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.     

超导限流器对感应电动机负载的影响分析

随着高温超导技术的发展,超导限流器成为研究热点之一。针对一种新型桥路高温超导限流器,分析了其对感应电动机启动及短路故障动态过程的影响,建立了含超导限流器的感应电动机的电磁暂态方程。基于Matlab的Simulink平台进行了仿真研究,并结合实验室超导限流器样机进行实验研究,仿真和试验结果表明超导故障限流器可以有效限制启动电流和故障电流,可以缓解大容量电动机启动困难及在短路故障时向短路点提供短路电流问题。     

500 kV高温超导限流器电气主接线方案

500 kV高温超导限流器技术是目前世界上电压等级最高的高温超导限流器技术,它应用在电网中可有效解决由于电网结构加强产生的主干电网短路电流水平过高问题,同时又不降低电网运行的可靠性和灵活性,但目前还没有一个成熟的500 kV高温超导限流器电气主接线方案。根据目前高温超导限流器技术和设备最新研究进展,提出了4种500 kV高温超导限流器接入系统的电气主接线方案,并通过可靠性、保护配置和造价等的综合比选提出推荐方案,该方案适用于超导限流器可靠性不高且严重故障后需要立即切除的设备发展现状,故障后需要立即切除的技术发展现状。     

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。     

配电系统中超导限流器与继电保护的配合研究

超导限流器在故障状态下具有检测和限制短路故障电流快速增长的功能,是解决短路故障电流超标问题的重要措施。分析了混合型超导限流器的运行特性,超导限流器的动作过程、恢复过程和装置参数对配电系统继电保护动作特性的影响,建立了混合型超导限流器的仿真模型,并开展了系统性的仿真试验研究。仿真结果表明,超导限流器的接入将影响继电保护装置的动作整定值和动作时限,研究结果为继电保护的整定提供了方法与理论依据。     

直流电网中限流器优化配置方法研究

柔性直流输电具有灵活、可靠的特点,成为目前直流输电领域的研究热点。但直流电网中发生短路故障时其短路电流较大,如何在直流侧故障时快速将其切除成为直流输电技术的研究难点。文章重点研究了柔性直流输电系统中限流器的优化配置。以目前研究较多的超导限流器为例,对柔性直流电网中的故障问题进行详细分析;基于超导限流器的特性,提出了考虑直流断路器切断容量和故障反应时间的限流器优化方法;选取算例在MATLAB平台上对该优化方法进行了验证,仿真结果表明该优化配置方法能有效的指导限流器的设计,提高其应用过程中的经济性。     

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。     

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。     

超导限流储能系统的建模与优化

超导限流储能系统(SFCL-MES)是将超导储能系统与桥路型超导限流器集成起来实现的, 二者共用一个超导磁体。文中分析了SFCL-MES的集成建模与优化的原理。根据SFCL-MES的 限流集成原理,提出了它的限流集成模型。基于SFCL-MES在故障限流时的动态拓扑分析,建立 了它的动态数学模型。在此基础上,根据不同的优化目标,建立了相应的优化模型,并对优化结果 进行了比较分析。最后对于SFCL-MES集成后可以减小超导磁体容量的原理进行了讨论。     

Examination of a fault current limiter with conduction‐cooled Nb3Sn screen

We examined the possibility of the practical use of a conduction‐cooled magnetic shield type fault current limiter. A small superconducting fault current limiter was built and the current limiting characteristics were tested. Conceptual design of the conduction‐cooled fault current limiter for a distribution power system was carried out, and we calculated and discussed the temperature rise of shielding coil during a normal and a fault condition. We suggest a protection method for quench due to local disturbances during normal operation. © 2003 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 145(1): 20–27, 2003; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10164     

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。     

新型磁控开关型故障限流器参数设计及模型机研究

基于饱和铁心型高温超导故障限流器拓扑,提出了一种适用于中高压电网的磁控开关型故障限流器结构。通过工作原理分析,论证了此拓扑结构的可行性,建立了限流器的数学模型和简化电路模型,推导出这种限流器系统的设计公式,并在此基础上研制了一台220V/50A限流器模型机。试验结果表明,该故障限流器具有快速、有效的故障电流限制作用,且具有结构简单可靠,运行控制灵活的特点。     

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。     

饱和铁心型超导限流器的暂态特性分析

随着电网规模的不断扩大,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之一。传统的限流措施已经很难满足现代电力系统发展的需要,随着超导材料的快速发展,超导限流器这种利用新兴超导技术而研制出的快速有效的限流装置应运而生。由于饱和铁心型超导限流器拥有突出的优越性能,其被广泛应用于输电线路及配电系统中。考虑到饱和铁心型超导限流器的实际结构,提出了一种新式等效磁路法,进而可以精确、有效地分析限流器的暂态特性。等效磁路法的提出对饱和铁心型超导限流器的理论分析及实际应用都有重要的意义。     

Operation of superconducting fault current limiter using vacuum interrupter driven by electromagnetic repulsion force for commutating switch

Using conventional high‐temperature superconducting wire, a model superconducting fault current limiter (SFCL) is made and tested. Solenoid coil using Bi2223 silver sheath wire is so made that inductance is as small as possible and a vacuum interrupter is connected in series to it. A conventional reactor coil is connected in parallel. When the fault current flows in this equipment, superconducting wire is quenched and current is transferred into the parallel coil because of voltage drop of superconducting wire. This large current in parallel coil actuates magnetic repulsion mechanism of vacuum interrupter. Due to opening of vacuum interrupter, the current in superconducting wire is broken. By using this equipment, current flow time in superconducting wire can be easily minimized. On the other hand, the fault current is also easily limited by large reactance of parallel coil. © 2008 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 164(1): 52–61, 2008; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20315     

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。     

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。     

超导电力装置研究的进展

简要介绍了超导电力装置的基本应用特性,重点介绍了高温超导电力电缆、超导限流器、超导磁储能装置的应用优势,讨论了超导电力装置的待研问题。     

电阻型超导限流器失超电阻测量方法

针对安装于高压柔性直流电网中的电阻型超导限流器的失超电阻难以测量的问题,提出一种适用于高电压等级下超导限流器的失超电阻间接计算方法。该方法利用超导限流器样机失超电阻易于测量、对试验环境要求相对较低的特点,通过超导限流器失超电阻和其常温电阻之间存在的比例关系,基于热等效原理对超导限流器样机进行交流冲击试验,进而获得样机的失超电阻值;最后通过推算得到了超导限流器的失超电阻值。通过与仿真模型仿真值的对比证明了计算结果的准确性。