高温超导故障限流器稳态与瞬态三维仿真与分析

采用三维有限元场-路耦合方法和磁路方法研究饱和铁芯型超导限流器(SFCL)的瞬态过程,并针对故障状态时,直流超导线圈感应高电压现象,提出使用短路线圈改善超导线圈的高压问题。通过与限流器样机的试验结果对比分析,证明数值计算方法的正确性。     

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。     

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。     

基于PSCAD的500kV饱和铁芯型超导限流器运行仿真研究

介绍了饱和铁芯型超导限流器基本原理,从结构原理上分析了饱和铁芯型超导限流器(SCSFCL)工作运行区间和阻抗特性。在分析SCSFCL工作阻抗特性基础上用EMTDC/PSCAD软件建立了饱和铁芯型超导限流器的电磁模型,搭建了500kV超导限流器基本运行电路,并在此基础上开展了系统仿真分析。     

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.     

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。     

饱和铁芯型超导限流器对电力系统暂态稳定的影响

运用超导电力技术研发的超导限流器与电力系统传统的限流装置相比,具有显著的优势,其中饱和铁芯型超导限流器SCFCL(saturated core superconducting fault current limiter)结构简单且具有良好的短路电流限制作用,在其保障电网中电气设备安全运行的同时对系统的暂态稳定性产生了相应影响.通过分析饱和铁芯型超导限流器工作原理在PSCAD/EMTDC中建立其电磁暂态模型,接入到IEEE 3机9节点典型网络中进行时域仿真,观察不同类型故障情况下的功角摆动曲线,分析饱和铁芯型超导限流器的投入对电力系统暂态稳定的有利和不利影响,为饱和铁芯型超导限流器在电网里的应用提供理论参考.     

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。     

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     

磁屏蔽感应型超导故障限流器的仿真研究

介绍了磁屏蔽感应型超导故障限流器 (SCFCL)的结构 ,分析了它的工作原理 ,并对一样机进行了仿真实验 ,获得了与该样机的实验近乎一致的结果。并通过仿真 ,研究了相关参数对限流效果的影响 ,从而为设计该 SCFCL提供了新的方法。     

饱和铁心型超导限流器

饱和铁心型超导限流器具有限流功能可靠、输电稳态损耗小、限流恢复时间短等优异特性。根据其工作原理,一方面,用于直流励磁的超导绕组自身不承受短路电流冲击,这避免了其它类型超导限流器中由于超导绕组失超所带来的诸多技术难题;另一方面,其主体电抗器可以借鉴成熟的铁心电抗器技术。因此,饱和铁心型超导限流器的以其优异的性能特性和成熟的工程实现技术,成为迄今为止人们研究的各类超导限流器中的最具实用价值的一种。在电网容量不断扩大,智能化水平不断提高的今天,饱和铁心型超导限流器有非常广阔的应用前景。文中将叙述饱和铁心型超导限流器的基本原理、结构形式、功能特性,并对已在云南普吉变电站挂网运行的35kV/90MVA超导限流器进行简要介绍。     

超导故障限流器的结构及特点

综述了超导故障限流器 (SCFCL)的研究现状 ,主要介绍了各种样机的结构 ,分析了它们的工作原理及各自的特点     

CRAFT超导磁体电源换流变压器短路阻抗设计

聚变堆主机关键系统综合研究设施（CRAFT）超导磁体电源兼具大电流稳态运行、高功率脉冲运行和瞬态故障抑制能力的需求。换流变压器的短路阻抗与超导磁体电源的特性密切相关。为了优化超导磁体电源的性能,基于交直流系统的参数和换流变压器的等效电路模型,研究了换流变压器短路阻抗与超导磁体电源的输出电压、谐波电流、短路故障电流和无功损耗的关系。短路阻抗越小,超导磁体电源的额定输出电压越高,无功损耗越小,这些特性对CRAFT超导磁体电源的性能有利,但是短路故障电流和谐波电流增加,影响电源的短路故障抑制能力和谐波特性。在CRAFT超导磁体电源换流变压器短路阻抗设计时,首先短路阻抗必须满足直流电源的额定输出电压和故障电流抑制能力,其次,由于CRAFT超导磁体电源是多相变流器,仅产生高次特征谐波电流,含量少便于抑制,因而尽量选择较小的短路阻抗。     

一种新型直流混合型HTSCFCL的研究

在研究混合型高温超导限流器和失超桥式整流型高温超导限流器原理的基础上,提出了一种新型单相混合型高温超导限流器,利用MATLAB进行仿真研究,结果表明该限流器设计参数准确,限流效果明显.新型直流混合型HTSCFCL的研究对限制短路电流和提高系统稳定运行具有十分重要的意义.     

电压补偿型高温超导限流-储能系统仿真及实验研究

电压补偿型高温超导限流-储能系统是一种新型的超导电力装置，它具有暂态时限制短路电流、稳态时储存能量同时补偿电压不平衡和改善系统谐波的功能．本文介绍了电压补偿型高温超导限流—储能系统的原理和拓扑结构，利用MatLab仿真工具对其改善电力系统电能质量的功能进行了仿真，并通过DSP芯片TMS240实现了该功能的实验研究，验证了仿真结果的可行性．     

一种用于电阻型超导限流器新型结构的第二代高温超导带材

电阻型超导故障限流器(R-SFCL)结构简单、限流效果好等优点,在电力系统中具有广阔的应用前景.超导故障限流器的发展经历了实验级、配电级、输电级样机研制等阶段.随着超导限流器容量不断攀升,由于单根材料性能的限制,不可避免在系统中会采用大量的串并联方式.带材的临界电流和耐瞬态冲击能力决定着一个限流器在额定电流通流下和过流冲击下的并联支路数.带材的失超电阻决定着一个限流器在一定故障电流抑制率下的串联支路数.通过分析目前REBCO超导带材的参数和典型的限流器设计参数,发现了超导带材电流和耐过流冲击相差近3倍的关系.本文提出了一种宽的不锈钢封装窄的超导带结构,目的是让不锈钢的宽度与超导带材的宽度保持在3倍的关系,以贴合部分限流器的需求.经过测试,结果显示低成本新结构的超导带材瓶颈性能保有原结构带材的91.3%,成本下降一半,这对未来电阻型超导限流器成本的降低来说是一个非常好的选项.     

新型桥路型高温超导故障限流器的仿真研究

研究应用于三相电力系统中新型桥路型高温超导故障限流器.正常工作情况,在电桥上引入直流偏置电流,不出现限流现象.在短路故障情况,整流桥中的直流偏流影响限流效果,将二极管和偏压电源从限流器中退出运行,超导线圈的电感能限制故障电流峰值和稳态值,利用限流电阻与超导线圈串联限流,进一步提高其限流能力.分析了限流器的工作原理和限流特性.仿真结果表明,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,有效提高系统动态稳定性和电网电能质量.