CN104332978A - 改进型饱和铁芯高温超导限流器 - Google Patents

改进型饱和铁芯高温超导限流器 Download PDF

Info

Publication number
CN104332978A
CN104332978A CN201410635772.2A CN201410635772A CN104332978A CN 104332978 A CN104332978 A CN 104332978A CN 201410635772 A CN201410635772 A CN 201410635772A CN 104332978 A CN104332978 A CN 104332978A
Authority
CN
China
Prior art keywords
current
winding
superconducting
core
alternating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410635772.2A
Other languages
English (en)
Inventor
张晚英
周辉
刘东辉
佘旺
胡雪峰
申鸿哲
周为
吴敏
赵硕
梁杰
刘卫
刘伯鑫
黄守道
王耀南
黎福海
李欣然
董书大
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hunan University
Original Assignee
Hunan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hunan University filed Critical Hunan University
Priority to CN201410635772.2A priority Critical patent/CN104332978A/zh
Publication of CN104332978A publication Critical patent/CN104332978A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种改进型饱和铁芯高温超导限流器，包括两个铁芯，每个铁芯上有一个交流铜绕组和一个直流超导绕组，其中一个铁芯上的交流铜绕组和直流超导绕组绕向相同，另一个铁芯上的则相反。超导限流器包含两个回路，直流回路上依次接SSTS1，直流恒流源I0，电阻R1和两个直流超导绕组。交流回路依次接SSTS2并限流电阻R0，交流电源US，电源开关S1，负载电阻RL，电阻R2和两个交流铜绕组。本新型饱和铁芯型高温超导限流器在电网发生短路故障时，既可限制故障电流的峰值又可限制故障电流的稳态值，限流效果非常明显，而且在实验中发现饱和铁芯型高温超导限流器还可以抑制谐波，减少正常情况线路电流波形畸变率，为消除电网谐波开辟新径。

