms内断开边开关以实现快速出串运行,可保证故障前全接线运行,无需牺牲系统可靠性来控制系统短路电流,为快速开关在750 kV电压等级电网的工程应用奠定基础。

低压直流配电系统极间短路故障分析与保护

针对经电压源型变换器与大电网互联的低压直流配电系统,系统配置限流电抗器与直流断路器,利用电源侧限流电抗器两端电压比以及负荷侧表观电阻值,提出一种直流线路短路故障保护方法。首先,确立了实用型辐射状低压直流配电系统结构,分析系统直流侧短路故障电流的产生机理。然后分析了故障时电源侧限流电抗器电压比及负荷侧表观电阻值,并据此提出故障保护判据。用Matlab/Simulink软件对低压直流配电系统进行建模,仿真验证了保护方法的快速性、选择性、可靠性,且大部分保护范围内仅需要单端电气量即可识别故障。

干式空心限流电抗器匝间短路故障及在线监测研究

干式空心限流电抗器是应用在电力设备中的主要元器件,确定其故障模式和在线监测技术对于确保设备的安全性至关重要。本文搭建了干式空心限流电抗器匝间短路故障与在线监测系统,并设计了其系统架构。为了能够更好地识别干式空心限流电抗器匝间短路故障,本文提供了数据驱动和知识库两种技术路径,并对比了其优劣。

500 kV在运主变压器抗短路电流能力不足的治理方案

针对500 kV长寿变电站主变抗短路电流能力不足的问题,分析主变抗短路电流能力提升的不同方法。分析限流电抗器阻抗值确定的原则,结合站内电气布置,采用在主变低压侧汇流前加装干式限流电抗器,结合低压侧连接导体绝缘化的处理方案。仿真计算表明加装限流电抗器后,低压侧电压波动不影响站内设备运行,无功补偿容量小幅偏差的影响可控。结果表明:该方案为一种经济而可靠的主变抗短路能力不足治理方案。

电力系统中的变压器抗短路措施应用

阐述提升变压器抗短路能力的优化措施,电网扩充导致的系统抗阻下降的应对措施,包括优化电网结构和运行方式、安装限流电抗器、增强设备运维的技术保障。

零损耗深度限流装置在多晶硅行业节能优化中的应用

电网规模的扩大进一步提高了电网整体短路电流水平,尤其是高耗能的多晶硅行业,需要一种技术成熟、经济、可靠、节能环保的限制短路电流解决方案,确保电力系统设备的安全可靠运行,且满足“节能减排”的“绿色”环保要求及碳达峰和碳中和的两碳目标。本文针对电力系统部分变压器抗短路能力不足、变压器容量大导致短路电流超标问题,从技术成熟度、经济效益、节能效果等角度,分析比较了几种常用的短路电流治理措施和解决方案,提出了一种基于涡流驱动机构的“高速开关技术”和提前预判断的“快速识别技术”,并联深度限流电抗器的零损耗深度限流的节能优化解决方案,弥补了限流电抗器和高阻抗变压器能耗高、噪音大、发热严重等不足。

220 kV分裂电抗型超导限流器的仿真与优化设计

输电网的短路故障电流大、危害范围广,实现高压电网的短路故障限流有非常重要的意义。为了降低超导限流器的制造成本和提高其限流能力,提出了一种分裂电抗型超导限流器拓扑,进行了限流原理理论分析和建模方法的研究。针对220 k V输电网,建立了系统仿真模型,开展了限流器的参数优化方法研究和限流特性分析。并进行了电阻型超导限流单元和分裂电抗器的优化设计。研究结果表明:分裂电抗型超导限流器能够降低超导带材的使用量,提高超导限流器的限流能力和运行可靠性,为220 k V/1.5 k A示范样机的研制奠定了基础。

一体化集成变阻抗节能变压器的研究

随着电网规模的发展、电力负荷水平的持续攀升,短路电流不断增大,严重影响电力变压器的安全运行。为此,提出了一种新型的变阻抗节能变压器技术,该技术将高阻抗变压器和限流电抗器这2种常用的限制电力变压器短路电流方法的优点结合起来。首先介绍了变阻抗变压器的工作原理,然后对限流电抗器的设计、快速开关开断技术、变压器短路电流的限流效果、暂态过电压分析和变阻抗变压器的继电保护方案等实现变阻抗节能变压器的关键技术进行了详细阐述。研究结果表明,所提出的变阻抗变压器实现了快速开关型限流装置与变压器的一体化设计以及阻抗的自主调节,降低了短路电流对变压器的冲击及损耗。

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。

新型磁控式故障限流器

提出一种新型磁控式故障限流器,它由电流源提供直流电流,并采用晶闸管导通切断直流电流。阐述了新型磁控式故障限流器的基本工作原理与基本结构。设计了一台220 V的新型磁控式故障限流器实验样机,对样机的性能进行了测试。测试结果表明:电力系统正常运行时,磁控式故障限流器对电力系统正常输电能力影响较小;电力系统发生短路故障时,磁控式故障限流器可以用20 ms左右的时间把短路电流减小至危害较小的程度。

