10kv电阻型高温超导限流器在电网中应用

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1、10kV电阻型高温超导限流器在电网中应用　　【摘要】高温超导限流器，是利用超导特性原理制成的短路电流限制器。电阻型的超导限流器，具有结构简单、限流效果明显、限流速度快等特点。本文介绍了超导限流器，分析了电阻型的超导限流器的结构原理及工作特性。利用仿真实验验证了该电阻型高温超导限流器限流效果明显且基本能与重合闸配合协作。【关键词】高温超导限流器电阻型限流效果近年来，负荷需求量与日俱增，使得电力电源不断新建扩容、负荷不断密集，这些给国内电网带来了短路电流超标的困扰。电网短路电流的超标不同程度上影响着电网

2、的安全稳定运行。超导限流器（SFCL）串接在线路上，线路正常运行时，它的阻抗趋近于零，电网故障发生时，超导限流器的阻抗瞬间增大，限制短路电流在预设范围内，当电网恢复正常，它能很快恢复零阻抗状态。超导限流器是限制短路电流的有效手段。1高温超导限流器（SFCL）的原理、分类和特性1.1高温超导限流器（SFCL）的原理8高温超导限流器（SFCL）是一种用来限制故障短路电流的电力设备。利用的是超导体的超导状态与正常状态转变的特性。如图1所示，Ic是组成SFCL的超导材料的临界电流，流经的电流大于Ic，超导材

3、料失超、呈大阻抗，流经的电流小于Ic时超导材料保持超导状态，阻值近似为零。高温超导限流器的原理，可以简述为，SFCL接入电力系统，当电网正常时，流经SFCL的是正常的潮流，SFCL工作在阻值近似零的超导状态，当短路故障发生时，流经SFCL的电流大于超导失超临界电流使得SFCL失超，迅速呈现高阻值，从而限制掉短路电流，当系统恢复正常时（即流经SFCL的电流小于失超临界电流），SFCL能自动恢复超导状态。1.2高温超导限流器（SFCL）的分类按照超导的两个状态，可以将SFCL分类为失超型与非失超型。其中

4、，非失超型的以饱和铁芯电抗器型SFCL应用较多。按照超导的零电阻与零磁感应强度特性，可以将失超型的SFCL分类为零电阻特性型和迈斯纳效应型两类。按照对电力系统阻抗分布的影响，可以将SFCL简单分类为电阻型SFCL和电抗型SFCL。按照结构特点的不同，SFCL可分为变压器型、三相电抗器型、磁通锁型、电阻型、磁屏蔽型、电抗型和桥路型等。1.3高温超导限流器（SFCL）的性能简介8通常是以系统正常运行（SFCL超导状态）与系统短路故障（SFCL非超导状态）两种情况来分述的。关键在于，SFCL从“超导状态”

5、转变为“非超导状态”再恢复为“超导状态”，这三个过程。转变的速度可以分两部分，一个是失超的速度，另一个是失超恢复的响应速度；转变的触发条件，是指促使SFCL失超的动作电流；能耗，是指SFCL正常运行时所需消耗的电能。所以SFCL的主要性能应从失超时间、失超恢复时间、动作电流、运行损耗几个方面进行分析研究。210kV电阻型SFCL的简介电阻型的高温超导限流器，是属于失超型的SFCL，它无铁芯，利用的超导特性原理是零电阻特性。所以，它显现出来的特点是结构简单，限流效果明显，质量轻且体积小。2.110kV

6、电阻型SFCL的组成结构电阻型SFCL的基本等值电路图，见图2。Rsc为超导线圈电阻值，Rp为分流线圈的电阻值。其中Rsc根据电阻型SFCL在电网正常时呈超导零阻值，电网故障时呈现预先设定的高阻值这一特点，将Rsc看成两个电阻，即超导态时的电阻Rs和常温态的电阻Rc。故将电阻型SFCL的等值电路图调整至图3所示。Rsc=Rs//Rc（两者并联）。10kV电阻型SFCL的结构组成，见图4，由两部分组成，超导电阻和分流电阻。其中，超导电阻由若干根超导带材串联形成一条一定长度的超导带材，若干条这样的超导带

7、材再并联形成。2.210kV电阻型SFCL的主要参数8电阻型SFCL主要的参数见表1。将电阻型SFCL应用于电力系统，表中需要确定的参数有n、L、Rc、RS，其中，常温电阻，超导电阻Rsc=Rs//Rc。SFCL接入电网运行后，两个性能十分要紧，一个是SFCL的限流比D%，另一个是继电保护的灵敏度KLM。SFCL应用于电网，其参数的选取，须要考虑以下几个方面的问题：（1）电网对于限流的要求，要求SFCL限制掉多少短路电流；（2）SFCL与继电保护、重合闸的配合协作；（3）SFCL接入以后，继电保护的

8、灵敏度是否受影响；（4）线路输送容量。除此还要根据电网实际情况，确定SFCL参数与保护配合的方案。2.3各电压L在电网内可行的接入点高温超导限流器引入电力系统，主要目的是通过它来限制电网故障时的短路电流、防止故障时残压过分跌落。SFCL的接入点应该结合电力系统的特点，以电力系统的需求出发，进行综合考虑。普遍被认可的接入点可分为三个：（1）电源端：如发电机—变压器支路，保护发电机机端母线和主变压器。可以减小变压器因大短路电流流过而引起的发热。变压器容量变大时（一般，较大