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考虑短路电流非周期分量影响的磁偏置型超导故障限流器设计方法及其限流特性分析

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电网技术 2023年第12期47卷 4887-4896页

作者：李超吴琪李斌诸嘉慧陈盼盼韦德福信赢天津大学电气自动化与信息工程学院天津市南开区300072 中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院辽宁省沈阳市110006

随着电力负荷快速增长,电力系统的故障电流水平持续上升,甚至超出了现有断路器的开断能力;为有效限制故障电流,超导故障限流器(superconducting fault current limiter,SFCL)逐渐投入应用。SFCL在正常运行时呈现零阻抗,故障发生后迅速... 详细信息

随着电力负荷快速增长,电力系统的故障电流水平持续上升,甚至超出了现有断路器的开断能力;为有效限制故障电流,超导故障限流器(superconducting fault current limiter,SFCL)逐渐投入应用。SFCL在正常运行时呈现零阻抗,故障发生后迅速转为高阻抗,可作为配合断路器开断的理想选择,提高电力系统的运行安全性。介绍了一种磁偏置型超导故障限流器(magneto-biased superconducting fault current limiter,MBSFCL),提出了考虑短路电流非周期分量影响的MBSFCL设计方法,对于MBSFCL的制造具有一定的指导意义。通过搭建仿真模型,验证了所提出方法的可行性,并对MBSFCL的限流特性进行了深入分析,讨论了不同非周期分量对断路器的开断影响,以及MBSFCL中电感、电阻参数变化对短路电流及其分量的限流效果影响。分析结果表明,在所提出MBSFCL设计方法中必须考虑非周期分量,且MBSFCL的电阻参数变化对短路电流的抑制效果更为显著。

关键词：超导限流器磁偏置非周期分量断路器开断电流

超导限流器在多端直流系统中的应用研究（英文）

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电网技术 2015年第4期39卷 983-988页

作者：刘旭盛杰洪智勇金之俭顾洁上海交通大学电子信息与电气工程学院上海市闵行区200240

随着多端直流系统在电力网络中的应用引起了广泛关注,直流断路器的开断能力问题逐渐凸显,成为限制多端直流系统进一步发展的重要因素。为解决这一技术难题,提出了将超导限流器应用于多端直流系统的方案。在PSCAD平台上搭建了电阻型超导... 详细信息

随着多端直流系统在电力网络中的应用引起了广泛关注,直流断路器的开断能力问题逐渐凸显,成为限制多端直流系统进一步发展的重要因素。为解决这一技术难题,提出了将超导限流器应用于多端直流系统的方案。在PSCAD平台上搭建了电阻型超导限流器的仿真模型,并通过一系列的物理实验对仿真模型的准确性进行校验,进而将此模型应用于一个典型的三端直流输电系统,研究了超导限流器对于网络中直流侧不同类型及不同地点的故障短路电流的限制作用。仿真研究表明,超导限流器具有明显的限流作用,同时不会影响多端直流系统的正常运行。

关键词：直流断路器 PSCAD 超导限流器多端直流系统

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超导限流器引入配电系统后的短路行为仿真

高压电器 2006年第2期42卷 131-133页

作者：王晓君湖北清江水电开发有限责任公司发电公司湖北长阳443503

借助EMTP对10 kV配电系统中引入超导限流器的短路行为进行了仿真。给出了超导限流器的数学模型,着重分析了超导限流器限流电阻和故障检测时间对短路电流峰值、非故障线电压、超导限流器上的电压的影响。仿真结果表明, 增大限流电阻可以... 详细信息

借助EMTP对10 kV配电系统中引入超导限流器的短路行为进行了仿真。给出了超导限流器的数学模型,着重分析了超导限流器限流电阻和故障检测时间对短路电流峰值、非故障线电压、超导限流器上的电压的影响。仿真结果表明, 增大限流电阻可以显著降低短路电流的峰值,并有利于维持非故障线的电压,但限流器上的电压也会增加。故障检测时间是影响超导限流器性能的关键参数,快速故障检测对提高超导限流器的性能、降低开关开断后的恢复电压非常有利。

