高温超导电缆在城市地下输电系统应用的可行性研究

大城市有可能最先采用商业化运行高温超导电缆 ,用于城市地下交流输电系统。其主要应用目标是用于地下电缆工程改造 ,利用现有排管以高温超导电缆取代现有的常导电缆 ,增加地下电缆传输容量以及采用高温超导电缆将巨大电能 (1GVA以上 )输入到城市负荷中心。采用常导电力电缆传输 1GVA以上的电能进入中心城区 ,输电电压一般要求为 5 0 0 k V。在城市中心区不可能建设 5 0 0 k V变电站。 5 0 0 k V电缆线路所需的 5 0 0 k V大长度电缆和相应附件 ,目前尚未研制开发。采用高温超导电缆将有可能降低输电电压等级 ,可以采用 2 2 0 k V高温超导电缆将 1GVA以上的电能输入到城市负荷中心 ,满足特大型城市负荷中心供电需求。采用 110 k V高温超导电缆 ,亦有可能传输 1GVA左右电能。本文通过对交流高温超导电缆系列设计计算对额定电压 35 k V、110 k V、2 2 0 k V的高温超导电缆 ,按不同传输电流 (或传输容量 ) ,以高温超导电缆的传输效率 (损耗与传输容量比 )、高温超导电缆外径限值和超导导体绕制结构限制条件 ,确定高温超导电缆适用性界定条件 ,提出城市地下输电、配电系统用高温超导电缆可行方案。     

城市配电环网中的高温超导轻型直流联络线方案研究

为了阐明在城市配网中综合应用高温超导直流电缆与轻型直流输电技术构成闭环运行模式的方案的可行性及优势,建立了基于电力系统计算机辅助设计/电磁暂态仿真程序PSCAD/EMTDC的系统仿真模型,并在此基础上仿真对于城市配网稳态与暂态特性的影响进行仿真,其中包括110 k V母线的电压幅值变化和110 k V变电站负荷的功率传输特性等。仿真结果表明,该方案不仅能够增加110 k V线路的供电冗余度,提升变电站110 k V母线的电压幅值,还能够在交流供电线路发生故障、故障被切除和系统恢复供电这一动态过程中,降低110 k V母线电压和负荷功率的振荡幅度和振荡时间。     

高温超导电缆交直流伏安特性测试与分析

为了研究高温超导电缆在直流和交流载流情况下伏安特性的变化规律,提出基于第二代YBCO高温超导体的冷绝缘超导电缆交直流伏安特性测试方法,搭建了伏安特性测试实验系统,通过对一根0.2m长,110k V/1.5k A高温超导电缆样缆的交直流伏安特性进行测试,获得了超导电缆在直流、30Hz、100Hz和工频载流下伏安特性变化规律。结果表明,超导电缆的直流伏安特性曲线呈现E-J指数关系,且失超变化清楚,而交流下当超导电缆通流值低于直流临界值时,交流伏安特性曲线变化平缓,之后随通流能力增加后该曲线呈逐渐上升趋势,超导电缆没有出现明确的失超变化点。研究结果对于开展超导电缆运行稳定性研究提供了较大的参考价值。     

电网故障电流冲击下高温超导变压器表征模型及其限流特性分析

城市负荷中心电网中逐渐增大的短路电流已经超过断路器的开断容量,成为威胁电网安全运行的主要问题。而具有故障限流特性的高温超导变压器不仅能提高城市变电站容量,还能限制短路电流,成为研究热点之一。针对一台25MV·A/110kV高温超导变压器,基于磁热耦合分析方法,对高温超导变压器中超导线圈的失超限流过程搭建理论分析模型,然后应用PSCAD/EMTDC与Matlab联合仿真法,建立含高温超导变压器的单机无穷大系统仿真模型,计算并比较在不同短路故障下的高温超导变压器限流运行暂态过程、限流波形变化规律及限流比,获得超导变压器在不同故障下的温升变化规律。发现超导变压器的限流率随故障电流幅值增加而逐渐增大,最大可达55.63%,温升值取决于限流比率。最后,绕制一个超导变压器模型线圈,测试该线圈的临界电流特性和大电流冲击下的失超阻抗变化规律,验证超导线圈的限流效果。研究结论可以为具有限流特性的超导变压器的设计与保护提供参考。     

