新型永磁励磁型饱和铁芯故障限流器

应用饱和铁芯故障限流器(saturated-core fault current limiter, SCFCL)是限制系统短路电流的最有效措施,为解决传统SCFCL直流励磁损耗大的难题,提出了一种新型永磁励磁型饱和铁芯故障限流器(permanent-magnet-biased saturated-core fault current limiter, PSFCL)。本文利用等效磁路、等效电路对该新拓扑进行研究分析,并进行相关参数设计,通过搭建基于Maxwell-3D的有限元电磁仿真模型,证明所提新型拓扑可有效限制故障电流,并通过样机试验进一步验证所提结构的有效性与理论的正确性。     

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。     

主动型饱和铁心超导限流器限流沮抗特性与动态仿真

饱和铁心型超导限流器（SICSFCL）在高压、超高压大容量电网的短路限流技术上有着广阔的应用前景。早期设计的SICSFCL存在一些问题。始终没有得到进一步的发展。采用短路故障瞬间切断直流励磁电流的方法,变被动限流型SICSFCL为主动限流型SICSFCL,克服了以上不足。使用Matlab动态仿真并结合380V／S0A限流器样机的试验结果,对主动限流型SICSFCL的短路电流限制特性进行了分析计算,得到SICSFCL阻抗的变化规律和计算方法。     

主动型饱和铁心超导限流器限流阻抗特性与动态仿真

饱和铁心型超导限流器(CICSFCL)在高压、超高压大容量电网的短路限流技术上有着广阔的应用前景.早期设计的SICSFCL存在一些问题,始终没有得到进一步的发展.采用短路故障瞬间切断直流励磁电流的方法.变被动限流型SICSFCL为主动限流型SICSFCL,克服了以上不足.使用Matlab动态仿真并结合380 V/50 A限流器样机的试验结果,对主动限流型SICSFCL的短路电流限制特性进行了分析计算.得到SICSFCL阻抗的变化规律和计算方法.     

饱和铁心型高温超导故障限流器仿真建模及短路特征研究

在建立饱和铁心型高温超导故障限流器(saturated iron-core type high temperature superconductive fault current limiters,SR-SFCL)电磁暂态仿真计算模型基础上,对电网发生短路故障后SR-SFCL一次绕组与励磁绕组的电流、电压过渡过程进行了定量计算,深入研究了一次绕组与励磁绕组电流、电压的特征和相互关系,分析了限流器对短路电流交流分量初始值、冲击电流和稳态短路电流的限制效果。研究指出:SR-SFCL对稳态短路电流具有很好的限制作用,充分发挥限流效果的关键是缩短励磁回路的灭磁时间,灭磁时间与一次电流、灭磁电阻取值等因素关系密切。     

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。     

直流SMC铁心高温超导故障限流器的研究

分析了直流电力系统保护的发展现状,设计了一种铁心型高温超导故障限流器。为了尽量延长限流的时间,限流器的铁心采用软磁复合材料(SMC)。限流器在系统正常工作时对电力系统影响很小,当短路故障发生时,它会很快表现为大阻抗以限制短路电流。基于磁场有限元与电路耦合的计算方法,首先对限流线圈在短路过程中的非线性电感进行精确计算,然后结合计算结果,在电路仿真程序中计算短路电流。通过对比SMC与硅钢铁心材料限流器的限流情况,可以看出SMC铁心限流器对于直流电力系统短路故障的限流效果更好。在短路故障发生后8 ms时,该限流器能将短路电流限制到最大值的12%。     

一种开路形式的永磁饱和型故障电流限制器的温度场稳态分析

永磁饱和型故障电流限制器(PMFCL)具有结构简单、损耗小和运行成本低的特点,具有良好的应用前景。永磁体在高温下会失磁,因此开展PMFCL温度场的计算分析有重要的实际意义。针对一种直线型的PMFCL结构,使用有限元软件进行磁场分析得出铁心在一个周期内的磁感应强度随时间变化的B-t曲线,再根据铁心的B-P曲线计算其损耗,并考虑永磁体的损耗,分析线路正常工作状态和故障状态保持持续的极端情况下永磁饱和型故障电流限制器的稳态温度场,仿真结果发现该新型的限流器的永磁体在线路正常工作状态和故障状态下均处于未失效的磁性状态的温度范围内,从而处于两个稳态中间的故障过渡过程中PMFCL的永磁体满足设计的温度和磁性性能要求,验证了此PMFCL具有很好的磁场热稳定性。     

基于虚拟磁通与差动电流特性识别变压器励磁涌流

在定义虚拟磁通的基础上,根据虚拟磁通对于差电流的曲线在发生励磁涌流和发生内部短路故障情况下在中心对称性上具有明显区别的特征,提出了一种基于计算虚拟磁通的识别励磁涌流和内部短路故障的方法。虚拟磁通只需要根据绕组端电压测量值就可以容易计算。虚拟磁通与差电流的关系曲线的中心对称性特征只需要1个至2个工频周期就可以准确判断。在硬件实现差动保护控制模块的基础上进行了动模试验,结果表明所提出的新方法可以快速、可靠地识别励磁涌流和内部短路故障。     

新型饱和铁心型高温超导故障限流器等效电路和仿真分析

基于饱和铁心型高温超导故障限流器的基本工作原理,提出了一种新型高温超导故障限流器的铁心结构和交直流线圈配置方式。通过理论分析,介绍了新型结构的工作原理,建立其等效二端口电路模型,推导出电路模型的参数,分析了交流绕组在直流回路中产生的感应电流大小。结构限流器通过缩减偏置磁路的有效长度,降低偏置电流的大小。对新型高温超导故障限流器进行仿真分析,仿真结果表明,在系统正常运行时,结构限流器对交流回路电流的影响很小,在系统发生短路故障时,能够有效、快速地将短路电流限制在合理范围内。     

