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。     

基于自驱动变阻器的新型故障限流器

短路故障电流会给系统的安全稳定和经济运行带来危害,安装故障限流器可以快速有效限制短路故障电流,在电网短路故障抑制方面具有良好的应用前景。因此提出一种基于自驱动变阻器的新型故障限流器,其在正常运行时损耗很低,短路发生时无需任何检测设备和辅助开关便可完成对首半波峰值的限制。首先对限流器动作和限流过程进行理论分析,基于COMSOL平台建立有限元模型对限流器自驱动过程的运动和受力情况进行建模仿真,并对短路故障电流造成的装置电磁环境变化加以研究。然后建立基于PSCAD/EMTDC平台的振荡电流源短路故障仿真模型,通过仿真验证了新型故障限流器的限流效果。最后完成了样机制作,并通过搭建试验回路进行了试验验证。试验结果表明：在预期电流峰值为15 kA的情况下,基于自驱动变阻器的新型故障限流器能够在4.2ms限流,将首半波故障电流峰值从15.6 kA限制到14.51 kA。通过仿真与试验验证了所提新型故障限流器的可行性,限流效果明显,可为工程应用提供一定技术参考。     

一种基于10kV配电网的新型短路限流器研究

配电网容量增大和非线性负荷的增加致使短路电流的增大、电能质量的变差,传统的固态短路限流器性能已满足不了电网运行的要求.提出了一种主要由限流电感与并联在电感两端的背靠背系统组成的新型短路限流器,分析了新型短路限流器的拓扑结构及其控制策略,通过搭建仿真模型进行仿真分析,证明该方法可以对电网中任意的短路故障进行操作,且可以改善电网的电能质量.     

一种基于高耦合分裂电抗器的500 kV限流器拓扑

为限制500 kV及以上电压等级电网90 kA级别的短路电流,提出一种基于高耦合分裂电抗器的限流器拓扑。其中高耦合分裂电抗器一臂电感串联一组快速开关,与另外一臂电感并联,由快速开关控制限流器的投入。首先,对限流器的拓扑结构及工作原理进行了详细分析及改进,并通过小样机试验验证了其拓扑原理的有效性。然后,根据电网实际参数搭建了500 kV系统侧等值模型,通过限流器参数配置原则确定了500 kV、90 kA级别短路电流下的限流器参数,仿真得到此拓扑对90 kA级别短路电流限流深度超过40%,限流过程中过电压不会超过本体的绝缘要求。最后,为降低限流器对线路主断路器的影响,在限流器单模块两端并联1 500 nF电容,给出了500 kV系统并联电容选取原则,验证了并联电容不会对限流器内部绝缘造成影响。     

基于可控串补的故障限流器

研究了一种基于可控串补结构的故障限流器,可对电网进行功率控制并在故障时降低短路电流水平。该故障限流器主要由并联电容、并联电感、反并联晶闸管和与开关并联的串联电感构成。开关用于装置在串补和限流模式间进行切换,装置正常工作时运行于串补模式,故障时迅速切换到限流模式运行,有效限制短路电流。该装置在原有串补装置上改动较少,可为现有设备增加故障限流功能做参考。通过Matlab/Simulink软件对系统进行仿真研究,结果表明此装置能够控制功率并限制短路电流,是电力系统中可靠的保护和控制装置。     

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。     

串联补偿型限流器的设计与仿真

针对10 kV配电网系统,研究了一种串联补偿型故障限流器,该限流器由主回路串联的电容电感、与电容并联的金属氧化物避雷器、阻尼回路、反并联晶闸管以及旁路开关组成。在正常工作时它可以对线路进行无功补偿,改善功率因素;在短路故障时能够起到限制短路电流的作用。首先建立了10 kV配电网仿真模型,根据限流器的限流系数设计了该限流器的拓扑结构。通过Matlab/Simulink模型仿真的方法,对该限流器的工作原理和限流过程进行了描述,给出了限流器中各个器件参数的设计与选型过程,特别是获得了阻尼回路器件参数对限流特性的影响规律。研究表明该限流器在系统中可以起到明显的限流作用,并且易于实现工程应用。     

空心超导变压器参数设计对可控阻抗型限流器性能的影响

介绍了可控阻抗型超导限流器的电路结构和工作原理,该限流器由空心超导变压器及PWM变流器组成.故障发生后,通过变流器控制变压器二次侧注入电流的相位和幅值,进而调节限流器的等效阻抗,从而实现抑制短路电流的目的.针对空心超导变压器参数设计对限流器工作性能的影响,以初始补偿电流、不同工作模式下的限流阻抗以及变流器的功率传输为指标,进行了理论研究;以该型限流器在一个三相接地系统的应用为例,利用Matlab建立仿真模型,分析了不同变压器参数下限流器工作性能的差别.仿真结果与理论分析相符,得出如下结论:增大变压器一次侧自感有利于加强限流能力;增加变比会导致初始补偿电流的上升;提高耦合系数有助于降低变流器的无功功率输出.     