电网运行方式(2) 地区电网运行方式安排

<正>1地区电网的特点1.1结构特点地区电网基本以220k V变电站为中心,环网建设,但为防止形成220/110k V电磁环网,110k V线路及变电站以辐射状的网络运行。地区电网110k V线路结构中"T"接形式较多,多数线路有一个及以上"T"接支路。地区电网设备的密集程度受城市范围影响密切,城市配网一般以道路为依托,形成纵横交错的网格型,多条线路沿相同路径架设,以满足供电能力的要求。     

电缆为主的10 kV配电网中性点经小电抗接地的可行性研究

城市配电网中电缆线路的大范围使用,导致10 k V配电系统的电容电流急剧增加,单相接地故障及其引起的相间短路故障也越来越多。近年来,中性点经小电抗接地方式在500 k V,220 k V及110 k V电压等级电网中取得了良好的应用。为了克服现有中压配电网中性点接地方式的问题,研究了电缆出线为主的10 k V配电网在中性点经小电抗接地方式下的故障特性,通过仿真和结果对比,提出了电缆为主的10 k V配电网中性点经小电抗接地的优势和可行性。     

35kV 2000A低温绝缘高温超导电力电缆示范工程

2013年12月9日,中国首条冷绝缘高温超导电缆系统在宝山钢铁股份有限公司投入实际供电线路,为二炼钢电炉进行供电。该超导电缆系统额定容量为120 MVA(额定电压35 k V,额定电流2000 A),长度50 m,三相超导材料均采用AMSC提供的二代高温超导带材,超导电缆系统采用高端智能控制与通讯技术,实现了无人电站的远程化控制。     

110kV线路零序电流保护误动原因分析及对策

徐州地区电网某220k V变电站一条110k V出线出口发生单相接地故障时导致多条110k V线路零序电流保护误动。故障线路单相接地时产生的零序电压造成该变电站其它非故障线路馈供的110k V变压器中性点放电间隙击穿,从而使非故障线路中流过反方向的零序短路电流是零序电流保护误动的原因。本文提出了110k V线路零序电流I、II保护增加方向元件,或者只使用零序电流末段保护的对策,并应用于徐州电网,取得了良好的运行效果。     

北京电网220 kV变电站主变低压无功补偿问题分析

随着城市建设的发展,北京电网线路电缆化率逐年提高,220 k V变电站低压侧电抗补偿高压侧电网充电功率的容量需求不断增大。本文针对北京电网220 k V站10 k V侧出线电压控制与大规模补偿高压侧线路充电功率的矛盾、220 k V变电站低压电抗器难于投入的实际问题,总结了北京电网220 k V变电站功能定位与特点以及无功平衡需求,建立仿真模型分析了主变低压电抗器投切组数与有载调压位置对变电站低压侧电压的影响,提出了北京电网220 k V变电站10 k V侧带出线主变低压侧感性无功补偿最大配置规模,并提出了问题解决措施,以期为城市电网规划设计提供借鉴。     

高温超导电缆自动重合闸方案研究

高温超导电缆与传统电力电缆不同,外部短路故障产生的过电流可能导致高温超导电缆由于短时失超而被切除。鉴于高温超导电缆输送容量大,为了提高其供电可靠性和整个电网并列运行的稳定性,有必要增设自动重合闸装置。论证了采用高温超导电缆自动重合闸的重要性,阐述了高温超导电缆自动重合闸的设计原则,提出了一种基于超导电缆温升的自适应式重合闸配置方案,通过仿真计算,验证了所提方案的有效性。     

三门峡黄河风电场一期工程并网方案研究

对三门峡黄河风电场所在电网的情况进行分析,首先设计出接入系统的5种可行方案,通过初步筛选,得到3种方案。应用电力系统分析综合程序(PSASP),对广泛应用的双馈风电机组进行建模,并对风电场接入后的电网进行仿真计算。围绕风电场接入后对系统电压、网损、稳定性和短路容量等方面的影响,从经济性、可靠性等方面进行对比研究,认为该风电场送电虢都220 kV变电站,并通过 l回110 kV线路接入系统是适宜的。     