关键词：配电系统超导限流器限流电阻故障检测时间

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超导限流器

船电技术 2000年第2期20卷 8-14页

作者：唐绍栋中国船舶重工集团七院第七一二研究所

超导限流器在电网中能有效地控制故障电流和降低电网断路器开断容量,其突出优点为世界各国瞩目。本文阐述国外已发展的无感电抗器型、三相电抗器型、混合型的超导限流器的基本原理,主要技术关键及试验特性。

关键词：电网超导限流器无感电抗器型三相电抗器型

含直流断路器和超导限流器的多端柔性直流输电系统控制保护研究

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含直流断路器和超导限流器的多端柔性直流输电系统控制保护研究

作者：许哲源华南理工大学

学位级别：硕士

柔性直流输电技术(MMC—HVDC)因其没有无功损耗、线路造价低、适合长远距离供电以及易于实现大电网柔性互联、大规模新能源接入等方面发挥着重要作用,成为近几年直流电网的发展趋势。然而,随着柔直工程建设的电压等级和容量的日益增大,... 详细信息

柔性直流输电技术(MMC—HVDC)因其没有无功损耗、线路造价低、适合长远距离供电以及易于实现大电网柔性互联、大规模新能源接入等方面发挥着重要作用,成为近几年直流电网的发展趋势。然而,随着柔直工程建设的电压等级和容量的日益增大,同比上升的短路电流对换流器的威胁也愈加严峻,同时直流大短路电流的灭弧开断难度大等自然性质也加大了直流线路快速清障难度。通过增设超导限流器配合直流断路器,以先限流再开断的方式,可以实现柔直系统的直流故障清除,降低直流断路器开断容量需求和造价成本,而经改造后的柔直系统的控制与保护策略将发生改变。本人作为相关柔直工程的运维人员,围绕多端柔直系统加装超导限流器讨论了以下内容:(1)分析S市某个多端柔性直流工程在受端站与送端站之间发生严重直流短路故障时,故障电流的发展过程和保护的动作时序,针对加装超导限流器配合直流断路器进行直流清障的思路,提出超导限流器的一二次参数的选择方案和结构选型;(2)对提出的超导限流器的控制、保护需求进行分析,针对超导限流器加装之后,整个多端柔性直流系统控制策略和保护策略的调整需求,提出改造思路与框架;(3)对多端柔性直流工程控制系统进行分析,提出一套包括超导限流器主接线设计、五防逻辑、操作顺序、跳闸与故障处理等控制策略的调整方案;(4)对多端柔性直流系统交流侧和直流侧的保护策略进行研究,分析加装超导限流器后和直流断路器的匹配协调整策略,系统级控制系统、直流保护、换流器及阀控保护的改造方案。(5)建立柔直系统、直流断路器、超导限流器PSCAD仿真模型,通过对加装超导限流器之后的多端柔性直流系统进行稳态仿真与暂态故障扫描,分析定值修改方案,验证定值调整之后的控制保护策略能在多端柔直工程直流线路发生故障时,实现至少20%的故障电流抑制率,并能配合直流断路器实现先限流、后切断的清障效果,保证非故障端的正常运行。

关键词：多端柔直系统直流断路器超导限流器控制保护策略

基于饱和铁心型超导限流器的新型直流限流电路研究

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基于饱和铁心型超导限流器的新型直流限流电路研究

作者：路佳宁天津大学

学位级别：硕士

随着基于电压源型换流器的柔性直流输电系统电压等级和传输容量不断提高,直流短路电流水平也持续上升,严重威胁电力系统的安全稳定运行。由于直流故障电流上升速度快、幅值高、无自然过零点,现有直流断路器的故障电流开断容量和开断速... 详细信息

