郑健超[1]2014年在《故障电流限制器发展现状与应用前景》文中认为为了应对电网故障电流水平日益增长的挑战,过去数十年,提出并开发了各类故障电流限制器。但是,除少数例外,适合于商业应用的产品开发却进展缓慢。该文概括介绍了主要限流器的发展现状及技术特点,分析了影响限流器进入电力市场的制约因素。最后,预测了限流器的发展趋势和未来前景,重点讲述为提高限流器的竞争力,近年来技术创新的趋向,包括将限流器的应用扩展到智能电网,通过技术融合进一步改善其技术经济性能等。
张晚英[2]2008年在《新型超导故障限流器的研究》文中提出随着电网的扩容,电力设备的短路容量和短路电流不断增大,在电气设备上产生巨大的电动力和严重的发热,使电气设备的尺寸、重量和费用显着增加,过高的短路电流会严重威胁设备和人身安全。为了使短路电流值限于开关设备的额定范围内,最近几年,出现了许多限制电网故障电流的技术设备,较理想的是超导故障电流限制器(SCFCL),系统正常运行时,SCFCL对其无影响,若发生短路故障,则SCFCL的阻抗迅速增大以限制短路电流和短路容量。SCFCL集检测、触发和限流于一体,具有自恢复功能,若能将其实用化,不仅可提高现存电网输送容量,还能提高系统的安全可靠性和供电质量。本文首先综述了超导的基本特性和电性机理、寻找具有高临界温度、高临界磁场和高临界电流密度的超导体的探索历程,概述超导体在各个领域的应用技术,指出超导电力技术发展的方向。通过分析SCFCL的现状及各种样机结构,了解它们各自的特点和工作原理,基于电力系统对SCFCL的要求,从可靠性和降低系统绝缘水平等方面论述SCFCL的优越性。随后,重点研究和改进了磁屏蔽感应型、混合型和桥路型叁类SCFCL。1.磁屏蔽感应型高温超导故障电流限制器(HTSCFCL)磁屏蔽感应型HTSCFCL,由一次铜绕组、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筒从超导态转变到正常态时,其阻抗的快速上升而限流。根据样机结构,得出数学模型,算出仿真电路的相关参数,利用MATLAB进行了仿真研究。在磁屏蔽感应型HTSCFCL原理的基础上,提出并分析了一种改进的磁屏蔽感应型HTSCFCL,该限流器在原有磁屏蔽感应型HTSCFCL的结构上,增加了一个控制故障电流的铜环和一个在第二腿铁芯上的空气隙。铜环可限制故障电流,减少超导体的失超恢复时间,空气隙在大电流时,能有效地避免出现限制阻抗急剧下降。另外,还提出了一种新型磁屏蔽感应型HTSCFCL,它由一次超导绕组、二次超导圆柱形屏蔽筒、铁芯和液氮冷冻箱组成,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。并对应用于叁相系统的新型磁屏蔽感应型HTSCFCL进行了仿真研究。仿真结果表明叁种磁屏蔽感应型HTSCFCL,均能显着地减少暂态及稳态的故障电流,有效地提高系统的稳定性,对改善电网动态性能和提高电网电能质量,有十分重要的意义。2.在研究混合型HTSCFCL和失超型桥式整流HTSCFCL原理的基础上,介绍了混合型HTSCFCL的概念。提出了一种新型单相混合型HTSCFCL,该限流器利用IGBT快速动作来控制保护电阻,IGBT在故障发生后的100μs内动作,并投入保护电阻。利用MATLAB进行仿真分析,研究结果表明该限流器设计参数准确,限流效果明显。3.研究应用于叁相电力系统中的偏流切换桥路型HTSCFCL(B-HTSCFCL)实验室样机。正常工作时,在电桥上引入直流偏置电流,不出现限流;发生短路故障时,整流桥中的直流偏流影响限流效果,将直流偏置电压源切换到限流电阻,使故障电流限制到预定的范围。研究了该限流器的工作原理,分析了限流参数的变化对限流特性的影响。实验和仿真表明,该限流器有很好的限流和重合闸能力,能显着减少暂态及稳态的故障电流,有效提高系统的动态稳定性和电网的电能质量。最后对SCFCL的电流引线技术、降低功率损耗和限流器保护等方面进行了深入的研究,结合模型机,介绍低温绝缘和实验技术。以上所有工作不仅从理论和实验两方面论证了SCFCL的可行性和优越性,而且为SCFCL的产品开发奠定了基础。
