故障限流器國內(nèi)外研究現(xiàn)狀文獻綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u12415故障限流器國內(nèi)外研究現(xiàn)狀文獻綜述 1246771.1故障限流器的典型應(yīng)用 1122301.2國外研究現(xiàn)狀 2123801.3國內(nèi)研究現(xiàn)狀 2324121.4關(guān)于未來故障限流器的幾點問題探討 33903參考文獻 41.1故障限流器的典型應(yīng)用(1)限制短路電流故障限流器最重要的功能就是限制電力系統(tǒng)中的短路電流，確保在故障時斷路器能夠安全地開斷。早在20世紀90年代，文獻[14][15]就分析了電力公司在限制短路電流上的一些需求指標，指出安裝在電力系統(tǒng)中的故障限流器不僅要有能夠降低短路電流幅值的能力，還要求其具備限制短路電流上升率的能力。文獻[16]還指出了：斷路器的開斷能力很大程度上會受到短路電流的上升率和容性電流的影響，因此故障限流器除了要能夠降低電流幅值之外，還要考慮能否降低短路電流的上升率和容性電流，以確保斷路器的安全開斷，在設(shè)計故障限流器時這些因素都需要考慮在內(nèi)。(2)改善電網(wǎng)的運行特性在對單機無窮大系統(tǒng)進行暫態(tài)分析分析時，通常采用的方法是等面積法則，在發(fā)生三相對稱性故障情況下，故障期間功角曲線的幅值能狗夠在投入電抗型故障限流器的情況下得到改善，故障期間的發(fā)電機的加速面積從而也得以減小，系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性得以提升[17]。在發(fā)生不對稱故障的情況下，因為受到故障的類型、電抗器的參數(shù)和故障額切除時間等等因素的影響，投入使用電抗型故障限流器對暫態(tài)穩(wěn)定性能的影響相對比較復雜。但從總體來說，即使在不對稱故障的情況下，在很大程度上電抗型故障限流器仍能顯著提高改善電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定性。(3)提升新能源及微電網(wǎng)的運行水平在電力系統(tǒng)發(fā)生故障的過程中，將故障限流器安裝在新能源電源和故障點之間，可以使新能源電源機端母線上的電壓跌落幅值有效地被減少，新能源電源的低電壓穿越能力被提升。文獻[18]通過在雙饋型風力發(fā)電機組(DoublyFedInductionGenerator，DFIG)/風電場并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線上安裝故障限流器，使得風電場的低電壓穿越能力得到顯著的提升；并對故障限流器在不同位置，提升低電壓穿越的能力進行了比較研究分析，在工程上具有一定的借鑒意義。1.2國外研究現(xiàn)狀在20世紀90年代初，EPRI推出了固態(tài)故障限流器的方案，自此以后，國外在這方面的研究取得了巨大進展。1993年初，在美國新澤西州MortMonmouth的ArmyPowerCenter的4.6kV交流饋電線路上安裝了一個固態(tài)斷路器，該6.6MW，平均工作電流為800A的固態(tài)斷路器由反并聯(lián)GTO構(gòu)成，在發(fā)生短路故障的300μs內(nèi)切斷故障，該固態(tài)斷路器在保護線路上起到了有效的作用；其后EPRI與西屋公司合作，制造出一臺(13.8kV，675A，與固態(tài)斷路器SSCB組合)故障限流器，安裝在PSE&G的變電站，并于95年2月投入運行使用；日本東北電力公司及日立公司開發(fā)[19](DistributionCurrentLimitingDevice，DCLD)的試驗裝置，并進行了試驗。在國外工程研究文獻中報道較多的是SFCL，而在工程應(yīng)用方面，較早的是1995年Lockheedmartin美國公司研制的橋路型2.4kV/80A的超導限流器；隨后在1999年GeneralAtomics公司又研制了橋路型超導限流器，其指標為15kV/20kA；在1996年，瑞士的ABB公司研制了1.2MVA電阻型超導限流器，到2002年更進一步研制了6.4MVA的電阻型超導限流器；2004年，在日本的Toshiba公司研制了66kV/750A的超導限流器，該超導限流器利用了超導高溫材料。由真空開關(guān)和GTO并聯(lián)構(gòu)成的400V配電用混合式限流器是在1994年由關(guān)西電力公司和日本富士電機聯(lián)合研發(fā)出的。已經(jīng)形成商業(yè)化的交直流兩用的混合式故障限流器是在1998年由ACEC-Transport和GEC-Alsthom兩家公司一起研發(fā)的。1.3國內(nèi)研究現(xiàn)狀隨著FCL的重要性日益增強，許多國內(nèi)很構(gòu)、單位都對其研究和應(yīng)用進行了投資。我國首臺三相高溫超導限流器成功將短路電流從3500A限制到635A，且短路時的瞬間波形無突然變化，這是由中國科學院電工研究所和國內(nèi)多家單位聯(lián)合起來共同研發(fā)的，具有重大意義。35kV超導磁飽和型故障限流器在2007年成功投入實際應(yīng)用，其是由北京云電英納超導電纜有限公司和天津機電工業(yè)控股集團公司聯(lián)合開發(fā)的，它的意義在于該35kV超導磁飽和型是目前世界上掛網(wǎng)試運行的電壓等級最高、容量最大的超導限流器?；诖?lián)補償?shù)墓收舷蘖髌魇怯扇A中科技大學研究的，該故障限流器的原理是使用高速斥力機構(gòu)操作或真空觸發(fā)間隙觸發(fā)的合閘開關(guān)，它的優(yōu)點是動作速度快而成本較低。一種適用于中高壓電網(wǎng)的磁控開關(guān)型故障限流器結(jié)構(gòu)由上海交通大學提出，如圖1-1，為220kV/50A限流器模型機。一種由IGBT橋路和普通電感構(gòu)成的無損耗電阻器式限流器拓撲結(jié)構(gòu)由華東冶金學院提出，并取得了國家專利。