35kv饱和铁心型高温超导限流器运行情况简介

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1、全国电力系统配电技术协作网第二届年会论文集配电网运行与新技术应用35kV饱和铁心型高温超导限流器运行情况简介王燕祥　吴　娟（云南电网公司昆明供电局　云南省　昆明市　650011）摘要：继中国第一组35kV/2kA高温超导电缆成功接入昆明电网运行后，2008年1月，世界上挂网运行的电压等级最高、容量最大的超导限流器又在220kV普吉变电站成功挂网运行。文章简要介绍了超导限流器的基本工作原理及构成，介绍了自挂网运行以来限流器的运行情况，总结了超导限流器的运行维护经验。关键词：超导电缆；超导限流器；运行0　引言三相交流35kV/2kA高温超导电缆研发工程是国家“863”计划和北京市

2、科委重大科技计划支持的项目。该工程于2004年4月19日在云南电网公司昆明供电局220kV普吉变电站并网成功，这是继美国、丹麦之后世界上第三个投入运行的高温超导电缆。该项目投运后对超导技术的应用研究起到了关键性的作用。一直以来，云南电网公司就高度重视超导技术的应用研究，2007年12月，云南电网公司与北京云电英纳超导电缆有限公司成功研制出了35kV/90MVA饱和铁心型超导限流器挂网样机。2008年1月7日，35kV/90MVA饱和铁心型超导限流器挂网样机在云南电网公司昆明供电局220kV普吉变电站成功地挂网试运行。这标志着，35kV/90MVA饱和铁心型高温超导限流器成为目

3、前世界上挂网运行的电压等级最高、容量最大的超导限流器。1　饱和铁心型超导限流器基本结构原理介绍图1为单相饱和铁芯型超导限流器结构示意图，它由铁心、交流绕组、直流绕组和直流电源及其控制电路组成。在正常通流态，直流磁势使铁心深度饱和，串入输电线路的交流绕组呈现低感抗，故两端压降很小，对于正常输电无不利影响；在短路故障发生后，电流剧增，监控系统立即感知故障并借助于直流控制电路中的电力电子开关（由IGBT或IGCT组成）在几个毫秒之内切断直流励磁电流，两个铁心均脱离深度饱和状态，故障电流在两个交流绕组上都将产生大的限流感应电势，从而实现限流。全国电力系统配电技术协作网第二届年会论文集

4、配电网运行与新技术应用图1　单相饱和铁芯型超导限流器电路结构示意图直流励磁绕组是用高温超导材料制作的，这是因为：第一、由超导体制作直流绕组可大大减小其体积和重量；第二、基本避免直流绕组发热和由发热引起的散热难题；第三、减小设备的额定损耗。高温超导材料是适用于大电网的饱和铁芯型限流器得以工程实现的物质基础之一。直流励磁系统是饱和型高温超导限流器的核心部分，直流励磁系统包括超导磁体和直流控制电源两大部分。直流控制电源用于向超导磁体提供直流偏磁电流，控制限流器的运行状态。直流控制电源包括直流电源、快速开关、磁能吸收电路、快速充磁电路、电网故障识别电路等模块。图1所示为励磁系统在限流

5、器系统中的应用原理图，直流励磁系统标示在虚线框内。限流器的运行状态与直流控制电源的工作过程密切相关。在电网正常运行时，电源提供励磁电流将铁心偏置到深度饱和态，交流绕组呈现低阻抗，因此限流器对电网的运行影响较小，此时的限流器工作状态称之为稳态。当电网发生短路故障时，电网故障识别电路正确判断出电网故障，并向快速开关发出断开信号，指示快速开关动作，关断直流励磁电源的输出，此时铁心退出饱和态，限流器呈现高阻抗，限制了电网中的故障电流，可以满足限流器的后面的断路器安全切除故障。此时的限流器的工作状态称之为限流态。在限流器实现从稳态到限流态的过渡过程中，需要实现超导磁体中磁能的吸收，主要

6、实现办法采用在超导磁体两端并联高能压敏电阻。为满足断路器正确安全冲合闸，在断路器合闸之前，电网故障识别电路监测到断路器断开后，命令快速开关重新导通，使限流器铁心恢复到深度饱和态，确保限流器重新呈现低阻抗，此时的限流器的工作状态称之为恢复态。2　普吉变电站35kV饱和铁心型高温超导限流器结构及参数简介35kV/1200A三相超导限流器分为电抗系统、直流励磁系统、低温系统、监控保护系统、外壳共5部分。其中电抗系统包括铁心、交流绕组，是限流器实现稳态通流和短路限流的主体结构。直流励磁系统是限流器的控制部分，包括超导励磁绕组、直流快速开关、直流电源、控制回路等。它需要监测电网的电气参

7、数变化，判断短路电流的发生，触发直流快速开关的动作，实现在短路的时刻迅速切断直流源，并将励磁回路中的磁能释放，使铁心退出饱和态进入限流态；在重合闸时刻，强迫供电，在要求的时间范围内重新建立励磁电流，使限流器恢复稳态工作。低温系统由杜瓦、液氮储罐、水环泵等组成，给超导励磁绕组提供合适的工作温度。监控保护系统用于对低温系统进行监控，实行与直流励磁系统的通信，对限流器运行状况进行监控，同时还具备数据保存、分析、远程传输的功能。外壳主要用于防雨、防尘，保护限流器本体。实际安装位置如图2所示，主要技术参数如表一所