基于PTC材料的短路限流保护方案及PTC限流特性研究

分析了现有电力系统短路限流保护技术在低压独立电力系统中应用存在的问题,提出了一种基于PTC材料的可恢复型断路器的拓扑结构并说明其工作原理;完成了PTC热敏电阻应用于蓄电池组电源短路限流的试验测试,给出了不同电流下PTC材料电阻变化过程的试验结果,并对于将PTC材料应用于短路限流保护的电阻变化特性进行了分析,试验表明,应用该拓扑结构限流效果显著,具有良好的应用前景.     

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。     

短路保护选择性与开关创新

正分析了短路保护选择性三个具体参数要求——延时、返回电流和返回时间,梳理了其四个方法——瞬时速断主保护、配合重合闸、短延时后备保护和熔断器,指出开发重合闸型断路器和二段式后备型断路器与熔断器用于非电动机负载时应该降级使用的必要性。1供配电短路保护选择性的问题和现状供配电系统短路保护的选择性问题是,电网能否具有快速无误的后备保护能力和防止事故烧损停电时间层面扩大的关键,关系到用户的供电可靠度、经济损失和人身安全。它一直困扰了供配电行业上     

PTC陶瓷粉末掺杂高分子PTC材料的阻—温特性模拟分析

本文研究了ＰＴＣ陶瓷粉末掺杂高分子ＰＴＣ材料的阻－温特性，发现复合材料的室温体积电阻率降低，而ＰＴＣ强度增加。这为解决高分子ＰＴＣ材料中室温体积电阻率较高与ＰＴＣ强度较低的矛盾提供了一条有效的新方法。通过对试验数据的数学分析，首次提出这种新型材料的阻－温特性经验方程。该经验方程能很好地对该复膈体系的试验现象进行解释与预测。     

试论断路器的短路保护及其显示

本文扼要地论述了断路器的短路故障显示问题，并指出其实用性及其意义。     

一种软硬件协同控制的短路限流保护方法

针对三相四线制静止式中频电源负载短路时功率器件极易损坏,传统的短路保护方法不能抑制短路瞬间快速上升的短路电流,且会造成负载供电断续等问题,在对传统短路限流保护加以改进的基础上,提出了一种软硬件协同控制的短路限流保护方法。为了抑制短路电流的快速上升,该方法运用固态断路器过零点瞬时关断的能力,采用短路限流值及短路电流瞬态变化率双重判断条件。结合短路时切换为恒流源控制的手段,克服了电力电子设备瞬时过载能力弱的缺点。实验结果证明了该方法可以保证短路故障的迅速切除及负载的持续供电。     

PTC陶瓷粉末掺杂高分子PTC材料的阻-温特性模拟分析

本文研究了 PTC陶瓷粉末掺杂高分子 PTC材料的阻 -温特性 ,发现复合材料的室温体积电阻率降低 ,而 PTC强度增加。这为解决高分子 PTC材料中室温体积电阻率较高与 PTC强度较低的矛盾提供了一条有效的新方法。通过对试验数据的数学分析 ,首次提出这种新型材料的阻 -温特性经验方程。该经验方程能很好地对该复合体系的试验现象进行解释与预测     

计及风机短路电流偏移特性的配电网阻抗幅值差动保护方

区别于常规电源机组,当输电线路发生短路故障时,风电机组配置的Crowbar保护可能启动,导致风电机组转速下降,从而引起风电侧短路电流频率发生偏移,使得基于基频短路电流计算的测量阻抗出现偏差,传统距离阻抗保护方法可能拒动或误动。针对该问题,提出了计及风机短路电流偏移特性的配电网阻抗幅值差动保护方法,首先探究了风电短路电流偏移特性,建立了线路故障时,风机侧短路电流偏移误差模型,并基于阻抗平面图,研究了其对距离保护的影响机理。然后,基于差动阻抗和制动阻抗在正常运行、外部故障和内部故障之间的显著差异,提取阻抗幅值差动特征,构造了阻抗保护幅值差动判据,其不受短路电流偏移的影响。最后,基于PSCAD/EMTDC进行仿真分析,结果表明：提出的保护方法不受风电接入比例及短路电流偏移的影响,并且过渡电阻电阻可以提高内部故障时保护动作的灵敏性,以及外部故障保护不动作的可靠性。     

SiC MOSFET短路特性及过流保护研究

为了提高电力电子装置中SiC MOSFET可靠性,对SiC MOSFET短路特性和过流保护进行研究。首先在不同的母线电压和环境温度下,对处于短路状态的SiC MOSFET的电流IDS和导通压降V₍DS(ON))进行测量和分析,在此基础上设计基于V₍DS(ON))检测的过流保护电路,比较两种消隐电路对保护的影响,实验证明,在消隐电路工作时,较大的充电电流可有效缩短保护时间,但电路功率消耗较大。针对半桥直通短路,根据SiC MOSFET的工作特性,提出一种基于门极电压V_GS检测的直通短路保护方法,将半桥两只SiC MOSFET的V_GS电压于门极阈值电压比较,如果同时超过阈值电压,可判断发生直通短路,实验表明,提出的保护方法具有保护时间快,短路电流小的特点,与V₍DS(ON))检测的过流保护电路配合,可以有效地保护SiC MOSFET。     