基于分区等值模型的500 kV受端电网分区供电理论

随着电网联系越来越紧密,电磁环网带来的短路电流超标问题凸显。合理的电网结构是限制电网短路电流的基础,通过分析总结我国受端电网的典型分区结构,基于电路等值理论构建了单站供电、两站手拉手、三站链式或环网等受端电网典型分区供电模型。对不同分区模型不同位置故障时的短路电流进行理论计算,并通过与实际电网短路电流计算结果进行比较验证了等值模型和计算方法的正确性。兼顾供电可靠性和短路电流水平,并考虑分区内电源接入和站间线路长度,提出500 kV受端电网分区以2~3站的4~6台主变压器为宜,该原则下若分区内仍存在短路电流超标问题则进一步采取线路串抗的限流措施。     

750kV电网形成初期对青海电网影响

随着青海750kV电网的建成投运,青海将出现750/330kV电磁环网。研究了青海750kV网架初步形成后,750/330kV电磁环网运行方式对系统安全稳定性的影响。静态安全分析和稳定计算结果表明,在未形成坚强的750kV网架结构前,合环运行比解环方式更有利于提高甘青电网输送能力。     

电磁环网条件下西北750 kV电网运行方式的研究

随着西北750 kV电网的建成投运，原有330 kV网架将与新出现的750 kV线路形成电磁环网。文中研究了2008年底西北750 kV骨干网架初步形成后，750/330 kV电磁环网运行方式对系统安全稳定性的影响。静态安全分析和稳定计算结果表明，在未形成坚强的750 kV网架结构前，合环运行比解环方式更有利于提高西北电网输送能力和稳定水平。针对合环运行可能出现的系统振荡、输送受限等问题，提出通过加强安稳装置配置、研制遮断容量更大的断路器、优化运行方式和网架结构等措施来保证系统的稳定运行。     

高压电力电缆绝缘故障定位分析

随着电力电缆在电网建设中运用越来越多,由外力、施工等原因引起的电缆绝缘故障明显增长,而故障的隐蔽性给恢复送电造成极大的麻烦。文章根据在电缆故障查找中的实践经验,全面分析了各类绝缘故障精确定位方法,并以110 kV上旭线及湖南110 kV某湖底电缆故障为例,再现故障定位全过程。     

限制500 kV电网短路电流的网架调整优化算法

通过开断部分线路调整500 kV网架结构以增加超标站点之间的电气距离,是限制500 kV电网短路电流的有效措施.对于开断线路的选择既要考虑短路电流的限制效果,又要尽量保持500 kV网架的完整性,如何从上千种断线组合中,选取一种开断最少线路以最大限度限制超标站点短路电流的断线组合极为困难.文中通过分析开断线路对阻抗矩阵各元素的影响,推导开断线路与超标站点自阻抗变化的灵敏度关系,并以该灵敏度为指标提出了一种限制500 kV短路电流的网架调整优化算法.该算法通过求取超标站点自阻抗灵敏度加权和的最大值,可以快速寻找限制超标点短路电流的最优断线组合,避免了对所有断线组合逐一进行校核的繁琐过程.基于该算法提出的广东电网500 kV调整方案证明了其有效性.     

柔性直流输电技术在江北电网中的应用研究

柔性直流输电技术是一种以电压源换流器技术为基础开发的新型高压输电技术,在改善交直流相互影响和提高电网稳定性方面具有显著作用。文中针对重庆江北电网中存在的下网负荷分布不均、金山变电站失电风险以及220 kV侧短路电流裕度小等问题,分析了柔性直流输电的技术特点及在城市配电网中的工程应用,结合重庆江北电网运行问题,提出了交、直流两种方案解决220 kV电网中金山变电站500 kV失电后产生的过载问题,并提出了应用柔性直流输电技术解决110 kV电网中220 kV变电站负载不均衡的问题,为其他工程应用柔性直流输电技术提供指导。