Description

改进型饱和铁芯高温超导限流器
技术领域
本发明涉及一种故障限流器，特别涉及一种改进型饱和铁芯高温超导故障限流器。
背景技术
随着电网的规模的日益扩大，在超高压系统故障情况下，会产生非常大的故障电流，现有高压断路器难以切除短路故障电流，为了减小故障电流，出现了许多的电流限流器，例如电力电子限流器，电抗限流器和分裂电抗器等，较理想的是超导限流器。
基本饱和铁芯型高温超导限流器结构图如图1，其直流超导线圈产生很强的直流磁场，使铁芯处于深度磁饱和状态。正常工作时，额定交流电流产生的磁场，不足以使铁芯脱离饱和区，使线圈在电网中处于低感抗状态。当出现短路故障时，大电流产生的磁通势达到超导线圈产生的磁通值，直流磁通和交流磁通方向反向的铁芯脱离饱和状态，在交流线圈中引起磁通量的变化，产生高感抗，从而限制短路电流，而磁通方向相同的另一个铁芯仍然处于饱和状态，阻抗仍很小。采用两组铁芯是为了在正负半周分别限制短路电流，这种限流器在短路状态，虽然对外呈现高阻抗，但超导体并不失超，因此，不存在失超恢复的问题，有利于实现线路重合闸。这种故障限流器的缺陷是：基本饱和铁芯型高温超导限流器直流回路中的直流电流在短路故障时会减少短路电流的限制能力。
发明内容
为了解决现有基本饱和铁芯型高温超导故障限流器存在的技术问题，本发明提出一种结构简单、可以限制故障电流的峰值和稳态值的改进型饱和铁芯高温超导故障限流器。而且在实验中发现饱和铁芯型高温超导限流器还可以抑制谐波，减少正常情况交流电流波形畸变率，为消除电网谐波开辟新径。
本发明解决上述技术问题的技术方案是：包括两个铁芯，每个铁芯上有一个交流铜绕组和一个直流超导绕组，其中一个铁芯上的交流铜绕组和直流超导绕组绕向相同，另一个铁芯上的则相反，两个交流铜绕组串接在输电线路中，直流超导绕组用于产生一个很强的直流磁场，使铁芯深度饱和。超导限流器包含两个回路，直流回路上依次接SSTS1，直流恒流源I0，电阻R1和两个直流超导绕组。交流回路依次接SSTS2并限流电阻R0，交流电源US，电源开关S1，负载电阻RL，电阻R2和两个交流铜绕组。
本发明的技术效果在于：1)在短路故障时，通过SSTS快速闭合直流电流提高限流能力。2)在交流回路串入限流电阻R0，进一步提高了其限流能力。3)由于短路故障能量主要消耗在限流电阻中，而不是消耗在超导电感上，从而大大降低了低温系统的功率级别和运行费用。4)饱和铁芯型高温超导限流器还可以抑制谐波，减少正常情况交流电流波形畸变率，为消除电网谐波开辟新径。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1为基本饱和铁芯型高温超导故障限流器的原理图。
图2为本发明的原理图。
图3正常情况和短路情况线路电流i与偏置电流I0的关系。
图4正常情况和短路情况限流器电压Uab与偏流电流I0的关系。
图5正常情况下线路电流波形及其线路电流的谐波畸变率。
图6饱和铁芯限流器的原边等效图。
具体实施方式
参见图2，图2为本发明的原理图。本发明中超导限流器包含两个回路，直流回路上依次接SSTS1，直流恒流源I0，电阻R1和两个直流超导绕组。交流回路依次接SSTS2并限流电阻R0，交流电源Us，电源开关S1，负载电阻RL，电阻R2和两个交流铜绕组。SSTS1和SSTS2的动作时间低于100μs，均满足电力系统重合闸的要求，并增加了限流电阻R0，用于故障限流。
改进型饱和铁芯高温超导故障限流器的工作原理：在正常工作情况，两个SSTS处于闭合状态，限流电阻R0被短路，工作状态与基本饱和铁芯型超导限流器很相似，交流线圈所产生的交流磁场不足以使铁芯脱离饱和区，铁芯内的磁感应强度B不变，交流绕组所交链的磁通Φ恒定，交流绕组两端的感应电动势为零。当出现短路故障时，大的交流短路电流所产生的磁通量达到或超过直流超导线圈产生的磁通值，直流磁通和交流磁通方向反向的铁芯脱离饱和状态，在交流线圈中引起磁通量的变化，产生高感抗，从而限制短路电流，而磁通方向相同的另一个铁芯仍然处于饱和状态，阻抗仍很小。采用两组铁芯是为了在正负半周分别限制短路电流。SSTS1检测到突然增大的交流短路电流后，在μS级时间后断开，提高其限流能力。SSTS2也在检测到突然增大的交流短路电流后，在μS级时间后断开，使得限流电阻R0串入限流，进一步提高其限流能力，使得短路故障能量主要消耗在限流电阻R0上，而不是消耗在超导电感上，大大降低了低温系统的损耗。这种限流器，在短路状态，虽然对外呈现高阻抗，但超导体并不失超，因此，不存在失超恢复的问题，具有快速重合闸功能。
正常工作状态，饱和铁芯型高温超导限流器的结构相当于一个空心变压器，可以得到其原边等效电路如图6所示。副边回路自阻抗Z22计算表达式：Z22＝R+jωL2，其中R2为副边超导绕组的电阻，因超导绕组不失超，其电阻为0，L2为副边超导绕组的电感。原边回路自阻抗Z11计算表达式：Z11＝R2+RL+jωL1，L1为一次铜绕组的电感，R1为一次超铜导绕组的电阻，其电阻很小，RL为负载电阻，一次回路的阻抗的计算式为：Z1＝Z11+(ωM)2/Z22,可见饱和铁芯型超导限流器相当于一个电感，因而对电力系统的谐波有抑制作用，当直流电流增加使铁芯饱和，原副边绕组的电感电感L1、L2趋近于0，原副边绕组的互感M也趋近为0，使得一次回路的引入阻抗(ωM)2/Z22也趋近为0，因而对电力系统的谐波的抑制作用减少；但当频率ω增加，引入阻抗(ωM)2/Z22增大，因而限流器对高频电流有很好的抑制作用，饱和铁芯型HTSCFCL具有抑制高次谐波的功能，并且可减少线路电流波形谐波畸变率。