直流偏磁条件下电力变压器铁心B-H曲线及非对称励磁电流

基于变压器铁心的直流偏磁特性提出了一种有效获取大型电力变压器直流偏磁条件下绕组励磁电流的方法.首先在按与实际产品1/50比例制作的产品级模型上通过试验研究建立了处于不同直流偏磁水平铁心的磁通一激励电流(φ-I)曲线族,(B-H日)曲线族;其次通过仿真计算考虑了偏置磁通对这些曲线的影响;最后提出了适合变压器工程应用的直流偏磁条件下非对称励磁电流的计算方法.实际测量数据与仿真计算结果的比较表明文中提出的方法是正确的.     

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。     

一种结合直流断路器的直流故障限流器拓扑

直流系统短路电流的限制与开断技术是直流输电技术发展的瓶颈。针对这一技术问题,文中在分析已有直流限流器和直流断路器拓扑的基础上,提出一种适用于直流系统的改进型故障电流限制器的拓扑结构,该设备利用直流断路器使用的电流转移原理分断电路,可在系统发生短路故障时快速限制短路电流的上升率及短路电流水平,有效保障内部的电力电子器件避免过电压而造成的损坏。通过在MATLAB/Simulink平台搭建仿真模型并进行故障限流的仿真,验证了限流器的功能和限流指标,仿真分析结果表明所提出的限流器具有良好的限流效果。     

高速交错磁极混合励磁发电机直流侧短路电流分析计算

为提高高速交错磁极混合励磁同步发电机直流侧短路电流的计算精度,通过在dq轴上设立阻尼回路的方法,建立电机动态数学模型。该模型能够同时考虑定子导磁套筒、实心转轴、永磁体和铁心极在短路过程中涡流效应对电枢绕组电流的影响,在此基础上推导出电机瞬态、超瞬态电感以及短路电流的表达式。通过与某型高速交错磁极混合励磁电机短路电流试验结果进行对比,验证了模型的有效性,并对存在误差的原因进行分析,指出该类电机在短路过程中由于交错磁极结构导致的动态饱和现象是造成误差的主要原因之一。     

串联谐振故障电流限制器在青海西宁地区超高压电网中的应用研究

加装串联谐振故障电流限制器是解决超高压电网短路电流超标的有效措施。分析了串联谐振故障电流限制器的基本原理及安装方案,通过公式推导计算,提出串联谐振故障电流限制器限流参数选择的解析法,为故障电流限制器参数选择提供理论支撑。研究青海西宁地区超高压电网中750 kV母线短路电流超标原因,计算加装故障电流限制器后母线短路电流水平,在此基础上提出限制青海西宁地区750 kV短路电流措施。研究成果可为青海750 kV电网限制短路电流提供借鉴。     

电感式直流限流器研究综述

高压直流系统短路故障电流抑制问题是目前直流系统保护的核心问题之一,电感式直流故障限流器能深度抑制系统短路电流上升速度,是解决短路故障电流问题的有效方法。该文首先分析了直流系统的故障电流特性,提出了限流器性能评价指标。其次,分析了磁通耦合型、饱和铁芯型和固态型3种电感式直流限流器的工作原理、电气特性和最新研究进展。然后,归纳和对比了不同类型电感式直流限流器的电感增益倍数、动态响应时间、耐压/通流能力和成本等性能评价指标,并给出了各自优缺点和适用的直流电压等级。最后,根据未来直流电网的发展趋势,给出了各类限流器亟待解决的关键技术问题,如超导材料的失超一致性问题、饱和铁芯限流器的励磁系统性能问题、固态限流器的多功能化等,为直流限流技术的进一步研究方向做出了展望。     

一种新型滤波用直流电抗器的原理与设计

普通的直流电抗器体积和重量较大,严重制约着开关电源的小型化,并且线圈中所通过的电流是单方向的直流电流,随着线圈电流的增加,铁心的磁通密度逐渐趋向饱和,如果在磁路上加一个直流偏置,就会减小磁路上总的磁势,降低铁心中磁通密度的饱和程度。阐述了永磁偏置直流电抗器的工作原理,对该电抗器的磁路进行了线性解析与设计,并通过实验进行了验证。     

超高压电网故障电流限制器在电网中的应用评价

随着电网的发展,短路电流超标成为限制电网发展的瓶颈.采用串联谐振型故障电流限制器正常运行时对电网没有影响.而在电网故障时,可以快速启动,将系统短路电流限制到安全数值以下.描述了安装在瓶窑-仁和线路上的我国首套故障电流限制器的原理、结构及实际系统人工短路试验情况,分析了其性能及动作结果,并提出了改进建议.     

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。     

弱磁型混合励磁磁通切换电机的结构与原理分析

针对永磁磁通切换电机的调磁难问题,提出一种H型混合励磁磁通切换电机。励磁绕组位于H型定子铁心单元的中间轭部,继承了永磁磁通切换电机的优点。介绍了电机的结构与工作原理,特别地对比讨论了磁路饱和时的调磁现象。从励磁磁通路径出发,分析了不同转子极数对电机弱磁能力的影响。有限元分析结果表明:该电机不仅继承了永磁磁通切换电机的优点,而且具有较强的弱磁能力,能够获得较高的定子磁链,无需额外铜耗就可获得最大的输出功率。