应用于谐振型限流器的双分裂铁心电抗器研究

为了降低串联谐振型限流器中流过晶闸管短路电流的幅值和上升率,提高电容器旁路电路的可靠性,提出一种双柱双分裂铁心电抗器,将晶闸管串接在双分裂电抗器的一个支路,然后再与补偿电容器并联。系统正常运行时,双分裂电抗器表现为大电感,流过的电流很小;在电网线路发生短路故障时,晶闸管导通,双分裂电抗器表现为小电感,快速转移流过补偿电容器的短路电流,谐振状态破坏从而实现限流功能。设计并制作了一台应用于400 V串联谐振型限流器的双柱双分裂铁心电抗器样机,基于三维棱边有限元法对电抗器磁场分布和电感参数进行了计算。电抗器以单支路小电流模式运行时,电感为192 m H;以双支路大电流运行模式时,电感为151μH。通过短路电流冲击测试发现,双分裂电抗器可实现电流快速转移且两支路电流均匀分配,电感测试值与仿真值吻合较好。为了降低晶闸管的冲击电流,提出一种在保持单支路运行电感恒定的前提下调整双支路运行电感的方法,仿真结果证明了该方法的有效性。     

串联谐振型高压故障限流器研究及应用进展述评

近年来,中国部分区域电网短路电流水平(特别是500 kV等级)显著增加,或逼近甚至超过设备遮断容量,制约系统安全可靠运行。相对于传统的被动式短路电流控制措施,故障电流限制器能够主动式地限制短路电流,是具有可观发展潜力的限制短路电流技术。笔者首先介绍了故障限流器的主要分类,其次调查分析了固态故障限流器研究和应用现状,重点展示了串联谐振型故障限流器的拓扑结构和工作原理。最后,针对该型限流器,从系统侧,讨论了安装位置确定、容量选择、布点优化、继电保护整定等外部应用技术问题,从装置侧,讨论了过电压分析、谐波分析和抑制、损耗分析及降损等内部核心技术问题,为中国故障限流器特别是串联谐振型高压故障限流器的深入研发与应用推广提供参考。     

串联谐振型短路限流器对次同步谐振影响的研究

介绍了串联谐振型短路限流器的结构、原理以及次同步谐振的机理。以广东电网2015年丰大、丰小、枯大3种运行方式的规划数据作为研究对象,采用状态空间分析法分析了在典型电厂电力送出线路上加装串联谐振型短路限流器对发电机组次同步谐振特性的影响,计算系统次同步频率范围内的特征值,并以此分析系统的稳定性。结果表明,串联谐振型短路限流器会引发系统次同步谐振,在工程应用中应重点关注该问题。     

一种新型锅炉—故障限流器（FCL）在电力系统中的应用

在对电力系统中短路电流过大问题以及传统的限流措施总结评价的基础上,根据了一种新型－故障限流器的基本作用,提出了它的设计要求,并从基本原理,技术实现以及功能效果等方面对其发展和现状作了详细的叙述和评价,提出了目前需要解决的问题,最后对其研究发展方向作了进一步的分析展望。     

两种经济型故障限流器的工作特性比较

为降低大容量输电系统的短路电流水平,提出一种基于饱和电抗器的串联谐振式故障限流器。通过仿真,分析了暂态限流特性,并与基于ZnO避雷器的串联谐振式限流器进行比较。获取饱和电抗器式限流器的较好工作特性需要铁芯磁滞回线、电容器与串联电抗器参数之间的优化配台,关键是降低电容器的过电压。而ZnO避雷器式限流器易于限制电容器的过电压,但短路电流水平限制较低时,会导致串联电抗器上较高的过电压,因此一般不应选取过大的串联电抗器值。由于技术经济性好、结构简单、可靠性高等优点,这两种故障限流器可望在电网中较早获得应用。     

串联谐振式限流器的仿真研究

串联谐振式限流器具有工作原理、拓扑结构简单等优点,且对于高压系统,其一次回路参数能够做到合理配置;但在电网发生短路故障进入短路限流工况过程中,其电容器及并联转换开关将工作在相当恶劣的条件下.应用Matlab软件对上述情况进行了建模仿真研究,得出如下结论:①闭合转换开关短接电容器使限流器从正常运行模式切换到短路限流模式过程中,将在电容与转换开关之间产生电压(电流)的高频振荡,且振荡电压(电流)的幅值与转换开关的动作速度成振荡增幅关系;②当转换开关采用功率半导体器件构成时,要求控制系统快速响应短路故障闭合转换开关,否则极易因振荡过流(过压)而损坏;③在限流器进入短路限流模式但继电保护尚未动作于断路器切断故障回路期间,转换开关将承受全部短路电流以及振荡电流,采用电力电子型转换开关时,其功率半导体器件的容量必须按这种工况进行选择.     

