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。     

饱和铁心型超导限流器故障电流快速模式识别

分析了开断直流励磁以及断开速度对该类超导限流器限流效果的影响,指出短路故障电流需要快速识别,设计和制造了三相小样机和相应的基于Labview和NI板卡的实时检测控制系统.提取了短路故障电流的三个重要特征:电流实时幅值、电流变化率、故障时高电流变化率的持续时间,根据特征进行神经网络感知机模式分类,离线在Matlab环境下训练神经网络找出线性分类面,在NI板卡内部的FPGA上实现分类神经元,并综合采用阈值模糊化的方法,对故障进行复合决策,以提高辨识准确性和速度.对阈值法和复合决策法进行的比较实验,表明了该方法的有效性.     

新型饱和铁心高温超导限流器的实验研究

饱和铁心型超导限流器的直流超导绕组中的直流影响短路故障电流的限流效果,研究发现,饱和铁心型超导限流器直流超导绕组中的直流还可以抑制谐波,并减少正常情况交流电流的波形畸变率。该文提出了一种新型饱和铁心高温超导限流器。新型饱和铁心高温超导限流器在正常工作情况下,两个固态开关SSTS处于闭合状态,直流超导绕组中的直流使饱和铁心型超导限流器处于饱和状态,限流器不会出现限流现象。在短路故障情况下,两个SSTS快速动作,断开限流器直流超导绕组中的直流,提高限流能力,同时使限流电阻快速串入超导限流器的交流回路限流,进一步提高限流效果。研究了该新型限流器的工作原理,分析限流参数的变化对其限流特性的影响。通过仿真和和实验研究发现,新型限流器的限流效果非常明显,并能实现线路重合闸,电网的稳态和暂态短路电流显著减少,电网电能质量和动态稳定性得到有效提高。     

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。     

改进型饱和铁心高温超导限流器的实验研究

提出一种改进型饱和铁心高温超导限流器,其原副边绕组均采用超导绕组,在正常工作情况,没有限流现象.在短路故障情况,由于饱和铁心型高温超导限流器直流绕组中的直流电流影响限流能力,利用IGBT1快速断开直流电流以提高限流能力;同时断开限流器交流回路的IGBT2,使与之并联的限流电阻串入限流,提高了限流能力.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.仿真结果及实验结果表明,该限流器能抑制电力系统的谐波,具有明显的限流效果,能显著减少电力系统的暂态和稳态故障电流,实现线路重合闸,提高了电网电能质量和电力系统动态稳定性.     

饱和铁心型高温超导故障限流器数学模型的分析与参数设计

首先对各种类型高温超导故障限流器(HTSCFCL)的优缺点做了简要的介绍，说明了饱和铁心型限流器的独特优点；对其数学模型进行了分析，并在此基础上推导出了这种限流器系统参数的设计公式：利用这些公式设计了一个限流器系统，并用电磁暂态仿真程序EMTP对其限流效果进行了验证和分析，结果证明推导出的公式是正确的，可以作为设计这种限流器系统的参考依据。     

饱和铁心型超导限流器对电力系统保护的影响

作为超导技术最典型的应用方案超导限流器（SFCL）能改善短路电流随系统规模扩大而快速增长的严峻情况,保障电网的稳定以及电气设备的安全,但同时对继电保护装置的正常运行也带来了影响。本文首先简要介绍了饱和铁心型超导限流器的结构和工作原理,之后详细分析了在电力系统中加装SFCL后对电流保护、距离保护、零序电流保护和纵联差动保护造成的影响,并在此基础上提出修改保护的整定值以及提高对SFCL的设计要求等解决办法以消除其对上述保护的影响,为SFCL在电力系统中的实际应用提供了参考。     

饱和铁心型超导限流器的仿真设计方法

分析了饱和铁心超导限流器的工作原理,给出了其正常工作的电磁约束关系.介绍了利用PSPICE进行仿真设计的新方法,为优化产品结构参数、准确预估限流效果提供了有效途径,最后介绍了一个设计实例.     