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。     

基于涡流驱动的变压器限流装置研究

为有效解决中低压侧短路电流冲击损毁主变压器的问题,研究了基于涡流驱动的变压器限流装置。该装置将限流电抗器和快速开关并联后接入变压器高压侧母线,通过限流特性和接入系统前后短路电流计算可以看出该装置降低了短路电流,解决了主变压器中低压侧出现短路引起的故障,避免了传统限流技术引发的电压降低,损耗大等问题,抑制了短路电流对其他设备的冲击。     

变压器耦合固态限流器的纯电容负载试验

详细分析了所研制的10kV／500A／2．5kA变压器耦合新型桥式固态限流器在纯电容负载试验时产生串联铁磁谐振的原因和机理,得出其根本原因是耦合变压器在副边等效开路情况下的非线性饱和所致;提出了可以在耦合变压器原边并联阻尼电阻以及固态限流器启动时采用预触发控制策略,防止启动过程中耦合变压器的非线性饱和,从而消除串联铁磁谐振的有效措施,并进行了仿真验证。     

基于磁通补偿的故障电流限制器

介绍了一种新型的基于磁通补偿的故障电流限制器的工作原理。在电力系统正常运行时，变压器主磁通被补偿的0，故障限流器呈现很小的变压器漏阻抗压降很小，对电力系统运行无影响，当电网发生短路故障时，故障限流器事现大的变压器励磁阻抗以限制短路电流。     

ZnO避雷器式故障限流器对变压器励磁涌流的影响分析

针对空载合闸变压器励磁涌流在电力系统中产生的危害,提出了一种新的削弱励磁涌流的方法,利用ATP-EMTP详细分析了ZnO避雷器式故障限流器对励磁涌流的影响,通过四种方式对空载时的励磁涌流进行了对比,结果表明:ZnO避雷器式故障限流器对变压器励磁涌流有良好的抑制作用。     

电流补偿型超导限流器的研究

电流补偿型超导限流器是一种新型的限流器拓扑,它由等效电流源、限流电阻并联后通过连接变压器串联人电力系统.正常运行时,等效交流电流源值与系统电流值保持一致,限流器对系统运行无影响;故障后,系统电流值远大于等效交流电流源值,限流电阻立刻自动投入限流.给出了实际应用电路及其控制系统,理论分析和仿真结果论证了该种超导限流器具有良好的限流特性.     

广东电网短路电流超标问题及对策

短路电流超标问题已成为制约电网负荷增长和电网发展的突出因素。分析了广东电网500 kV母线和220 kV母线的短路电流超标特性及原因,并针对不同的情况提出了对短路电流的控制措施,诸如配电装置改造、分层分区供电、关键线路加装基于晶闸管保护型串联补偿(TPSC)技术的短路电流限制器、主变压器中性点加装小电抗等。     

新型自耦变压器耦合桥式固态限流器及其拓扑改进

变压器耦合桥式固态限流器的体积与成本取决于串联耦合变压器、整流桥和限流电感等限流器各组成部分。为减小串联耦合变压器的体积与成本,提出一种新型自耦变压器耦合桥式固态限流器,详细分析了其工作原理和限流过程。针对整流桥晶闸管无法控制关断从而导致限流电感必须设计得较大的缺点,进一步提出一种基于全控电力电子器件的限流器二次侧改进拓扑结构,缩短故障后整流桥和限流电感承受冲击电流的时间并降低冲击电流幅值和上升率,从而可减小整流桥电力电子器件和限流电感相关参数设计值,进一步降低限流器成本。仿真研究验证了相同限流目标下,相比串联耦合变压器,采用常规非自耦变压器,上述限流器具有更好的经济性。最后,对改进拓扑结构进行样机实验,验证了改进拓扑的有效性。     

基于串联电容法的变压器中性点直流电流抑制装置

潖江变1号变压器中性点直流电流抑制装置采用在变压器中性点串联电容器阻断直流电流的方案,且电容器并联了由快速开关、整流桥、大功率晶闸管、过电压触发单元、快速脱扣回路等组成的快速旁路系统。文章介绍了该装置的工作原理,叙述了贵广Ⅱ回直流试验期间该装置的动作情况,并讨论了主变中性点安装隔直装置对相邻变压器中性点的影响,试验及运行数据表明,装置能有效抑制变压器中性点直流电流。     

800kV浙西特高压直流换流站暂态过电压研究

基于溪洛渡—浙西800 kV特高压直流输电工程,对浙西换流站的暂态过电压和各避雷器的负载进行详细仿真计算分析。在交流侧选取了交流母线三相接地、交流相间操作冲击和失交流电源3种典型故障工况;直流侧选取了最高端换流变Y/Y绕组阀侧单相接地、低压端换流变Y/Y绕组阀侧单相接地和全电压启动3种典型故障工况进行研究。分析结果表明:失交流电源是交流侧的最严酷工况,交流母线过电压771 kV,通过交流母线避雷器A的最大电流0.14 kA,最大能量2.07 MJ;最高端换流变Y/Y阀侧单相接地在换流阀两端产生过电压375 kV,通过阀避雷器V1最大电流2.32 kA,最大能量6.73 MJ;低压端换流变Y/Y阀侧单相接地,阀避雷器V3通过最大电流1.04 kA,最大能量2.84 MJ;全电压起动在直流极母线上产生1 330 kV的过电压,避雷器DB通过最大电流0.56 kA,最大能量4.35 MJ。     

高压故障电流限制器应用及研究

指出随着电力工业的迅猛发展及用电规模的不断攀升,导致很多电力节点的短路电流超标,如何限制或快速开断过大的短路电流、保护电力主设备及电网安全成为电力工作者关注的重大问题,故障电流限制器正是解决这一问题的关键设备。阐述了高压故障电流限制器的概念、分类、原理,分析了高压故障电流限制器的发展水平、发展趋势、典型及实际应用情况,表明故障电流限制器的使用在预防变压器损坏事故方面有良好的应用前景。