电力系统故障限流器技术的研究

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1、电力系统故障限流器技术的研究（丰满大坝重建工程建设局132108）摘要：主要研究电力系统故障限流器技术，介绍了故障限流器的分类和基木工作原理，并对现阶段电力系统中应用广泛的几种故障限流器技术进行了分析。关键词：电力系统；故障限流器；技术电力系统快速发展，成为最主要的能源供应，人们生产生活的方方面面都离不开电，各级电网电力负荷快速增长，电网短路电流水平不断上升，严重威胁电力系统的安全性和电子设备的使用寿命，为了提高电力系统运行的安全性和稳定性，有必要加强关于电力系统故障限流器的研究。一、故障限流器（

2、一）分类1、电力电子型故障限流器该类故障限流器也称为柔性化短路电流控制器，根据实现方案的不同，可以进一步划分为固态短路限流器、基于功率电子器件的可控故障限流器以及可控串联补偿故障限流器等几类，几种类型中，固态电流限制器应用了电流电子技术，动作响应速度更快，允许动作次数更多，控制操作也更加简单便捷，在电网中的应用较为广泛。2、新材料故障限流器新材料故障限流器以超导型故障限流器、热敏电阻故障限流器最为常见,尤其是超导型故障电流限流器，兼具检测、转换和限流等功能，能够安全运行在较高电压条件下，短时间内快

3、速限制电流,保护线路设备，有着广阔的应用潜力，是电力工业的新一代技术。（二）工作原理各种不同类型的电力系统故障限流器基本原理大同小异，可以细分故障电流快速探测单元、快速切换开关、限流电抗器和过电压保护四个基本部分。故障限流器以串联电抗器为基本形式，和其他电网控制器一样，发展改造自电力电子技术和传统技术，有着传统串联电抗器无法比拟的优势，系统正常运行，故障限流器处于待机状态，开关闭合，没有电抗投入，系统岀现短路故障，电流探测开关响应，投入电抗器限流。（三）性能要求故障限流器是一种线路中串接的电气设备

4、，对其基本功能要求是电力系统正常运行吋阻抗很小，出现短路故障吋阻抗很人。因此，故障限流器在线路正常时应该处于低阻抗或者零阻抗状态，并且不能产生污染电网的谐波，出现故障之后，限流器应该在短路峰值之前切换到高阻抗状态，限制短路电流，而切除故障之后，要能够快速会冋到低阻抗状态，不能影响合闸，限流过程中，不应该产生过电压，也不应该导致系统暂态震荡。二、故障限流器在电力系统中的应用电力系统选择故障限流器需要综合考虑其响应吋间、可靠性和成本，现阶段在电力系统中广泛应用的经济型故障限流器方案主要有如下几种。（-

5、）机械开关式故障限流器机械开关故障限流器正常运行时故障探测开关处于关闭状态，电容和电抗串联谐振，对外阻抗为零，电力系统某处出现短路故障，故障探测开关闭合,电容和电抗并联谐振，从而对短路电流有效限制，该类故障限流器还设置有氧化锌避雷器进行后备保护，可靠性较高，但是响应速度较慢，控制难度大，对短路电流首峰值不能有效控制，因此实际应用局限性较大。（二）电弧电流转移型该类故障限流器系统正常运行时，负荷电流流经真空开关，系统中出现短路故障，系统将控制间隙放电，为真空开关提供高频脉冲电流，强行熄灭真空电弧电流

6、，该过程在几ms内就可以完成，转移短路电流到并联电阻上，有效限流。电弧电流转移型故障限流器响应速度快，反应灵敏，但是真空电弧电压、引线杂散电感会影响可转移电流，而口真空开关分段速度对转移时间影响较人，电弧电压以及强迫电流过零需要依靠辅助装置完成。（三）饱和电抗器串联谐振故障限流器应用了饱和电抗器的串联谐振故障限流器是传统机械开关室故障限流器的改进形式，系统中有饱和电抗器、电容器和电感器三个系统元件，饱和电抗器短路大电流下表现出的短路特性会导致电容器短路，从而破坏电力系统正常运行吋的串联谐振，有效抑

7、制短路电流。切除故障之后，电抗器失去饱和，即时接入电容器，电路将重新恢复至串联谐振状态，正常运行功耗很低。这种故障限流器电抗器能够保护电容器工频过压，电容器则能够保护电抗器冲击过压，因而安全性更高，故障率更低，综合表现比较理想。（四）基于避雷器型串联谐振故障限流器该类故障限流器结构和饱和电抗器串联谐振故障限流器类似，但是使用了氧化锌避雷器代替饱和电抗器。适当的氧化锌避雷器动作电压将使其短路，电容器被短路，立即投入限流电抗器，失去谐振状态，有效限流。氧化锌避雷器有着特殊的非线性电阻特性，设计合适的避

8、雷器残压，能够有效避免过电压，但是同吋也因为串联电抗器电压较高，因此需要绝缘设计，对绝缘性能要求比较高。这种故障限流器使用的电容器、电抗器以及避雷器等部件均为常规电气元件，容易获得，价格便宜，可靠性高，有着理想的电磁兼容性，无需另加继电保护，响应速度快，故障切除后可自行恢复供电，能够保持电力系统电压稳定，断路器多次重合也能保持理想的性能表现，同样也是十分优秀的故障限流器类型。结语电力系统故障限流器是电力系统中十分重要的安全防护装置，在电力系统出现短路故障时，故障限流器能够及吋投切有