串联谐振式限流器的仿真研究

串联谐振式限流器具有工作原理、拓扑结构简单等优点,且对于高压系统,其一次回路参数能够做到合理配置;但在电网发生短路故障进入短路限流工况过程中,其电容器及并联转换开关将工作在相当恶劣的条件下。应用Matlab软件对上述情况进行了建模仿真研究,得出如下结论：①闭合转换开关短接电容器使限流器从正常运行模式切换到短路限流模式过程中,将在电容与转换开关之间产生电压（电流）的高频振荡,且振荡电压（电流）的幅值与转换开关的动作速度成振荡增幅关系;②当转换开关采用功率半导体器件构成时,要求控制系统快速响应短路故障闭合转换开关,否则极易因振荡过流（过压）而损坏;③在限流器进入短路限流模式但继电保护尚未动作于断路器切断故障回路期间,转换开关将承受全部短路电流以及振荡电流,采用电力电子型转换开关时,其功率半导体器件的容量必须按这种工况进行选择。     

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。计算结果表明该限流器的结构尺寸和运行特性都是可行的。     

超高压电网串联谐振型短路电流限制器关键技术

串联谐振型短路电流限制器是目前解决超高压电网短路电流水平超标的一种有效手段,电容器组旁路装置的性能与限流深度是串联谐振型短路电流限制器研究中的2个关键技术问题。结合前人的工作,针对这2个技术问题进行了研究,提出了新型串联电容器组旁路装置以及可变阻抗电抗器,可以有效提高超高压电网串联谐振型短路电流限制器的限流效果。对超高压电网短路电流限制器的研究现状进行综述,对串联谐振型限流器的2个关键技术问题——电容器组旁路装置与限流深度进行了分析,介绍了新型串联电容器组旁路装置的原理、结构并对其性能进行了分析。新型旁路装置在可靠性、动作速度、通流能力以及经济性方面都有很高的性能。介绍了可变阻抗限流电抗器的原理、结构并进行了验证性试验,经试验验证阻抗可提高100倍以上。     

基于快速开关的串联谐振型故障限流器的仿真

为限制电力系统短路电流,提出了一种开关作为电容器短路元件的串联谐振型故障电流限制器拓扑。以220kV单相线路为例,利用EMTP软件对这种限流器拓扑的动态工作特性进行仿真分析。提出了2种有效措施,以抑制电流转移过程由杂散振荡导致的电容支路高频过电流和过电压现象,仿真结果表明,在电容支路中串入电抗器比在快速开关支路中串入效果更佳。快速开关的合闸时间对限流效果至为关键,对此做了具体分析。结果指出,快速开关的合闸时间须足够短(10ms以内),才能有效实现故障限流。该故障限流器拓扑结构简单、响应速度快,其中的快速开关只进行快速合闸操作,不需要具备电流开断能力,易设计,造价低廉。     

串联谐振式限流器对操作过电压的影响及分析

串联谐振式故障电流限制器(SRFCL)是目前最有希望在超高压电网中应用的限流器。笔者采用EMTP和PSCAD电磁暂态仿真软件,以500 kV电网中不同位置安装15Ω串联谐振式限流器为例,计算和分析了SRFCL对操作过电压的影响。其中工况包括:①开断空载线路操作过电压;②单相接地故障导致三相甩负荷引起的操作过电压;③三相甩负荷操作过电压;④单相自动重合闸操作过电压。分析结果认为:SRFCL对②、③、④影响很小,而对①具有明显影响。笔者还对影响的机理和因素作了分析,这些可以为SRFCL在超高压电网中的应用提供参考。     