如何提高断路器的限流特性

随着新技术的发展，新系列的塑壳断路器不断推出，它与老系列断路器相比，其产品不仅体积大为缩小，并且在短路分断能力上有大幅度的提高，而提高分断能力一般从两个方面考虑，改进灭弧系统提高灭弧能力，以减少对触头的的烧伤；研制新型耐磨损触头材料，要求承受至少3次大电流的短路试验。而这里仅讨论前一种状况。     

高速限流保护开关的原理分析及应用探讨

对高速限流保护开关的原理接线和技术参数进行了说明,对高速限流保护开关与断路器的分断性能进行分析比较,并介绍了高速限流保护开关的几种应用方案。     

基于电压源换流器的直流配电限流方案研究

为了限制直流配电网中电压源换流器(Voltage Source Converters,VSC)直流侧发生两极短路故障时的直流侧故障电流,研究了其故障发生时的暂态过程,并对交流侧连接双向晶闸管(AC side connecting Double Thyristors,ACDTS)的保护方案进行分析。针对ACDTS直流侧电流过大问题,提出了利用单向晶闸管以及并联电阻电感的方式对其改进。利用PSCAD/EMTDC对改进ACDTS方案进行直流侧故障仿真,并与传统的直流侧线路故障以及ACDTS保护方案下的直流侧故障相互对比。仿真结果表明,利用改进ACDTS保护方案可以有效地限制直流侧故障电流。     

基于故障分量的方向电流差动保护

针对全电流差动保护经大过渡电阻短路时灵敏性不足的缺点，提出了利用故障分量构成的方向电流差动保护新判据。该判据可以进一步提高保护对内部故障的灵敏性和对外部故障的制动作用，与其它保护判据相比其耐受过渡电阻的能力也有了显著提高。分析了其判据和动作特性，通过数字仿真证明了此新判据在500kV、300km单回输电线路末端单相接地短路能承受300Ω以上的过渡电阻。     

基于泄漏电流的高压电缆线路故障测距方法

为实现高压电缆线路短路故障发生后准确故障定位,提出一种利用故障通道泄漏电流的离线故障测距方法。该方法在短路故障发生后于电缆终端加直流电压,泄漏电流主要通过故障击穿通道沿金属护层流入两端接地点,在线路两端接地点检测护层电压,通过单位长度金属护层阻抗与泄漏电流和护层电压的关系,可计算出故障点位置。仿真结果表明,该方法能够有效的定位故障点位置,其相对误差不超过8%,绝对误差不超过50 m。     

并联型有源电力滤波器限流补偿策略研究

分析了系统突变情况时并联型有源电力滤波器(APF)发生过流的状况,从参考电流角度提出了截断限流和比例限流2种控制策略。前者将原参考补偿电流作比较限幅处理,得到新的参考电流;后者比较上周期参考补偿电流及APF最大允许补偿电流,得到一比例系数,参考该系数,得到本周期内新的参考电流。这2种方案都只对参考电流进行处理,控制实现简单,能充分利用APF的补偿能力,使小容量APF可安全运行于大谐波容量的系统中。就实现的复杂性、安全性及补偿效果而言,前者优于后者。最后,通过仿真研究验证了2种方案的可靠性和有效性。     

各种限制电网短路电流措施的应用与发展

文章首先介绍了近年来短路电流增大过快给电网带来的一系列危害,然后从电网结构与变电站两个层面全面分析了各种限制短路电流的措施。电网结构方面的措施包括合理规划电网结构及电源接入方式、发展直流输电等;变电站方面的措施包括采用高阻抗设备、短路电流限制器等。文章比较其各自的优缺点,描述各自在实际中的应用及今后的发展方向。最后阐述了两种限制不对称短路电流的措施。     

基于故障串电流反向突变判据的光伏阵列线间故障保护方案

光伏阵列发生线间故障时故障电流较小,过电流保护无法有效清除故障。提出一种基于光伏串输出电流反向突变特性的光伏阵列线间故障保护方案。基于光伏串输出电流-电压曲线定性分析了光伏阵列发生线间故障时输出电压、电流的变化特性,得到光伏阵列线间故障下光伏串输出电流反向减小特征。通过光伏串等效电路模型,建立了光伏串输出电流与光伏串故障电池数量之间的量化关系。以最小故障电池数量的电流突变为阈值,提出了基于故障电流反向突变的保护判据。该保护判据可快速准确地定位光伏阵列中的故障串,且只需要测量光伏串的输出电流信号以及光伏阵列输出的电压信号,保护配合只需要跳闸信号。最后,通过时域仿真以及现场测试有效验证了所建立判据的准确性以及所提出的保护方案的正确性。     

混合式限流断路器的研究与发展

电力电子技术的进步与新型器件的出现为电力系统的发展提供了新的机会。概括了目前混合式限流断路器(HCLCB)的基本工作原理及其在国内外发展状况,详细介绍了基于不同器件的HCLCB的拓扑结构,诸如自然换流式及强迫换流式HCLCB,并分析了相应的技术特点,同时还从机械结构及故障电流检测的角度阐述了HCLCB设计要点,希望能为HCLCB的设计提供参考。