饱和铁芯型超导限流器研究进展综述

电力系统短路电流对系统的稳定安全运行造成了极大的威胁,超导故障限流器是一种将超导技术、电力技术相结合产生的故障限流装置,能有效地限制短路电流。饱和铁芯型超导限流器是产业化前景较好的一种超导限流器,在对此类型的故障限流器进行了深入调研和广泛收集资料的基础上,介绍了饱和铁芯型超导限流器的工作原理,分析了它的优缺点,阐述了饱和铁芯型超导限流器的国内外发展现状,归纳了其在设计过程中的关键技术和制约其工业化应用的主要问题,并提出了技术建议,最后展望了饱和铁芯型超导限流的应用前景。     

超导限流器限流性能的检测

在电网中加入超导限流器是限制电网短路电流的一种新技术。超导限流器的形式很多,不同工作原理的限流器其限漉特性也会有所差异,因此准确测量超导限流器的限流性能对研制超导限流器具有十分重要的意义。文中根据超导限流器的主要性能参数,设计了一套限流性能检测实验装置,该系统设计为三相380V/500A,可以模拟任意一相对地短路故障,能够检测出限流器正常阻抗、故障阻抗、响应时间和恢复时间等限流特性参数。     

新型磁屏蔽感应型超导故障限流器的研究

在研究磁屏蔽感应型超导故障限流器原理的基础上,提出了一种新型磁屏蔽感应型高温超导故障限流器,它主要由一次超导绕组、二次超导圆柱形屏蔽筒、铁芯和液氮冷冻箱组成,其工作原理是利用超导绕组和超导筒从超导态转变到正常态时其阻抗的快速上升而限流,对应用于三相系统的新型磁屏蔽感应型超导故障限流器进行了仿真研究,它能显著地减少暂态及稳态的故障电流,有效地提高电力系统的稳定性.     

饱和铁芯型超导限流器的应用研究述评

在主动式短路电流控制措施中,超导故障限流器因其特殊的物理特性,具有可观的发展潜力。将饱和铁芯型超导限流器与其他几类超导限流装置进行了对比,调查分析了该类限流器及其超导材料在国内外的研究、应用进展。重点描述了国内正在试制的改进饱和铁芯型限流器的拓扑结构和工作原理,并针对此类装置的铁芯结构、直流绕组过电压、直流励磁系统等技术问题进行了讨论。从故障识别、超导材料、铁芯结构等方面分析了饱和铁芯型超导限流器未来发展的关键技术问题,为该型装备的深入研发与应用提供参考。     

混合型超导限流器与距离保护的配合研究

随着电网规模的增大和拓扑结构的日益复杂,短路故障电流持续攀升,超导限流器是最理想的短路故障电流限制装置,电力系统正常运行时,超导限流器的阻抗为零,对电力系统运行无影响,当电力系统发生短路,故障电流超过超导体临界电流,超导体失超呈现大阻抗限制短路故障电流.超导故障限流器无论是哪种限流原理,在限流的故障过程中总会有阻抗元件串入到系统中,从而使得电网参数发生变化,对继电保护产生影响.本文通过研究混合型超导限流器对距离保护的影响,借助于微机保护的快速实时特性,对线路距离保护的整定算法作相应的修改,解决混合型超导限流器与电网距离保护的配合问题.     

直流超导限流器的发展和应用现状综述

超特高压直流电网发展迅速,但是直流电网面临故障电流上升速度快、幅值高、切断困难的问题,限流器能够抑制故障电流的上升,降低直流故障电流的开断难度。直流超导限流器是其中极为关键的一类,总结了相关的研究进展,着重介绍了电阻型、磁通耦合型、饱和铁心型、磁屏蔽型超导限流器的工作原理,并且介绍了最新的应用研究。最后讨论了直流超导限流器需要解决的关键问题及未来的发展方向。     

混合型超导限流器与重合闸配合研究北大核心CSCD

基于超导限流器是最理想故障电流限流装置,当超导限流器串入电力系统后对电力系统继电保护和重合闸产生影响.本文在分析新型混合型超导限流器限流原理的基础上,为了解决失超型超导限流器的超导体失超恢复时间与重合闸时间无法配合的问题,引入失超检测系统,延长重合闸时间,当检测到超导线圈失超恢复后重合闸才动作,仿真结果表明该方法可行,并可解决失超型超导限流器与重合闸配合问题.     