卢学山[3]2008年在《液态金属（GaInSn）流在故障电流限制器中的数值模拟》文中指出利用商用软件ANSYS,采用有限元方法(FEM),对故障电流限制器内液态金属镓铟锡(GaInSn)的流场、温度场和电磁场进行数值模拟,研究分析其中的相互关系。论文属于电磁流体力学的范畴。首先,论文介绍了故障电流限制器的应用和发展。由汞限流器和镓铟锡限流器的温度场数值模拟,结合实验数据进行对比分析,来评估温度因素在限制故障电流中所起的作用。电磁场部分,先采用ANSYS软件与FORTRAN编程运算相结合的方法,对两个算例进行数值计算。将数值解与精确解进行比较后,得到了一致的结果,验证了ANSYS使用方法的正确性。接着,沿用相同的方法对镓铟锡限流器电磁场进行数值模拟,得到了电磁力的分布。导入电磁力作为流场的源项,模拟镓铟锡在电磁力作用下的流动特性,通过对非自由表面和自由表面流场的分析,研究液态金属的流动在限流器工作中起到的作用,同时和实验结果相比较,得到令人满意的一致结果。结果表明,论文中关于流场、温度场和电磁场的分析方法和计算模型对镓铟锡限流器的设计具有一定的指导意义。
张国瑞[4]2011年在《电压补偿型有源超导限流器的控制系统及其实验研究》文中进行了进一步梳理随着国民经济的飞速发展,社会对电力的需求也不断增加,带动了电力系统的不断发展。随着我国大水电、大煤电、大核电、大型可再生能源发电基地建设的不断推进,电网之间电气联接日趋紧密,电网的短路电流水平也迅速提高。过大的短路故障电流会产生强大的机械力,对电网中的元件设备产生损害。近年来随着超导材料和电力电子开关技术的不断发展,以超导故障电流限制器为代表的第叁代FACTS装置在改善电网安全性、稳定性与可靠性方面取得了长足的创新和发展。目前应用的各种短路电流限制技术中,基于超导电力技术的超导短路故障电流限制器(SFCL)由于兼具了损耗低、体积小、自动检测触发、自动恢复等优点,成为短路电流限制技术领域中的发展主线之一。本文在对有源电压补偿型超导短路故障电流限制器的工作原理及组成的各个单元进行分析和研究的基础上,对其中实现电压补偿的储能装置和监控系统进行了研究,研制出动模试验样机并进行了短路动模试验。论文首先分析了电压补偿型有源超导短路故障电流限制器的拓扑结构及基本原理,并阐述了动模样机的总体技术方案。接下来针对电压补偿型有源超导短路故障电流限制器中电压补偿单元的要求,提出了利用超级电容器作为储能模块的电压补偿方案,对超级电容器参数及充放电特性进行了多次试验,有效地验证了利用超级电容器进行电压补偿的可行性。为实现电压补偿控制和电流控制,还需要性能优良的补偿电源控制装置与运行状态监测系统。对此在第4章中对电压补偿型有源超导短路故障电流限制器中脉冲宽度调制变流器、DC/DC变换器、超级电容器储能装置监测系统进行了研究。在国家高技术研究发展计划的支持下,超导电力科学技术研究与发展中心完成了220V/30A电压补偿型有源超导短路故障电流限制器的动模试验样机的研制工作。在本课题中作者主要参与完成了短路动模试验平台设计、动模实验操作等工作。本文对超导短路故障电流限制器样机的总体构架、电压补偿模块的实现以及实验情况进行了重点阐述。短路动模实验结果验证了该型限流器在短路动模试验中能够及时有效地抑制过大的短路故障电流,在电力短路限流中具有良好的应用前景和发展趋势。
杨学良[5]2008年在《基于真空电弧工频零点电流转移的限流器的研究》文中认为随着我国国民经济的快速发展,我国部分地区电网的负荷密度快速增加,导致系统故障电流不断提高。故障电流增大和断路器开断能力的限制是目前电力系统发展面临的一个重大而紧迫的问题。论文针对断路器开断能力限制的问题,提出了真空电弧工频零点电流转移的限流方法,该方法放弃对故障电流第一峰值的限制。此方法采用快速真空开关和限流阻抗并联,正常运行时,快速开关闭合导通电流,在发生故障时,真空开关快速打开,在第一个工频电流零点真空电弧熄灭,故障电流由真空开关转移至限流阻抗,实现限流。线路中的断路器通常是在故障电流的第一个工频零点后才开断短路电流,此时故障电流已被限制。论文通过仿真分析和模拟试验观察了电流转移过程。