Claims (1)

1.一种改进型饱和铁芯高温超导限流器包括两个铁芯，每个铁芯上有一个交流铜绕组和一个直流超导绕组，其中一个铁芯上的交流铜绕组和直流超导绕组绕向相同，另一个铁芯上的则相反。超导限流器包含两个回路，直流回路上依次接SSTS1，直流恒流源I0，电阻R1和两个直流超导绕组。交流回路依次接IGBT2并限流电阻R0，交流电源Us，电源开关S1，负载电阻RL，电阻R2和两个交流铜绕组。
CN201410635772.2A 2014-11-12 2014-11-12 改进型饱和铁芯高温超导限流器 Pending CN104332978A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410635772.2A CN104332978A (zh) 2014-11-12 2014-11-12 改进型饱和铁芯高温超导限流器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410635772.2A CN104332978A (zh) 2014-11-12 2014-11-12 改进型饱和铁芯高温超导限流器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104332978A true CN104332978A (zh) 2015-02-04

Family

ID=52407655

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410635772.2A Pending CN104332978A (zh) 2014-11-12 2014-11-12 改进型饱和铁芯高温超导限流器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104332978A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109655677A (zh) * 2017-10-10 2019-04-19 特变电工衡阳变压器有限公司 限流电抗器多功能试验装置、试验方法及制造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101373895A (zh) * 2007-08-20 2009-02-25 韩国电力公社 混合型超导故障限流器及限制故障电流的方法
CN102664393A (zh) * 2012-05-18 2012-09-12 广东电网公司电力科学研究院 短路电流限流装置
CN103872672A (zh) * 2014-03-05 2014-06-18 湖南大学 新型饱和铁芯高温超导限流器并可作为谐波抑制器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101373895A (zh) * 2007-08-20 2009-02-25 韩国电力公社 混合型超导故障限流器及限制故障电流的方法
CN102664393A (zh) * 2012-05-18 2012-09-12 广东电网公司电力科学研究院 短路电流限流装置
CN103872672A (zh) * 2014-03-05 2014-06-18 湖南大学 新型饱和铁芯高温超导限流器并可作为谐波抑制器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109655677A (zh) * 2017-10-10 2019-04-19 特变电工衡阳变压器有限公司 限流电抗器多功能试验装置、试验方法及制造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Safaei et al. A survey on fault current limiters: Development and technical aspects
Xin et al. Development of saturated iron core HTS fault current limiters
CN102790382B (zh) 一种限流软开断装置
CN103872672A (zh) 新型饱和铁芯高温超导限流器并可作为谐波抑制器
Li et al. Technical requirements of the DC superconducting fault current limiter
CN107294100B (zh) 一种配电网柔性交流互联装置
CN104701833A (zh) 特高压输电工频过电压抑制方法
Tu et al. Analysis and control of bridge-type fault current limiter integrated with the dynamic voltage restorer
CN104038124B (zh) 基于双励磁绕组的励磁控制系统
JP5187750B2 (ja) 磁気飽和型限流器
CN103633632B (zh) 一种饱和桥式短路故障限流器
Yuan et al. A novel six-leg three-phase fault current limiter
CN104201661A (zh) 新型饱和铁芯高温超导限流器
Guo et al. Optimized design and electromagnetic analysis of a hybrid type DC SFCL in MMC system
CN202840498U (zh) 新型磁屏蔽空心变压器耦合桥式固态限流器
CN202663104U (zh) 短路电流限流装置
CN107579593B (zh) 一种高压直流断路器的供能系统
CN104332978A (zh) 改进型饱和铁芯高温超导限流器
Khan et al. Comparison of fault current limitation with saturable reactor and dynamic voltage restorer
CN102426896A (zh) 包含pwm功率控制单元的超导可控电抗器
Cao et al. Voltage distribution research on flux-coupling-type SFCL
CN203933483U (zh) 兼具直流偏磁及无功补偿功能的新型电力变压器控制系统
Dhara et al. Modelling and analysis of an efficient DC reactor type superconducting fault current limiter circuit
Wang et al. Summary of superconducting fault current limiter technology
CN102664393A (zh) 短路电流限流装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20150204