一种新型故障限流器在电力系统中的应用研究

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1、第35卷第5期四川电力技术Vo1．35lNo．52012年lO月SichuanElectricPowerTechnologyOct．，2012一种新型故障限流器在电力系统中的应用研究姚守学。程健雄，蔡盛舟。李建明(1．广元电业局，l~t)lI广元628000；2．I~t)ll省电力公司资阳公司，四川成都610039；3．攀枝花电业局，四川攀枝花617067；4．四川电力科学研究院，四川成都610072)摘要：提出了一种基于集成门极换流晶闸管IGCT和固态电力电子开关的故障限流器，它由电感和IGCT等组成。正常时

2、，串在电路中，基本无能量损耗，故障时控制短路电流大小。通过PSCAD的仿真分析和现场试验，证明了其有良好的限流性能，可以作为电力系统中有效的保护设备。关键词：短路电流；FCL；PSCADAbstract：Afaultcurrentlimiterbasedonintegratedgatecommutatedthyristors(IGCT)andsolid—statepowerelectronicswitchesisproposed，whichconsistsofcomponentssuchasinductorsa

3、ndIGCT．Itisinserieswiththecircuitwithoutenergylossonthewholeinthenormalstate，whileinthefaultstate，itcontrolstheamplitudeofshort—circuitcurent．ByPSCADsimulationanalysisandfieldtest，itsgoodperformanceofcurrentlimitingisproved，whichcanbeusedastheeffectiveprotec

4、-tionequipmentinpowersystem．Keywords：short—circuitcurrent；faultcurrentlimiter(FCL)；PSCAD中图分类号：TM771文献标志码：A文章编号：1003—6954《2012)05—0061—030引言1FCL简介随着电力系统规模的扩大，系统电网功率不断1．1新型FCL拓扑结构增大，短路电流水平也相应增加，电力系统安全稳定性问题越来越重要。为了保证稳定地输送大容量、高质量的电能，继电保护装置等必须满足高值短路电流带来的更严格的要求，为了

5、保证变压器等电力设备不会在系统故障电流冲击下损坏。通常限制短路电流的措施可从电力网结构、系统运行方式和设图1FCL的拓扑结构备性能三方面考虑。改造电力网结构昂贵，改变系FCL由以下几部分组成：限流电抗，、，阻尼统运行方式容易造成电力系统运行的不稳定性。在回路(采用电抗+ZnO串电阻型)，快速隔离器设备端加装电抗器、高阻抗变压器则会导致网络损KGS，门集可关断开关IGCT和保护用ZnO避雷器耗增加，并降低系统的稳定性。因此，研制应用于超组成。高压电网的故障限流装置成为比较理想经济的选1．2工作原理和特点择’一。系

6、统正常工作时，门集可控开关IGCT和快速研究了一种基于集成门集换流晶闸管(integrat．隔离器KGS都处于导通态，限流电感被旁路，不影响系统的正常运行。当系统发生短路故障时，通过edgatecommutatedthyristors，IGCT)和固态电力电子监测单元对来自CT的电流信号进行取样，由逻辑开关的快速、可关断特性的短路电流限制器(fault控制单元对电流分析，然后给控制单元提供动作信currentlimiter，FCL)。·61·第35卷第5期四川I电力技术Vo1．35，No．52012年lO月Si

7、chuanElectricPowerTechnologyOct．，2012l短路电流出现电流Ic～＼fVVV＼／V＼／t图2动作电流波形号，触发IGCT开断，将限流电抗。串入电路，然后(1)节能降耗。接人FCL之后避免了传统电抗等待来自监测单元和逻辑判断单元的信号。若仍然器串联在电路中每年产生的大量有功和无功损耗，造未达到要求，则由控制单元发出KGS动作信号，将成的经济损失，同时又能发挥正常的限流作用。不但限流电抗L投人电路完成最后的限流。当故障排节省了企业的投资，也符合建设节约型社会的国策。除后，先将KGS合

8、闸，然后导通IGCT，使系统恢复(2)改善电能质量。电抗器对母线电压质量有正常运行。影响，会使母线电压波动6～10％，致使很多给大型该FCL具有以下的特点。钢铁化工厂矿企业供电的变电站的电压质量指标达(1)具有超高速(100～200s)开断短路电流不到国网公司的要求。装备FCL后上述电压波动特性。消除了，电压质量提高，得以满足国网公司供电指标(2)具有较高的短路电流开断能力(6～10的