仿真部分使用PSCAD软件进行仿真计算,仿真模拟大电流在过零点时由开关支路转到限流电感支路的过程,仿真结果显示采用电感作为限流元件不会给系统带来过电压。模拟试验部分是在实验室中的振荡回路设备上进行的,振荡回路可以产生峰值为80kA的工频电流,可以用来模拟系统的故障电流。试验的过程中,峰值为36.8kA电流在其第一个工频零点成功的从真空开关(开断能力为30kA)支路转移到限流电感支路(3.3mH),转移过程平稳。论文还针对故障电流工频零点转移方案存在的一些问题,进行了相关的讨论。主要包括故障电流首个峰值对系统的热稳定和动稳定影响、真空开关电流转移能力与电流开断能力的异同、限流与开断对系统的影响以及快速开关等问题进行了相关的探讨。
李征洲[6]2015年在《故障电流限制器研究现状分析》文中研究说明故障电流限制器作为解决短路电流的超标问题的较为理想的工具,对其的研制也显得尤为重要。论文叙述了关于电力系统短路故障的产生原因及其影响,并基于对短路电流过大的控制,归纳整理了不同类型故障电流限制器的基本原理,总结了不同故障电流限制器的优缺点,分析了国内外目前的故障电流限制器的研究成果。论文对故障电流限制器在交直流系统中的基本原理以及不同点进行了比较,并对故障电流限制器在直流系统中得不到广泛应用的原因进行了分析,同时指出了故障电流限制器在未来的发展方向及进一步要解决的问题。
张晓天[7]2012年在《具有并联谐振旁路的故障电流限制器的应用研究》文中研究指明社会经济的飞速发展促进了电力系统及其相关技术的长足进步。系统规模的扩大、输配电容量的增加引起短路故障电流水平的提高，给系统的安全稳定运行造成了很大的隐患。目前惯用的一些传统限流措施很难从根本上有效解决日益严重的短路故障电流超标问题。在新型短路限流技术的探索领域中，故障电流限制器作为一种效果显着的新型限流措施受到了国内外的广泛关注。本文介绍了几种目前国内外研究较多的谐振型故障电流限制器（FaultCurrent Limiter，FCL）和桥型FCL，并结合两种类型FCL的优势提出了具有并联谐振旁路的桥型FCL。与典型的谐振型FCL和一些桥型FCL相比，本文提出的新型FCL具有以下优势：只采用一个可控半导体开关，明显减少了半导体功率器件的使用数量；由于二极管整流桥路不可控，只需要根据系统运行状态对仅有的可控开关进行控制，因而在很大程度上简化了控制电路；基于IGCT的单可控开关桥型结构可以将故障发生后电源电压作用在小直流电抗器上的时间缩短到故障检测电路的延时时间，有效地降低了小直流电抗器的电感值和额定电流值，进而降低了成本。该新型FCL的谐振限流旁路能够在故障期间模拟负载阻抗，将故障电流稳定地限制在接近于故障前的水平，避免变压器低压侧的电压在故障期间经历大幅度跌落，并且为继电保护装置（断路器）的可靠动作提供了充足时间，有效地提高了电网电能质量和系统可靠性。本文介绍了具有并联谐振旁路的桥型FCL的单相和叁相拓扑结构、工作原理以及控制电路，并对单相结构和叁相结构的新型FCL分别进行参数设计及优化。利用电磁暂态仿真软件PSCAD对基于新型FCL的叁相叁线制系统和叁相四线制系统在各种短路模式下的限流情况进行仿真研究，证明该FCL在电力系统中应用的可行性和有效性。最后从电网电能质量、系统可靠性以及暂态稳定性叁个方面研究分析应用具有并联谐振旁路的桥型FCL对电力系统运行性能的改善和提高。
武守远, 荆平, 戴朝波, 金雪芬[8]2008年在《故障电流限制技术及其新进展》文中认为负荷中心大电源的投入和系统互联都会大大增加系统的短路电流。如果短路电流超标,则相应设备必须更换,这既需要昂贵的费用也需要较长的工期。故障电流限制器提供了另外一种解决方案。文章首先综述应用于中高压领域的故障电流限制技术;然后介绍成熟的和正在研究的比较有代表性的故障电流限制器,并重点突出基于晶闸管保护型串补的短路电流限制器;最后介绍华东500kV电网故障电流限制器示范工程,给出该工程采用的主电路和过电压保护措施,并展望故障电流限制器的发展方向。