桥式超导故障限流器的研究新进展

普通桥式超导故障限流器(Superconducting Fault Current Limiter,SFCL)只能限制故障短路电流的峰值,不能限制短路电流的稳态值。应用电力电子技术对桥式超导限流器的结构进行改进能在保持原有桥式限流器优点的基础上,有效限制短路电流的稳态值。针对现今的研究热点,着重介绍了全控桥型、电阻投切型、混合型、有源型等几种实用价值较高的桥式SFCL的工作原理及其特点,并对桥式超导限流器研究中存在的问题及其发展趋势做了说明。     

磁屏蔽型超导限流器电气建模与应用研究

超导限流器被认为是理想的电力系统短路电流限制手段。主要针对磁屏蔽型超导限流器的电气特性进行系统性的建模研究。首先,基于限流器工作原理和超导材料的特殊电测特性,在PSCAD/EMTDC仿真平台中对磁屏蔽型超导限流器进行了数值模型和电路模型的搭建。随后通过实验室级限流器样机短路实验对仿真模型的可靠性进行了验证,并基于模型完成过流失超机理分析。最后,完成含限流器的上海某10 kV配电网实际系统模型搭建,综合分析磁屏蔽型超导限流器对电网运行状态的影响并探索其限流特性。该文的结论有效证明了磁屏蔽型超导限流器的限流能力,稳定故障电压的能力以及快速的失超自恢复性能。     

基于分裂电抗器的开关转换型超导直流限流器

多端柔性直流电网技术的发展面临快速限制短路电流的巨大挑战。超导直流限流器被认为是故障限流的最有效解决方案之一。提出了一种基于分裂电抗器的开关转换型超导直流限流器,该限流器通过限流单元(分裂电抗器的绕组由YBCO带材绕制)与固态开关相配合,稳态时,限流器呈并联结构,等效电感小,运行损耗低;故障发生后,限流器转换为串联结构,并受大电流冲击而失超,产生较大的限流电阻,能够有效限制短路电流。基于MATLAB/Simulink建立了超导限流器模型,仿真分析了限流过程中的电流变化情况,对比分析了开关动作前后的限流情况,验证了该限流器的可行性。     

电压补偿型超导限流器对电流保护的影响

基于电压补偿型超导故障限流器(SFCL)的工作原理,分析了电网故障时由于限流器限流阻抗串入对电流保护的影响.通过重新整定电流保护的动作值,得到了限流器与电流保护配合的解决方法.以一个10kV中性点不接地配电网为例,分别对引入SFCL前后系统三相短路的电流保护进行仿真,验证了该方法的有效性.     

电压补偿型超导限流器在三相电网中的故障限流特性

基于电压补偿型超导故障限流器(SFCL)的单相电路结构和工作原理,提出了一种关于电压补偿型超导故障限流器的三相电路结构,并对其在三相电力系统发生不同故障时的运行特性进行了分析。利用Matlab/simulink建立仿真模型,仿真结果表明该电压补偿型SFCL的三相拓扑结构具有一定的可行性,对系统中发生不同短路故障时的短路电流都具有良好的限制作用。     

Superconducting fault current limiter for railway transport

A resistive switching superconducting fault current limiter (SFCL) for DC networks with voltage of 3.5 kV and nominal current of 2 kA is developed. The SFCL consists of two series-connected units: block of superconducting modules and high-speed vacuum breaker with total disconnection time not more than 8 ms. The results of laboratory tests of superconducting SFCL modules in current limiting mode are presented. The recovery time of superconductivity is experimentally determined. The possibility of application of SFCL on traction substations of Russian Railways is considered.     

