限流器

近日，10千伏磁偏置超导限流器样机在国网辽宁省电力有限公司66千伏张台子变电站完成挂网示范应用，目前设备运行状态良好。这标志着这一历时6年的项目研发成果落地，为电网大容量短路限流保护技术提供了新的解决方案，也为后续超导限流器的推广应用奠定了基础。

全面打造--流现代化配电网，国家电网领导提出，必须紧紧围绕“可靠性高、互动友好、经济高效”的目标。配电网的雷电事故约占整个电力系统雷电事故总数的70%~80%，因此须加强配电网的防雷工作，才能保证供电的安全性、可靠性。为减少线路过电压造成的跳闸事故，在线路建设过程中一般采用架空绝缘导线和提高线路绝缘子的绝缘水平。架空绝缘导线提高了电网绝缘性能、安全性能，但却带来了新的雷击断线、跳闸、绝缘子闪络等问题，提高绝缘子的绝缘水平容易导致雷击过电压沿导线危及变电站或配网台区设备，严重威胁配网电路安全运行。 目前，10kV线路上大多采用安装无间隙避雷器的方式避免雷害，实现对线路的保护。无间隙氧化锌避雷器能有效截断工频电流、限制雷电过电压，但存在缺陷:必须长期承受工频电压，引起氧化锌阀片老化，使避雷器寿命缩短，影响其保护性能。若土壤电阻率高， 线路杆塔接地不良，在出现过电压时，线路上的避雷器不能彻底有效地释放大电流，就会形成工频续流在线路中振荡，从而造成线路上的电压上升，危及安全。 本项目所研发设计的无工频续流放电间隙装置，安装方便灵活，不受现场环境制约，放电间隙由支撑绝缘子固定，无需现场调节。装置应用于配网输电线路，通过放电间隙和工频限流器的配合，将瞬间的雷击能量通过间隙放电和限流元件平稳释放，防止工频续流产生，有效保护线路及线上设备;避免了常规避雷器因雷击产生的大电流通过不合格接地产生的瞬间高压对线路及设备的反击，同时通过“疏导”方式将雷击着弧点引到放电间隙，有效防止雷击产生的绝缘导线断线事故的发生。

直流故障限流器能够快速限制故障电流上，但需要关注其在故障冲击过程中的限流动态特性。为，开展电阻型限流器的故障冲击特性研究。首，理论分析并推导限流器串入前后系统直流电、限流器耐受冲击电流的数学表达式。然，搭建直流大电流冲击平台，研发限流器实验室样；在k仿真平台中搭建限流器模型并开展冲击特性仿真分析。最，分别对单线圈和多线圈并联结构的电阻型限流器进行大电流冲击测。仿真与实验结果表明：故障冲击越，限流器失超后电阻上升越快且幅值越大，限流效果越；在冲击电压较低，限流电阻会呈现先迅速上升然后下降的趋势。

本文介绍柔性直流、直流电网构网形态与故障保护技术，包括中型、大型直流电网的构网机制、可能的换流器类型、主要拓扑。重点介绍直流电网的故障电流演化规律及限流原则，以及充分考虑经济性和装备复用性的多种直流电网限流设备，如可关断直流故障电流的MMC换流器、可闭锁直流故障电流的DC-DC变压器、直流电网故障电流限制器、具有限流能力的潮流控制器等，阐明在严重直流故障下，多个VSC换流站对直流短路电流的贡献度和影响因素，最后介绍含多类型故障限流器的直流电网仿真系统及其试验。

10月11日获悉，中国电力科学研究院有限公司牵头研发的10千伏磁偏置超导限流器样机，在辽宁辽阳66千伏张台子变电站实现挂网示范应用，为城市输电线路安全运行提供保障。

本发明提出了一种高温超导单元交流损耗补偿测量装置，通过对补偿线圈中初、次级线圈的位置进行调节和采用高精度数字采集及处理，实现对超导单元在交变电流或变化磁场下交流损耗的实时准确测量。主要针对高温超导单元在交变电流或变化磁场下的交流损耗测量，适合各种不同的高温超导带材（一代高温超导材料 BSCCO，二代高温超导涂层导体 YBCO 和二硼化镁 MgB2 等），以及不同种类的超导电力装备（如超导电缆、超导磁体、超导限流器等）交流损耗的测量。 实施中，超导单元与补偿线圈的初级线圈串联在同一回路中，连接千安级交流电源；利用高精度数据采集仪在同一时钟下，同时采集三路电信号数据，包括：超导单元两端电压 Vs，次级线圈的电压 Vc 以及回路电流 I；补偿线圈的初级线圈采用具有高载流能力的单匝线圈结构，并设计有防涡流结构；超导单元的电流先通过罗科夫斯基线圈，然后经过数据转接线连接到数据采集卡上，保证了三路数据采集在同一时钟下同步输入；采用补偿线圈电机驱动定位系统，调节补偿线圈的位置，最后利用交流损耗补偿算法实时对超导单元电压进行自动补偿，实现超导单元交流损耗的快速准确测量。该交流损耗补偿测量算法包括以下步骤：(1) 调整初级线圈和次级线圈的位置，确定该位置下，初级线圈与所述次级线圈的互感 M；(2) 确定超导单元的端电压 Vs 和次级线圈的补偿电压 Vc；(3)判断端电压 Vs 与补偿电压 Vc 之差的相位与回路电流 I的相位是否相同；若相同则继续步骤(4)，若不同则返回步骤(1)；(4) 将 Vs-Vc 与 I 积分，计算输出交流损耗值。

近日，国际首套磁偏置超导限流器在国网辽宁省电力有限公司66千伏张台子变电站顺利完成6个月的挂网示范运行，并成功实现一次电网短路故障限流，验证了磁偏置超导限流器故障限流特性。该装置由中国电力科学研究院、国网辽宁电力、中国科学院合肥物质科学研究院等单位共同研发。国家电网有限公司科技部及相关专家在66千伏张台子变电站现场查看了磁偏置超导限流器挂网示范运行情况。

近期，国际首套磁偏置超导限流器在国网辽宁省电力有限公司66千伏张台子变电站顺利完成6个月的挂网示范运行，并成功实现一次电网短路故障限流，验证了磁偏置超导限流器故障限流特性。该装置由中国电力科学研究院、国网辽宁省电力有限公司、中国科学院合肥物质科学研究院等单位共同研发。