变阻抗节能变压器的动热稳定性能研究

以110/38.5/10.5 kV,63 000 kVA三绕组变压器为例,提出将限流电抗器与快速开关并联后串入变压器高压绕组的变阻抗变压器。建立Pscad短路仿真模型,发生短路故障时通过快速开关控制限流电抗器的投切实现限流;分析了变压器中压绕组出口三相对称短路时限流电抗器的限流效果。建立了变压器绕组轴向振动的"质量弹簧系统",用以分析变压器绕组在轴向短路力作用下的轴向动态过程,可得绕组的动态位移、动态力、弯曲应力。基于二维轴对称磁—热—流耦合场有限元模型,计算变压器绕组温升。对比分析限流电抗器投入与否2种情况下短路动、热性能,结果表明:投入限流电抗器变压器可降低短路电动力冲击和短路温升,变阻抗变压器的动热性能均优于传统的变压器。

基于VSC的直流配电网限流电抗器位置和参数优化配置方法

直流配电系统发生故障后故障电流快速上升,通过安装故障限流装置能有效降低故障电流上升的速率,减小故障电流的峰值,保护系统中的电力电子装置。基于电压源型换流器构建双端柔性直流配电网模型,分析直流配电系统发生极间短路故障的故障原理和故障特征,研究限流电抗器在不同接入位置的限流原理和效果。考虑到换流器耐流特性、保护装置及断路器动作特性,提出基于限流电抗器的故障限流位置和参数优化配置方法,并通过PSCAD/EMTDC平台进行仿真优化,从而确定故障限流电抗器的最优配置方案。

煤矿下井电缆短路故障限流方法研究

介绍了大容量高速开关FSR的工作原理及结构,论述了将FSR并联在电抗器两端串接于煤矿下井电缆线路中的限流方法。通过分析其动作时序与EMTP/ATP仿真模型,对煤矿供电系统正常及短路时线路电流、电压变化过程进行了深入研究。EMTP/ATP仿真结果表明,采用该方法既可有效限制短路电流水平,又能减小限流电抗器在线路正常工作情况下的能耗损失。

高压故障限流器系统应用研究及研制

随着中国电网容量不断提升,短路电流超标问题日益严重。文中以西北某变电站为例,首先分析了220 kV母线三相短路故障下各支路的短路电流分布情况,据此提出了3种不同的短路电流限制方案,并对方案的优缺点进行了比对分析。然后搭建了变电站周边电网的电磁暂态仿真模型,分析了短路电流抑制效果,提出了FCL故障动作及重合的控制策略原则,并定量校核了系统暂稳态性能、继电保护动作行为的影响。最后根据系统仿真得出来的短路电流、暂态过电压等结果,进行了FCL快速开关、限流电抗器及控制装置设计。研究结果表明,FCL能够有效将220 kV母线三相短路电流限制到51.27 kA,限流幅度达18.6%;加装FCL后不会影响系统稳态潮流分布和暂态系统稳定;FCL动作对继电保护影响整体可控。通过RTDS动模试验验证了定量分析的正确性;FCL快速开关采用2个72.5 kV断口串联冗余设计,提高了设备可靠性;限流电抗器按照短时耐受电流设计,可大幅降低成本和占地;控制装置故障检测判断时间小于3 ms,保证了限流保护动作的准确性与及时性。现场人工接地短路试验表明,所设计的FCL整体起效时间9.2 ms,电流限制效果显著,且未对系统稳定性、继电保护等产生不利影响。

不同接入方式下限流电抗器参数计算方法研究

为了限制短路电流水平,电力系统中多采用线路中串联限流电抗器的方法来限制短路电流,限流电抗的参数直接影响到短路电流水平。通过计算系统需要接入的电抗值,选择合适的电抗器参数,可以使短路电流保持在供电系统能够接受的范围。针对电力系统中限流电抗器的两种不同接入方式,对包含限流电抗器的配电网短路过程进行分析,根据不同接入方式下系统短路暂态过程中电流变化规律,结合故障时系统能够承受的最大电流水平,计算出限流电抗器需要提供的阻抗值,推导出限流电抗器参数阻抗值选择计算方法。结果表明在不同接入方式下,所需接入的电抗值不同,经故障限流器接入时,电抗器接入系统时间滞后于短路发生时间,因此为了获得相同的限流效果,需要选择阻抗值更高的限流电抗器。

750kV乌北片区电网短路电流现状及改进措施

由于电源大规模投运,750 kV乌北变电站短路电流水平严重超过了断路器额定开断能力。针对750 kV乌北变电站220 kV侧短路电流严重超标的问题,分别从电网运行方式调整、发电厂升压站采用高阻抗变压器、加装限流电抗器及变电站中性点加装限流电抗器几个方面对短路电流下降情况进行了相关分析计算,但合理的网架结构和电源装机规模是解决短路电流超标问题的最根本途径,结合远期750 kV五家渠变电站的投运对乌北片区短路电流进行了预测。该分析结果对于合理规划750 kV片区电源容量,限制电网短路电流水平具有一定的参考价值。

限流电抗器在华北油田配电网中的应用仿真

结合华北油田配电网电压暂降实际情况,在PSASP平台上进行建模仿真。根据电网实际运行特点,以敏感母线为目标,通过加装限流电抗器来抑制电压暂降。仿真结果表明,短路故障发生时,限流电抗器能够维持敏感母线的电压水平,起到保护重要负荷的目的。与此同时,限流电抗器产生的电能损耗也不容忽视。