随着基于电压源型换流器的柔性直流输电系统电压等级和传输容量不断提高,直流短路电流水平也持续上升,严重威胁电力系统的安全稳定运行。由于直流故障电流上升速度快、幅值高、无自然过零点,现有直流断路器的故障电流开断容量和开断速度受到很大挑战。因此,采取限流措施与直流断路器配合,减轻直流断路器的开断压力并实现故障快速清除是目前直流系统兹待解决的重要问题。此外,架空线路方式下的直流系统发生瞬时性接地故障的概率大,需在故障消失后,重合直流断路器。然而,若重合于永久性故障,则会对系统造成二次冲击,影响系统供电可靠性,因此实现接地故障性质预判也尤为必要。针对上述问题,本文提出新型直流限流电路,并展开了相关研究,具体内容如下:提出一种基于饱和铁心型超导限流器(Saturated Iron-Core Superconducting Fault Current Limiter,SI-SFCL)的混合直流限流电路,利用饱和铁心型超导限流器及限流电阻共同作用实现阻感复合限流,并借助吸能电阻达到加速故障电流清除、缓解直流断路器开断压力的目的。根据直流故障暂态特性,结合该混合直流限流电路与混合式直流断路器的配合策略,分阶段对该混合直流限流电路的工作原理进行理论解析。通过数学推导给出所提混合直流限流电路的参数设计原则。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台中和在实验室的实验平台上对所提混合直流限流电路的原理正确性和功能有效性进行验证。结果表明,所提混合直流限流电路能有效抑制故障电流、缩短故障线路隔离时间并减少避雷器吸能。提出一种具有单极接地故障性质判别能力的改进型混合直流限流电路拓扑结构,在基于饱和铁心型超导限流器的混合直流限流电路的基础上,增加故障性质判别单元,用于判别单极接地故障性质。分阶段对改进型混合直流限流电路的工作原理进行了分析,结合各阶段直流故障电流理论计算结果,提出了改进型限流电路的参数设计方法,并仿真验证了所提改进拓扑的故障限流效果。结果表明改进型混合直流限流电路除能准确判别单极接地故障性质外,还能在实现基于饱和铁心型超导限流器的混合直流限流电路的功能的基础上,进一步缩短故障线路隔离时间、缓解避雷器吸能压力。

关键词：超导限流器直流限流电路故障隔离直流断路器

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超导限流器

等离子体应用技术快报 1998年第5期 19-21页

作者：春声

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超导限流器

电工技术杂志 2002年第7期24卷 54-55,59页

作者：李建基西安高压电器研究所 710077

用超导限流器限制短路电流 ,是国际上大力研究的课题。超导限流器利用导体由超导态向正常态的转变 ,因此它的作用像非线性电阻。由于这种独特的物理特性。超导限流器成为一种比较理想的限流装置。

关键词：超导限流器短路电流超导材料限流特性

220 kV分裂电抗型超导限流器的仿真与优化设计

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高电压技术 2017年第4期43卷 1129-1136页

作者：张志丰邱清泉张国民许熙徐小飞施飞中国科学院超导重点实验室北京100190 中国科学院电工研究所北京100190 江苏中天科技股份有限公司南通226463

输电网的短路故障电流大、危害范围广,实现高压电网的短路故障限流有非常重要的意义。为了降低超导限流器的制造成本和提高其限流能力,提出了一种分裂电抗型超导限流器拓扑,进行了限流原理理论分析和建模方法的研究。针对220 k V输电网... 详细信息

输电网的短路故障电流大、危害范围广,实现高压电网的短路故障限流有非常重要的意义。为了降低超导限流器的制造成本和提高其限流能力,提出了一种分裂电抗型超导限流器拓扑,进行了限流原理理论分析和建模方法的研究。针对220 k V输电网,建立了系统仿真模型,开展了限流器的参数优化方法研究和限流特性分析。并进行了电阻型超导限流单元和分裂电抗器的优化设计。研究结果表明:分裂电抗型超导限流器能够降低超导带材的使用量,提高超导限流器的限流能力和运行可靠性,为220 k V/1.5 k A示范样机的研制奠定了基础。

关键词： YBCO带材超导限流器失超短路故障电流分裂电抗器