在2006年12月，紹興電力試驗站通過了一種10kV/500A/2500A帶交流旁路限流電感采用耦合變壓器的新型固態(tài)限流器樣機的試驗，該樣機是由浙江大學研制的[20]，如圖1-2，已取得令人滿意的試驗結(jié)果，且目前正在加緊對實用技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)的研究。圖1-1上海交大磁開關(guān)型故障限流器拓撲圖圖1-2400V/250A/2500A固態(tài)限流器試驗電路及參數(shù)1.4關(guān)于未來故障限流器的幾點問題探討(1)應(yīng)重視規(guī)范與標準的制定。目前，國內(nèi)外的研究大量集中在提出和分析拓撲及工作原理上，尤其是電力電子型限流器或者新型的超導限流器，但是在實際的應(yīng)用中，在電網(wǎng)中發(fā)揮著更大的作用的還是大量的“經(jīng)濟型”故障限流器卻。這樣的結(jié)果在一方面說明了電力電子型限流器和超導限流器的技術(shù)仍在發(fā)展中，另一方面也說明了電力系統(tǒng)的實際需求還并未被研究者重視。(2)應(yīng)重視產(chǎn)品優(yōu)化和技術(shù)經(jīng)濟分析。故障限流器能否廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵在于其是否有良好的經(jīng)濟性，規(guī)劃設(shè)計人員可以通過經(jīng)濟技術(shù)分析來選擇性價比高的故障限流技術(shù)，在滿足經(jīng)濟性的前提下將其應(yīng)用于實際的電力系統(tǒng)中，而現(xiàn)實是在現(xiàn)有的文獻中，很少看見有對限流電抗器的設(shè)備及運行成本進行相關(guān)的研究。(3)應(yīng)重視故障限流器與電網(wǎng)和相關(guān)設(shè)備之間的交互影響的研究。故障限流器對電網(wǎng)運行的影響研究目前還不是跟深入，還需要研究人員做進一步的深入分析。(4)應(yīng)重視新的應(yīng)用場景的發(fā)掘。故障限流器的首要功能是限制短路電流以及保證斷路器的可靠開斷，在充分發(fā)揮故障限流器這些優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，研究人員還應(yīng)發(fā)揮故障限流器的可控性優(yōu)勢，融合其他的電力電子裝置，打開新的應(yīng)用方案將對于提升整個系統(tǒng)的運行水平具有十分重要的意義。參考文獻[1]韓禎祥，吳國炎.電力系統(tǒng)分析.杭州:浙江大學出版社，1993[2]湯涌，候俊賢，劉文卓.電力系統(tǒng)數(shù)字仿真負荷建模中配電網(wǎng)路及無功補償與感應(yīng)電動機的模擬.中國電機工程學報，2005，25(3):8-12[3]謝小榮,姜齊榮.柔性交流輸電系統(tǒng)的原理與應(yīng)用[M].清華大學出版社,2006.[4]鄭健超.故障電流限制器發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用前景[J].中國電機工程學報,2014,34(29):5140-5148.[5]孫玉嬌,周勤勇,申洪.未來中國輸電網(wǎng)發(fā)展模式的分析與展望[J].電網(wǎng)技術(shù),2013,37(07):1929-1935.[6]劉振亞,張啟平.國家電網(wǎng)發(fā)展模式研究[J].中國電機工程學報,2013,33(07):1-10+25.[7]劉凱,陳紅坤,林軍,黃娟,何志勤.故障限流器在電力系統(tǒng)中應(yīng)用研究現(xiàn)狀[J].電力系統(tǒng)保護與控制,2010,38(07):147-151.[8]孫樹敏,劉洪順,李慶民,鄒亮.電力系統(tǒng)故障限流器研究綜述[J].電網(wǎng)技術(shù),2008(21):75-79.[9]EPRI:Superconductingpowerequipment[R].PaloAlto:EPRI，2012.[10]CIGRE-WGD1.15.DevclopmentandapplicationtrendofsuperconductingmatcrialsandelectricalinsulationtechniqucsforHTspowerequipmcnt[C]/CIGREGcncralSession，Paris，CIGRE，2006:D1-306.[11]NeM，SteurerM.High-tcmperaturesuperconductorfaultcurrentlimitcrs:concepts，applications，anddevelopmentstatus[J]SuperconductingScienccTcchnology，2007,20(3):15-29.[12]江道灼,敖志香,盧旭日,林日磊,陳世省.短路限流技術(shù)的研究與發(fā)展[J].電力系統(tǒng)及其自動化學報,2007(03):8-19+87.[13]黃娟娟,鄭英芬.特高壓網(wǎng)架對華中電網(wǎng)短路電流水平的影響分析及限流措施[J].中國電力,2007(03):49-52.[14]SLADEP.，VOSHALLR，PORTERJ，etal.Theutil-ityrequirementsforadistributionfaultcurrentlim-iter[J.IEEETransactionsonPowerDelivery.1992，7(2):507-515.[15]FALCONEC，BEEHLERJ，MEKOLITESw，etal.Currentlimitingdevice--autility’sneed[J]IEEETransactionsonPowerApparatusandSystems，1974，93(6):1768-1775.[16]]wU