超导故障限流器的应用研究新进展

在对原有超导限流器分类的基础上，论述了超导限流器在电力系统应用的最新进展及国内外的工程情况。着重介绍了电阻型、桥路型、桥路串阻型及全控桥型等几种具有较高应用价值的超导故障限流器的原理及特点，并对限流储能相结合的超导设备原理进行了探讨。最后，指出了超导限流器的未来发展趋势及面临的若干问题。     

超导限流器研究与开发的最新进展

介绍了超导限流器的基本工作原理、技术特性、并详细介绍了饱和型、桥路型、电阻型、变压器型、混合型、三相电抗型、屏蔽型等7类超导限流器的结构及工作原理,综述了超导限流器的国内外发展状况,同时提出了超导限流器应用所持有的3个方面的研究课题。     

超导储能限流系统中组合型桥路超导故障限流器设计

传统桥路型超导故障限流器存在诸多不足。文中提出了一种组合型桥路超导故障限流器的设计。在阐述其工作原理的基础之上给出了主要的参数设计;根据应用工况在仿真软件MATLAB中对其性能进行仿真验证。结果证明:组合型桥路超导限流器可有效限制短路电流;基于网侧电流幅值的控制策略可有效控制超导线圈的投切。由于组合型桥路超导故障限流器的优异性能,将其作为超导储能限流系统的设计方案。     

饱和铁心型超导限流器研究进展

采用高温超导体制作的超导限流器可以通过超导态-正常态转变实现限流。超导限流器根据其阻抗性质,可以分为电阻型和电感型两类,其中电感型超导限流器包括饱和铁心型、桥路型和屏蔽型三类。本文主要介绍了饱和铁心型超导限流器的研究进展和示范应用,并对其应用前景进行了展望。     

超导故障限流器技术综述

介绍了电阻型、感应型、混合型、磁屏蔽型、饱和铁芯电抗器型、桥路型、有源型、三相电抗器型等几种实用性较高的超导故障限流器结构和工作原理,并分析了各类超导限流器的优缺点,为SF-CL的深入研究提供参考。     

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。     

超导限流储能系统的原理与有源限流仿真

基于限流集成原理与储能集成原理,共用一个超导磁体,将桥路型超导故障限流器(BSFCL)与超导储能系统(SMES)集成于一体,构成了超导限流储能系统(SFCL-MES).该系统解决了桥路型故障限流器不能限制故障电流稳态值以及超导储能在系统故障时的补偿容量过大的问题.所提出的SFCL-MES既可以限制故障电流峰值和稳态值,也可以补偿系统电压,提高了超导磁体的利用率.文中分析了SFCL-MES的有源限流的原理,给出了它的有源限流等效模型.在此基础上,提出了SFCL-MES的有源限流的2种实现方法:有源电阻限流和有源电压限流.在PSIM上对SFCL-MES有源限流的各种方式进行了仿真.仿真结果验证了它的可行性.     

基于改进桥路型的高温超导限流器的研制及现场试验研究

笔者提出了改进型桥路模型,该模型可限制瞬态短路电流和稳态短路电流。文中对电阻型、桥式和改进桥式超导限流器进行了仿真,提出了高温超导限流器的技术方案和技术参数,在此基础上研制了10 kV高压系统的高温超导限流器。限流器于2005年8月14日在湖南省娄底电业局高溪110 kV变电站进行了短路试验,并挂网运行。短路试验中,成功将3 500 A(有效值)限制到635 A(有效值),且短路瞬间波形无突变。从6个月的运行经验来看,超导限流器各种运行指标良好,为超导限流器的规模应用奠定了基础。     

超导限流器综述

概述了超导限流器的科学基础和发展历史,介绍了电阻型、饱和铁心型、磁屏蔽性和电桥型超导限流器的技术原理、基本结构和等效电路,详细分析和比较了电阻型和饱和铁心型超导限流器的性能特征、优点和缺点,以及其在实际电网挂网运行的案例。展望了超导限流器可能的应用范围及前景,指出除了传统观念上的短路故障限流作用之外,超导限流器未来可能成为可再生能源分布式发电并网的必要设备,在降低输电损耗和提高输送效率方面发挥重要作用。     

桥式超导故障限流器的数字仿真研究

桥式超导故障限流器,它由超导磁体、二极管桥路和直流偏压源组成。超导故障限流器与常规限流电抗器不同之处是:将其接入电网,当电力系统正常运行时,超导体电阻几乎为零,对电力系统运行无影响;当电网发生短路故障时,超导线圈可以无时延地被自动串入线路,从而限制了短路故障电流,使得轻型断路器可以正常动作。通过PSCAD软件对超导故障限流器的运行特性进行仿真分析,证明超导故障限流器在电力系统中应用的意义与前景。     

