基于快速转换开关的新型液态金属限流器的研究

提出了一种基于快速转换开关的新型液态金属限流器（LMCL）的拓扑结构,在充分利用LMCL快速起弧限流特性的同时,有效提高了限流器的额定通流能力,降低了LMCL额定通流要求。给出了限流器的工作原理及快速转换开关的动作特性。完成了不同短路预期电流下限流装置的限流试验。试验结果证明,提出的新型限流器能够快速、有效限制短路电流,具有良好的应用前景,并为液态金属限流技术的应用提供了一种新的思路。     

兼顾最大短路电流抑制和运行损耗的限流技术

为解决常规无损限流器在10 kV配电网中不能保证所有故障相角下都能有效抑制短路电流最大波峰,从而不能有效防护短路电流冲击伤害的问题,提出了一种快速开关仅与一定比例限流电抗器并联的轻损限流技术,兼顾最大短路电流抑制和运行损耗。提出了采用最大短路电流峰值、超过允许最大短路电流峰值的持续时间、附加损耗和附加电压降作为评价指标,获得轻损限流装置中限流电抗器与快速开关并联部分的最佳比例范围的方法。结合典型案例,采用电力系统暂态仿真软件PSCAD,对比分析了轻损限流器与常规无损限流器在不同故障相角下,分别应用自然过零熄弧和人工过零熄弧情形下的短路电流抑制效果。分析结果验证了所提出轻损限流技术的可行性和有效性。     

短路保护用聚乙烯限流器

ABB控制电器公司开发了以聚合物为主体的新型短路限流技术并称之为“新颖掺杂聚合物尖端保护技术”。在开发该项技术过程中材料科学起着主导的作用。利用该技术制成的新型限流器适合于额定电压400V,额定电流36A,短路电流达7～100kA的工业部门使用。限流器限制短路电流仅需时0.1～1.0ms。限流器同传统断路器配合使用可降低短路保护的费用。     

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500kV超高压输电系统中的应用进行仿真。为了验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。     

超导故障限流器的电力应用研究进展

从限制电力系统短路电流出发,介绍了一种全新的超导限流技术,分析 了超导故障限流器的限流原理和特性,详细介绍了6种类型的超导故障限流器结构及其工作 原理,并阐述国内外各种超导故障限流器的研究现状和前景。     

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。     

短路限流技术的研究与发展

综述了国内外限流技术研究与发展状况,概述了各种短路故障限流器(如超导限流器、磁元件限流器、PTC电阻限流器、固态限流器)的特点;详细介绍了固态限流器的工作原理和样机研制、试验情况,为限流技术及新型限流装置的研发提供了参考。     

基于大容量高速开关装置的限流器在姚家220kV变电站中的应用

针对姚家220 kV变电站10 kV侧限流电抗器功率损耗过大的问题,采用国家电网公司依托工程基建新技术推广应用方案,将限流器与限流电抗器并联运行。正常运行时,限流器将电抗器短路,解决无功率损耗大、母线电压降低等问题;短路故障时,限流器在5 ms内快速退出运行,电抗器起到限制短路电流的作用。进行全寿命周期成本计算分析表明,限流器技术的应用大幅降低了变电站的全寿命周期成本。     

直流SMC铁心高温超导故障限流器的研究

分析了直流电力系统保护的发展现状,设计了一种铁心型高温超导故障限流器。为了尽量延长限流的时间,限流器的铁心采用软磁复合材料(SMC)。限流器在系统正常工作时对电力系统影响很小,当短路故障发生时,它会很快表现为大阻抗以限制短路电流。基于磁场有限元与电路耦合的计算方法,首先对限流线圈在短路过程中的非线性电感进行精确计算,然后结合计算结果,在电路仿真程序中计算短路电流。通过对比SMC与硅钢铁心材料限流器的限流情况,可以看出SMC铁心限流器对于直流电力系统短路故障的限流效果更好。在短路故障发生后8 ms时,该限流器能将短路电流限制到最大值的12%。     

改进桥路型高温超导故障限流器的实验研究

由于基本桥路型超导限流器对短路电流稳态值限流效果较小,本文提出了一种改进桥路型高温超导故障限流器。正常工作情况下,限流器四个桥臂上的二极管均导通,对系统无影响;系统发生短路故障后的前100μs内,该限流器像基本桥路型限流器一样立即限制短路电流峰值,其后利用固态开关的切换,将二极管和偏压电源从限流器中退出运行,超导线圈的电感能限制故障电流峰值和稳态值,利用限流电阻与超导线圈串联限流,进一步提高其限流能力,从而使装置能有效地限制短路电流稳态值。实验表明,该限流器具有很好的限流和重合闸能力,能显著减少暂态及稳态的故障电流,有效提高系统动态稳定性和电网电能质量。     

Self-rehealing characteristics of a sodium current limiter and its overcurrent coordination for low-voltage distribution system

The sodium current limiter developed and applied for low voltage use is not a current limiting fuse but a new type of reusable current limiting device that utilizes metallic sodium as a fusible element. Excellent current limiting performance and quick self-rehealing properties of the sodium limiter allowed highly reliable electric power systems to be obtained economically and compactly. Here we examine experimentally the rehealing properties of the sodium limiter after current limiting operation and discuss the overcurrent coordination of the sodium limiter for a low-voltage distribution system. The results are summarized here:

• 1 (1) The resistance of the sodium limiter, being between about one thousand and several thousand times its normal resistance r₀ at room temperature during a current limiting operation of short circuit fault currents, changes abruptly to 30 to 40 times its r_o value just after the disappearance of the fault current and falls steadily to r_o.
• 2 (2) The sodium limiter can recover current-carrying capability for an overload current even immediately after a current limiting operation and maintain its capability for the following normal load current. The upper limit of the recovery of the sodium limiter is given by its overcurrent against the time characteristics under the normal condition.
• 3 (3) The self-rehealing characteristics of the sodium limiter presented here give the ability to design a low-voltage motor control center using the sodium limiter which maintains maximum service continuity up to high fault currents.