廖玉龙[9]2011年在《500kV瓶窑变电网故障电流限制器控制保护策略及施工安装技术研究》文中研究表明本文首先简要介绍了故障电流限制器：作为一种新的技术措施,故障电流限制器在电力系统正常运行时其等效工频阻抗为零,不改变潮流正常分布,在电力系统发生故障时故障电流限制器动作将限流电抗器在适当的时间内迅速投入,从而限制了故障电流。接着介绍了华东500kV超高压电网故障电流限制器示范工程：为了限制浙江地区不断增长的短路电流水平,通过全面计算和分析2010年华东电网500kV变电站的短路电流水平,并结合配套的技术经济分析和关键技术研究,最终决定在500kV瓶窑变电站安装故障电流限制器。在瓶窑-杭北单回线上安装一台8.0欧姆、额定电流为2.0千安培的故障电流限制器,安装位置在瓶窑变电站内：该故障电流限制器可以大幅度降低支路的短路电流,并能把短路点的总电流降低到47kA以下。本文详细介绍了故障电流限制器的主电路结构和一次部分主要设备及其功能。一次设备主要包括以下组件：限流电抗器、电容器组、晶闸管阀、可控火花间隙、机械旁路开关、MOV、阻尼回路、旁路刀闸及隔离刀闸。本文对故障电流限制器装置的投入和退出规程进行了明确的阐述。本文给出了阻尼回路的四种备选方案,并逐一进行比较说明其优缺点。本文阐述了故障电流限制器的控制保护装置的系统结构,尤其是较为详细地阐述了平台测量系统和人机接口系统。限流电抗器快速接入和过电压控制保护策略对故障电流限制器的限流性能是至关重要的,本文详细论证了故障电流限制器的限流电抗器快速投入判据及其相关问题,并对故障电流限制器拟采用的24个保护一一进行了介绍。本文还结合工作实践对故障电流限制器在施工安装、运行维护过程中的重点难点问题进行了深入详细的探讨和阐述。拟写了故障电流限制器安装施工具体工序流程,共包括5大工序。并以500kV瓶窑变电网故障电流限制器安装施工工程为例,来说明安装施工过程中如何处理平台吊装、平台组装过程中碰到的一些具体难点问题。本文最后还结合设备厂家说明书和工作实际,提出了故障电流限制器发生设备异常情况时如何进行检查处理的指导意见。
张天凤[10]2006年在《基于IGCT的故障电流限制器的机理研究》文中研究说明随着电力系统容量的逐年增加,电网短路容量和短路电流水平也将不断增加。短路电流会直接影响电气设备的选择和电网的安全稳定运行。传统的限制短路电流的措施都存在很大的缺陷,研究新的限流方案和限流设备已成为一个迫切的问题。针对这一问题,提出一种新型的基于IGCT(Integrated Gate Commutated Thyristor)的故障电流限流器(Fault Current Limiter,FCL),在详细分析其工作原理的基础上,应用MATLAB进行了仿真。结果证明该装置可以有效地限制短路电流,减小电压暂降,提高电能质量。在提出FCL暂态模型的基础上,从安装有FCL的系统功率特性及极限切除角两个方面进行了详尽的公式推导和理论分析,从理论上严密解释了FCL对于电力系统暂态稳定性的影响机理,最后给出了控制系统的软硬件设计。
参考文献：
[1]. 故障电流限制器发展现状与应用前景[J]. 郑健超. 中国电机工程学报. 2014
[2]. 新型超导故障限流器的研究[D]. 张晚英. 湖南大学. 2008
[3]. 液态金属（GaInSn）流在故障电流限制器中的数值模拟[D]. 卢学山. 南京理工大学. 2008
[4]. 电压补偿型有源超导限流器的控制系统及其实验研究[D]. 张国瑞. 华中科技大学. 2011
[5]. 基于真空电弧工频零点电流转移的限流器的研究[D]. 杨学良. 清华大学. 2008
[6]. 故障电流限制器研究现状分析[J]. 李征洲. 电子测试. 2015
[7]. 具有并联谐振旁路的故障电流限制器的应用研究[D]. 张晓天. 天津大学. 2012
[8]. 故障电流限制技术及其新进展[J]. 武守远, 荆平, 戴朝波, 金雪芬. 电网技术. 2008
[9]. 500kV瓶窑变电网故障电流限制器控制保护策略及施工安装技术研究[D]. 廖玉龙. 浙江大学. 2011
[10]. 基于IGCT的故障电流限制器的机理研究[D]. 张天凤. 华北电力大学（河北）. 2006
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