饱和铁心型限流器限流阻抗试验和计算

计算大电流下的阻抗值必须考虑铁心的非线性磁化特性。而实际铁心的磁化特性与铁心材料本身的磁化特性可能有一定偏差,这会导致计算的误差。本文根据系列限流铁心电抗器的实验结果,分析了电流大小、铁心绕组参数与限流器阻抗值的关系,并且给出了一种从小型试验样机实验结果中提取出铁心等效磁导率,进一步利用经验公式和拟合外延法来计算饱和铁心型限流器在大电流下阻抗值的方法。该方法简单易行,方法的准确性得到了不同尺寸限流器的实验验证。     

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。     

混合励磁型饱和铁芯故障限流器

应用饱和铁芯故障限流器是限制高压大容量电力系统中短路故障电流的有效措施,为解决现有饱和铁芯故障限流器直流励磁损耗大、限流效果不佳的问题,提出了一种基于永磁体的混合励磁型饱和铁芯故障限流器。通过建立等效磁路、等效电路对该新拓扑的基本原理与工作特性进行研究,着重分析了永磁体对限流器性能的影响。通过搭建基于Maxwell-3D的有限元电磁仿真模型,证明该文所提混合励磁结构可有效限制故障电流,增加永磁体用量可有效降低直流励磁损耗,但会削弱限流器的限流性能与励磁磁动势利用率。最后,通过220 V/10 A限流器样机试验,验证了该文所提结构的有效性与理论的正确性。     

经济型三相饱和铁芯故障限流器

故障限流器是限制高压电网短路故障电流的有效措施.由于高压故障限流器存在限流器是单相结构、励磁容量大、损耗高、体积大和成本较高等问题,提出了一种经济型三相饱和铁芯故障限流器结构.该结构采用三相共用铁轭方式,能有效限制电网的各种短路故障电流,具有永磁体涡流损耗小、永磁体可靠性提高、铁芯磁性材料和永磁体用量小等显著优点.首先...     

饱和铁心型高温超导故障限流器的仿真分析

给出了饱和铁心型高温超导故障限流器（HTSFCL）的结构模型,分析HTSFCL的原理,通过数学模型计算得到短路时的瞬态电流波形.利用磁路法和三维瞬态磁场-电路耦合法分别对瞬态过程进行仿真,并与样机试验结果进行对比.仿真结果验证了两种方法的正确性.针对短路时超导线圈过电压的问题,提出了使用磁屏蔽环的方法来改善.     

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。     

饱和铁心型超导限流器满足电网重合闸条件分析

饱和铁心型超导限流器(saturated iron-coresuperconducting fault current limiter,SI-SFCL)在限流过程中独特的非线性阻抗变化特性与电网继电保护的配合是一项关键技术,尤其是限流器在完成限流后需要快速恢复,以配合电网断路器重合闸的要求。限流器的恢复过程本质上是超导磁体的重新励磁,既要在尽量短的时间内完成超导磁体的充磁,又要尽量降低快速励磁时对励磁电压、电流的要求,降低直流励磁系统的设计难度,并提高设备运行的安全性和稳定性。基于对上述超导限流器重合闸要素的分析,得出结论:SI-SFCL在电网重合闸时,直流励磁不必完全恢复至额定工作值,只要能够确保在一定交流退磁作用下,铁心的最小磁化强度处于磁化曲线的拐点处即可。用PSIM进行仿真分析,校验了该判据的合理性。     

新型磁控开关型故障限流器拓扑及试验研究

基于饱和铁心型高温超导故障限流器的拓扑,提出了一种适用于中高压电网的磁控开关型故障限流器拓扑结构,在偏置回路中串联了一个限流电感,通过故障前后交流电流的变化自动实现限流电感的退出和接入,从而实现对短路电流的限制,并研制了一台220 V/50 A试验样机。对限流器样机的试验结果表明,磁控开关型故障限流器在正常工作时电压损耗很小,对线路几乎没有影响;故障发生后,限流电感立即自动插入故障回路进行限流,基本不产生谐波,运行控制灵活且简单可靠,对短路电流具有快速、有效的限制作用。     

超导故障电流限制器的研究和开发现状分析

综述了近几年超导故障电流限制器的研究和开发现状 ,包括应用意义、电网要求和参数、结构种类及优缺点等     

高温超导直流限流器的研究与应用综述

实现快速有效的故障限流是直流系统控制保护的关键技术之一,利用超导特性研制的超导直流限流器具有理想的限流性能,近年来得到广泛研究和持续发展.以超导模块呈现的限流效果为依据,归纳了现有高温超导直流限流器的主要类别和工作原理,阐述了超导材料对超导限流器限流性能和适用性的影响,梳理了超导限流器在直流系统中的接入方案,并结合超导...