[實用新型]電網短路故障限流用瞬變型電阻抗器

有效

• 申請號: 201420268849.2
• 申請日: 2014-05-23
• 公開（公告）號: CN203911466U
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發明（設計）人: 張健
• 申請（專利權）人: 張健
• 主分類號: H02H9/02
• 分類號: H02H9/02
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 韓小燕

技術領域

本實用新型涉及一種電網短路故障限流用瞬變型電阻抗器。適用于電力系統。?

背景技術

隨著超高壓網的跨區互聯及大容量超臨界發電機組的不斷投入運行，電力系統短路電流水平日益增高，許多地區電網的短路電流水平已經達到甚至超過電力規程所限定的最大允許值。短路電流已超過開關的遮斷容量（如達到80KA或以上），使電網面臨無高壓斷路器可以選用的難題，很多500KV電網中在實際運行中已將變壓器分列運行，以降低短路時的沖擊電流。由于缺乏限流裝置，短路故障正嚴重威脅電網的安全運行。?

電力系統短路故障對高壓電氣設備本身和系統的正常運行具有很大的危害性。具體表現在：①短路電流的動、熱穩定效應可能會損壞電氣設備。一方面，短路電流流過電氣設備時，強烈的熱效應會引起導體或其絕緣的損壞。另一方面，導體流過短路電流時，受到很大的電動力沖擊，引發導體變形，甚至損壞；②短路故障發生時電網中電壓會降低，尤其是靠近短路故障點處的電壓明顯下降，嚴重影響用戶供電，導致電氣設備無法正常工作，甚至引發設備損壞和造成產品質量不合格等后果；③系統發生短路相當于改變了電網結構，必然引起系統中功率分布的變化，則發電機的輸出功率也相應發生變化。無論在哪一點發生短路，發電機輸出的有功功率都將下降，但發電機的輸入功率由原動機或進水量決定，不可能立即變化，這樣，發電機輸入和輸出功率的不平衡必然引起轉速變化，從而可能導致并列運行的發電機失去同步，破壞系統穩定，甚至造成大面積停電。?

目前國內外電力設備制造廠商所能生產的大部分高壓斷路器中，電壓等級在500KV及以上的額定短路開斷電流一般在63KA以下，很難滿足系統需要開斷較大短路電流的要求，而且隨著電網容量的不斷擴大和全國聯網的不斷加強，這種矛盾會越來越突出。盡管采用改變電網結構的方法可以解決電網短路電流的抑制問題，但同時損害了電網運行的靈活性與經濟性，同時也增加不同段上母線負荷變化調配的難度。因此，如何限制系統短路故障電流已成為現代電網發展中所面臨的一個不可回避的重大技術和經濟問題。?

高壓電網對故障限流器的要求如下：?

（1）正常運行時，限流裝置呈低阻抗或零阻抗狀態，系統的有功率和無功功率損耗小，對系統無任何影響（壓降為零）；

（2）故障發生后，裝置應能在極短時間內（0.02秒內）動作，在故障電流到達第一個峰值前有效限制短路電流；

（3）動作時不引起系統暫態振蕩、過電壓等副作用；

（4）不影響繼電保護等設備的正確動作；

（5）裝置有自動復位功能和多次連續動作能力；

（6）設備的成本及運行費用低，可以承受的體積和重量，可靠性高，維修量和維護費用低。

在大型風力發電系統中，隨著風電機組的單機容量不斷增大和風電場規模的不斷擴大，風電機組與電網間的相互影響已日趨嚴重。當出現電網短路故障時，由于電壓瞬間跌落，迫使大面積風電機組脫網，將嚴重影響電力系統的運行穩定性。因此，要求風電機組必須具備低電壓穿越能力。通過應用短路故障限流器來維持電網電壓，可以保證機組穩定運行。??

????在國內外現有技術中，作為限流器分二大類，一類是瞬變形限流器，另一類是電抗器系列。如超導型（屬瞬變型限流器），瑞士ABB公司也分別在1996年和2002年研制了1．2?MVA和6．4?MVA的電阻型超導限流器：2004年，日本Toshiba公司利用超導高溫材料研制了66?kV750?A的超導限流器。

隨著串聯諧振電力電子限流器FCL受到重視的程度日益提高，國內很多機構單位投入其研究與應用。中國科學院電工研究所聯合國內多家單位共同研究開發的我國首臺三相高溫超導限流器成功將3500?A（有效值）限制到635?A（有效值），且短路瞬間波形無突變。由天津機電工業控股集團公司和北京云電英納超導電纜有限公司聯合研制的220kV超導磁飽和型FCL，于2007年成功投入實際應用，是目前世界上掛網試運行的電壓等級最高、容量最大的超導限流器。?

當前應用于高壓電網的故障限流器工程解決方案不多。超導型故障限流器和電力電子型故障限流器，因可靠性低和投資太大，當前還很難推廣。現有工程應用的解決方案主要有兩種:①加裝串聯電抗器；②加裝基于串聯諧振型的限流器。目前國內外高壓電網中大都采用串聯電抗器來限制短路電流，其缺點是增加了系統阻抗，消耗大量無功，影響了電網的經濟性和安全性。?