     

基于正温度系数热敏电阻的新型限流保护方法研究

分析了现有短路电流限制技术的发展现状，提出一种基于正温度系数(positive temperature coefficient，PTC)热敏电阻的可恢复型混合式短路限流装置的拓扑结构。通过将PTC热敏电阻与超快速分断开关并联，有效提高了限流装置的额定通流能力，并充分利用PTC材料的电阻快速变化特性，提高装置限流能力，降低限流装置对于PTC材料额定通流要求。给出该型限流装置的检测判断原理及控制策略，分析其限流过程。完成基于PTC热敏电阻的混合式短路限流装置应用于蓄电池组电源短路限流的试验测试，通过不同设定电流值时的限流试验结果，证明所设计的装置能快速有效限制短路电流，具有良好的应用前景。     

基于MgB2的新型电阻型超导故障限流器的研制和性能分析

超导故障限流器对限制短路电流和短路容量具有重要的研究意义。文中基于MgB2的特性,采用先变形后退火的方法,并利用特制高温玻璃纤维进行绝缘,在退火处理后再通过环氧树脂胶黏剂固化,研制了一台小体积电阻型超导故障限流器样机。同时通过液氦和氦气冷却,对其性能进行测试;通过建立电阻型超导故障限流器的一维热传导模型和电路方程,对其动作特性进行仿真。测试和仿真结果表明该样机限流效果明显,限流百分比可达44%以上,然而限流器的失超长度、超导线材温度和失超电阻随着时间呈非线性变化且限流器的线材并未全部失超。失超恢复时间约为1.5s,可通过交替连接方式满足重合闸需求。最后针对10kV电力系统,提出了MgB2的小体积电阻型超导故障限流器工程设计原理,并分析了其在工程应用中的可行性。     

新型桥式固态故障电流限制器

文中提出了一种新型桥式固态故障电流限制器,该装置由二极管、晶闸管和限流电抗等组成。在系统正常运行时,新型故障电流限制器运行于整流桥模式,对系统影响很小;在故障发生时,限流电抗能自动无延迟地限制短路电流第1个峰值,且通过对晶闸管的控制,实现装置由整流桥模式进入限流模式,限制短路电流稳态值。该方案无需另设旁路限流电抗,也无需全控型器件,结构简单,可靠性高。文中提出了该方案的控制策略,并通过实际系统仿真分析及与现有桥式故障电流限制器对比,证明了该方案的可行性和技术优势。     

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500 kV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。     

故障限流装置的发展和应用

在综合大量文献的基础上综述了国内外各种故障限流装置的研究现状、发展应用,特别对广泛应用的电力电子类故障限流器FCL(Fault Current Limiter)和前景广阔的超导类故障限流器SFCL(Superconducting Fault Current Limiter)进行了比较深入的分析,对各类限流装置的技术水平做了比较,提出了实用化过程中存在的应用问题,并对限流装置的发展趋势做出了预测.     

固态短路限流器的研究与发展

概括了当今限流技术的基本工作原理、技术特点，并详细介绍了现有的各种固态限流器，诸如GTO开关型限流器、谐振式限流器、可变阻抗式限流器、具有串联补偿作用的限流器、无损耗电阻器式限流器、混合限流器、新型桥式固态短路限流器的拓扑结构及工作原理，综述固态限流器的国内外发展状况，同时提出在固态限流器的研究应用中亟待解决的问题。     

偏流切换桥路型高温超导故障限流器的实验研究

研究了应用于三相电力系统中偏流切换桥路型高温超导故障限流器实验室样机。正常工作情况,在电桥上引入直流偏置电流,不出现限流;短路故障情况,整流桥中的直流偏流影响限流效果,将直流偏置电压源切换到限流电阻,使故障电流限制到预定的范围。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。实验和仿真表明,该限流器有很好的限流和重合闸能力,能显著减少暂态及稳态的故障电流,有效提高系统的动态稳定性和电网的电能质量。     

新型的以变压器为核心结构的限流装置的设计与仿真计算

随着电网容量的不断增加,短路电流将会越来越大,针对日益增加的系统短路电流,研制实用、可靠的短路电流限制器可以解决因短路电流引起的很多系统问题。在分析了目前常见的几种限流器方案的前提下,提出了一种新型的以变压器为核心结构的限流装置,该装置由限流变压器、GTO开关元件和电容器组成,并利用Matlab进行相关仿真和参数选取工作,仿真结果显示,该限流器可以将短路电流由13kA缩减至5kA以下,缩减比例达到70%,限流过程中无瞬态过电压,这充分显示该种限流器具有结构简单、控制方便、易于实现等优点,是今后限流器技术发展的一个方向。