超导故障限流器的研究现状及其应用

超导故障限流器(Superconducting Fault Current Limiter,SFCL)是利用超导体的基本特性,有效限制电力系统故障短路电流,提高电网安全性和稳定性的一种新型电力设备。文中在综合大量文献的基础上,对超导故障限流器进行了一种较为系统的分类。基于该种分类,结合目前国内外的研究现状,就电阻型、磁屏蔽型、饱和铁芯电抗器型、桥路型SFCL的工作原理作了详细的分析介绍,还给出了它们在电力系统中的安装位置。最后,对超导故障限流器的研究中存在的问题及其发展趋势做了说明。     

电力故障运行下磁偏置超导限流器超导限流单元的电-热特性分析与验证

本文的磁偏置高温超导故障限流器(SFCL)是一种新型超导限流器,在系统出现短路故障时,发生失超现象,产生高阻抗限制短路电流,达到一定时间后断开超导单元,再由双分裂电抗器二次限流.当短路电流消失后,自动快速恢复到无阻特性,然后重新合闸投入系统运行.在SFCL并网运行前,要对并网运行中出现相间短路等故障的暂态运行特性进行分析,了解并网运行时的状况.本文利用Matlab/Simulink构建了SFCL的仿真分析模型,包含超导限流单元的等效电路模型和热模型.该模型被接入一个由Matlab/Simulink构建的10kV电力系统模型中,用来仿真SFCL的并网运行特性.仿真结果表明了SFCL在并网运行中的效果,以及相间短路故障下失超电阻、通过电流和超导限流单元温度的变化.同时,在中国国网辽宁电力虎石台对SFCL进行了并网运行试验,得到了相间短路故障下的暂态运行特性和失超恢复时间.本文的仿真分析和试验结果,证明了该SFCL样机具备10kV 并网能力,以及快速响应、逐级限流和快速恢复能力     

A superconducting direct-current limiter with a power of up to 8 MVA

A resistive switching superconducting fault current limiter (SFCL) for DC networks with a nominal voltage of 3.5 kV and a nominal current of 2 kA was developed, produced, and tested. The SFCL has two main units—an assembly of superconducting modules and a high-speed vacuum circuit breaker. The assembly of superconducting modules consists of nine (3 × 3) parallel–series connected modules. Each module contains four parallel-connected 2G high-temperature superconducting (HTS) tapes. The results of SFCL tests in the short-circuit emulation mode with a maximum current rise rate of 1300 A/ms are presented. The SFCL is capable of limiting the current at a level of 7 kA and break it 8 ms after the current-limiting mode begins. The average temperature of HTS tapes during the current-limiting mode increases to 210 K. After the current is interrupted, the superconductivity recovery time does not exceed 1 s.     

Effect of the Rate of the Rise in Current on Transient Processes in a Superconducting Fault Current Limiter

The effect of the rate of the rise in the current to 1700 A/ms on the characteristics of a transition of units of superconducting (HTSC) modules from a superconducting to normal state has been experimentally studied. The units differed by the critical current of the HTSC tape and design. The units of HTSC modules are used as a part of the resistive superconducting fault current limiter (SFCL) for ac and dc grids. The obtained dependences should be taken into account when designing a resistive SFCL.     

Control strategy for three-phase four-wire PWM converter of integrated voltage compensation type active SFCL

The integrated voltage compensation type active superconducting fault current limiter (SFCL) is composed of three air-core superconducting transformers and a three-phase four-wire PWM converter. In order to realize the current-limiting characteristics of the integrated active SFCL, it is needed to control the three-phase four-wire PWM converter flexibly and reasonably. Thereby, the control strategy for the converter is analyzed in this paper. In dq0 reference frame, the mathematical model of the converter is founded. The double-loop control strategy, consisting of voltage outer loop and current inner loop, is presented. Moreover, the voltage balance control for the split DC link capacitors is also considered. Using MATLAB, the simulation model of the integrated active SFCL is built. According to the simulation results, it is known that, the presented control strategy is feasible and valid, and the converter can work well under unsymmetrical and symmetrical fault conditions, and then the fault current can be limited quickly and effectively.