超导限流器基本概念和发展趋势

超导限流器是多年以来人们在超导电力技术领域的研究焦点之一,也是被认为最有可能率先实现工业化应用的超导电力设备。本文在介绍超导限流器的基本概念、组成要素和功能特点的基础上,讨论了超导限流器设计和应用相关的一些重要技术参数和性能指标。文章还较系统地分析了电阻型和饱和铁心型两种目前发展水平较高的超导限流器的工作原理和应用情况,并比较了两者的优缺点。随着性能的进一步完善,可靠性和可用性的进一步提高,超导限流器有可能成为理想的电网短路故障限流装置。作者期待在不远的将来超导限流器会在各种电网中得到广泛的应用,并由此推动电网的深刻技术革命。     

改进的双桥混合式桥路型高温超导故障限流器

针对现有断路器开断容量不能满足超高压系统故障短路电流要求的现状,介绍了两种单相桥型高温超导限流器的基本工作原理;针对整流桥中直流偏压的引入问题,提出了一种改进的双桥混合式桥路型高温超导故障限流器,深入讨论了新型限流器的工作原理,限流器的参数变化对其限流特性的影响,包括临界电流、动作电流和超导线圈电感.仿真与实验表明该类型限流器具有良好的限流作用,从工程的角度解决了直流偏压引入困难的问题.     

电力系统高温超导故障限流器的研究

在阐述传统电力系统故障限流器的基础上，综述了高温超导体的基本特性、高温超导 限流的结构，并着重讨论了饱和电抗器型高温超导限流器的设计原理和限流效果。     

Proposal for an RMS thermoelectric model for a resistive-type superconducting fault current limiter (SFCL)

In general, predictions of the limiting characteristics of a resistive superconducting fault current limiter (SFCL) include the electrical and thermal behaviour of the superconductor. Acknowledging that these two phenomena have very different time scales for limiters inserted in an electric power system, we propose in this paper a root mean squared (RMS) thermoelectric model for a resistive-type superconducting fault current limiter.     

一种新型超导直流故障限流器

与用于交流系统或双极直流系统的限流器不同,用于多端柔性直流系统的故障限流装置应能够在短路故障发生初期有效抑制故障电流的快速上升,避免在线路断路器动作之前换流器桥臂闭锁。针对这一性能要求提出了一种专门用于多端柔性直流电网中的新型超导故障限流器的基本结构和工作原理,并制作了原理验证样机。通过对原理验证样机开展的一系列实验,证明了设计结构与原理的可行性。实验结果也充分展示了这类限流器的功能特性,如其能充分利用铁芯的最大磁导率在短路故障发生的几个毫秒内实现最大限流感抗,从而有效抑制故障早期的短路电流上升率。此外,可以通过对超导隔离环组数量的调整,设定限流器的限流阈值,灵活适应不同直流系统的限流需求。     

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。     

Magnetic-shield type superconducting fault current limiter with high Tc superconductors

The continuous development of electric power utilities has led to the increase in problems concerning fault currents. The use of fault current limiters, which suppress fault currents below a certain level, has been examined widely. The authors have studied a superconducting fault current limiter that is based on the magnetic shielding characteristics of superconductors. In this paper, three kinds of fault current limiters with high T_c superconductors and their results tested at liquid nitrogen temperature are presented. The experimental results show that the impedances of limiters in the fault condition became higher than those in the normal condition but were lower than the anticipated ones. Next, a numerical calculation model to analyze the experimental results is presented. The calculation results with this model agreed with the aforementioned experimental ones very well. From these studies it is concluded that it is necessary for the sudden transition from the superconducting state to the fully resistive state to be caused by suitable means.     

故障电流限制器现状及应用前景

目前我国某些地区短路电流过高制约着电网发展, 故障电流限制器可以快速限制短路电流,保证系统安全稳定运行, 是具有发展潜力的限制短路电流技术。故障电流限制器包括超导和和固态故障电流限制器2 种, 每种故障限流器具有各自的特性、工作原理、优缺点, 某些故障电流限制器已在国外投入使用。通过分析我国短路电流的特点及国外故障电流限制器的使用情况可知, 故障电流限制器是目前解决我国短路电流过大的措施之一。