髙温超导故障短路电流限流器,电力系统安全运行的保护神

2020-06-28 23:29 admin

随着国民经济的飞速发展,社会对电力的需求不断增加,电力系统的容量也越来越大,使得系统的短路故障水平急剧增长。如等级为500kV的三峡电网,其短路电流可达63kA。

短路故障将对系统的安全与稳定运行产生严重影响。电力系统目前在电气设备方面采取的限流措施为:一是采用在电路中串联限流电抗器的方法,但缺点是降低了电网的稳定性并增加网络损耗及发热;二是采用高阻抗变压器的方法,但缺点是电压调节变得困难,漏抗大,负载电流产生的漏磁在导线中产生了涡流从而引起损耗。

可见,若限流装置在系统正常时稳定且阻抗小,而故障时立即呈大阻抗即可限流。改进的限流器是用可开断晶闸管(GTO)与限流阻抗并联的半导体型FCL,但缺点是在故障发生期间晶闸管的开断及恢复需一定的时间。

相比之下,近年来正在兴起的高温超导故障短路电流限制器(HSCFCL)可很好地满足上述要求。它是利用超导体的超导态/正常态(S/N)转变来实现限流功能,它能在高压下运行,在正常运行时可通过大电流而只呈现很小的阻抗甚至零阻抗,反应速度快(因S/N转变快);能自动触发,自动定位且复位速度快,集检测、转换和限流于一体。正因如此,HSCFCL的研制及应用具有重大的意义。

此外,由于高温超导材料的发展,使得HSCFCL可工作在液氮温区(77.3K)。过去因低温超导体工作在液氨温区(4.2K),制冷费用十分昂贵,使SCFCL的实用变得困难。而高温超导体除致冷简单,运行经济外,还有稳定性更好、常态电阻率大及液氮的电绝缘水平比液氦高等特点,这也是HSCFCL受到重视的主要原因。

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