谐振型限流器最优投切策略研究

大负荷中心短路电流超标严重影响电网的安全稳定。谐振型限流器具有高可靠性等优点,适用于超高压电网。由于自身的结构特点,限流器的投切过程比串补复杂得多。文章分析了谐振型限流器主电路的工作特点,建立了限流器主电路的数学模型。在主电路拓扑结构的基础上设计了多种投切策略,并建立了投切策略模型,分析了其对电网的影响。在对各种模式评估的基础上得出了优化的投切策略,仿真实验验证了优化策略的合理性。     

基于铁芯控制的串联补偿型故障限流器

基于饱和铁芯型故障限流器的结构,提出控制直流偏置电流改变限流器输出电抗,从而当故障限流器与电容串联时,可以调节电容补偿系数。设计了限流器直流控制系统,利用氧化锌电阻的非线性特性和双滞环比较控制技术对直流偏置电流进行快速控制。对研制的限流器试验样机进行试验,试验结果表明,应用所提方法及直流控制系统后,串联补偿型故障限流器在系统正常运行时可以实现输出电抗的调节,在系统发生故障时可有效限制短路电流,并在重合闸之前恢复低阻抗状态。     

高压及超高压故障电流限制技术分析

220kV和500kV高压及超高压故障电流限制技术被认为是保障大电网安全稳定运行、提高供电可靠性和灵活性的有效途径。本文结合国内外高压及超高压领域的几个限流器工程示范项目,对比分析串联电抗限流技术、串联谐振限流技术、分裂电抗开断技术、超导限流技术以及其他混合限流技术的原理、设计和制造关键技术、可靠性和造价,并对各种限流技术的优缺点进行了评述。     

谐振型故障限流器阻抗特性仿真和参数优化

谐振型故障电流限制器是解决超高压电网短路电流超标方案之一。相对于其他限流器,谐振型能适应电网的各种复杂操作,在工程上具有可实现性。从谐振型主电路回路入手,建立阻抗模型,分析谐振型阻抗参数的影响因素,比较了谐振型与补偿型阻抗模型的异同。从限流角度,提出了抑制因子和谐振因子2个影响阻抗参数;在考虑限流器故障态模式下,从系统角度,提出了负补偿度概念,探讨了负补偿度与装置容量和输送功率的关系。在参数优化设计理论分析上,通过仿真计算,给出了参数优化范围。仿真结果表明,阻尼回路电气强度大大降低,限流器限流效果明显。     

一种双过零串联谐振逆变器

提出了一种新型串联谐振逆变拓扑结构，此电路可同时做到主辅管零电压和零电流开关，使开关损耗显著减小。并对此结构的工作原理及设计进行介绍。     

分裂电抗型超导限流器的交直流限流特性

随着交直流电网规模的不断增长,纯电阻型超导限流器已经难以满足其限流需求。为了减少超导带材的用量并提高电阻型超导限流器的经济性,通过引入空芯分裂电抗器,研究了一种分裂电抗型超导限流器（DRSFCL）并对其基本限流原理进行了分析。通过建模和仿真研究,主要分析了DRSFCL在10 k V电压下的交直流限流特性,得到其在交流冲击下可有效地限制短路电流的第一波峰值,限流作用比较明显,且在直流冲击下也有较好的限流作用。最后通过直流冲击平台对部分直流仿真结果进行了试验验证,试验结果与仿真结果基本一致。     

电阻型高温超导限流器研究进展

高温超导限流器是一种新型的限制短路故障电流的设备,具有响应时间快、损耗小及自动触发等特点。其中,电阻型超导限流器因其结构简单、技术复杂度较低而成为超导限流器研究的重要方向。简述了电阻型超导限流器的基本结构和工作原理,重点分析了电阻型限流器的国内外研究进展和存在的主要技术难题,对未来的发展趋势及研究重点作出了展望。     

串联谐振型FCL对高压断路器开断短路故障的影响

基于串联谐振型故障限流器的等效分析模型,分别针对短路出线故障和近区故障,详细研究了限流电感及其并联杂散电容对短路电流、断路器瞬态恢复电压第一个峰值以及瞬态恢复电压上升率的影响,并综合以上指标得到了断路器苛刻度的变化规律。研究表明,选取合适的限流电感、采取合理的措施改变限流电感并联杂散电容能够有效地降低断路器的苛刻度,有利于断路器对短路故障的开断。     

磁控故障限流器模型试验分析

介绍了一种根据磁控电抗器原理设计的短路故障限流器。分析了磁控故障限流器的基本结构、工作原理和试验数据。