限流电抗器的应用分析_李军

主变低压侧加装限流电抗器限制短路电流的分析【摘要】本文结合某110kV变电站主变低压侧加装限流电抗器，分析主变近区或出口发生短路时限流电抗器如何降低短路电流，并介绍了短路电流的等值计算方法和电抗器的选择。

【关键词】限流电抗器；短路电流；电压损失；剩余电压0 前言随着电网容量的不断增加，大型电力变压器抗短路能力成了一个突出问题。

对于一些抗短路能力较弱的变压器，在近区或出口发生短路时往往较易遭到损坏，造成严重事故。

因此提高变压器的抗短路冲击能力，对增强变压器的运行可靠性具有重要的意义。

本文根据某110kV变电站主变低压侧加装限流电抗器为模型，结合实际工程计算限流电抗器限制短路电流的能力，并综合分析限流电抗器在对主变侧母线电压以及系统稳定运行的影响。

1 短路电流计算1.1 以某变电站实际数据进行分析某变电站#2主变YNd11接线，设备型号为SFZ7-40000/110，额定容量SNT=40000kV A，U1NT/U2NT=110/10.5kV，I1NT/I2NT=210/2199A，铭牌阻抗电压Uk%=10.3%。

短路点在主变低压侧出口，则短路电流的计算如下：取Sd=100MV A，Ud=Uav=10.5kVId= =5.50kA计算变压器电抗标幺值：X = × = × =0.2625起始次暂态电流：Ip= = = =10.70kA短路电流瞬时最大值：ish= KshIP= ×1.8×20.95=53.42kA对于有限大容量系统，短路发生在发电机端子Ksh取1.9，短路发生在高压系统线路Ksh取1.8。

1.2 主变低压侧加装限流电抗器后的短路电流分析电流电抗器型号为XKDP-10/2500-12，U1NL=10kV，I1NL=2500A，额定电抗率XL%=12%，额定感抗XL=0.29098Ω。

计算电抗器电抗标幺值：X = × × =0.2514用标幺参数作出的等值电路如下图：起始次暂态电流：Ip= = =20.95kA短路电流瞬时最大值：ish= KshIP= ×1.8×10.70=27.29kA不加限流电抗器时计算的短路电流瞬时最大值为53.42kA，加装后减小至27.29kA，从计算结果可以看出，加装限流电抗器后瞬时短路电流明显的减小，对主变侧的冲击也有所减弱，保证了设备的安全。

限流电抗器1)普通限流电抗器的额定电流选择。

①电抗器几乎没有过负荷能力，所以主变压器或馈线回路的电抗器，应按回路最大可能工作电流选择，而不能用正常持续工作电流选择。

②发电厂母线分段回路的限流电抗器，应根据母线上事故切断最大一台发电机时，可能通过电抗器的电流选择，一般取该台发电机额定电流的50%~80%。

变压所母线回路的限流电抗器应满足用户的一级负荷和大部分二级负荷的要求。

2)普通电抗器的电抗百分值应按下列条件选择和校验:①将短路电流限制到要求值。

②正常工作时，电抗器的电压损失不得大于母线额定电压的5%，对于出线电抗器，尚应计及出线上的电压损失。

③当出线电抗器未装设无时限继电保护装置时，应按电抗器后发生短路，母线剩余电压不低于额定值的60%~70%校验。

若此电抗器接在6kV 发电机主母线上，则母线剩余电压应尽量取上限值。

对于母线分段电抗器、带几回出线的电抗器及其他具有无时限继电保护的出线电抗器不必校验短路时的母线剩余电压。

3)分裂电抗器的额定电流选择。

①当用于发电厂的发电机或主变压器回路时，一般按发电机或主变压器的额定电流的70%选择。

②当用于变电站主变压器回路时，应按负荷电流大的一臂中通过的最大负荷电流选择。

当无负荷资料时，可按主变压器额定电流的70%选择。

4) 分裂电抗器的自感电抗百分值，应按将短路电流限制到要求值选择，并按正常工作时分裂电抗器两臂母线电压波动不大于母线额定电压的5%校验。

5)分裂电抗器的互感系数，当无制造部门资料时，一般取0.5。

6)对于分裂电抗器在正常工作时两臂母线电压的波动计算，若无两臂母线的实际资料，则可取一臂为分裂电抗器额定电流的30%，另一臂为分裂电抗器额定电流的70%。

7)分裂电抗器应分别按单臂通过短路电流和两臂同时流过反向短路电流两种情况进行动稳定校验。

快速真空断路器在限流技术中的应用黄永宁;艾绍贵;李艳军;樊益平;张爽【摘要】针对由于电网规模和单机容量的不断扩大，造成电网短路电流越来越大的问题，采用快速真空断路器技术，快速投入限流电抗器对短路电流进行深度限制，使得电网短路电流大幅度减小。

经电网中压系统大量应用和330 kV线路安装考核验证，结果表明：采用快速真空断路器技术限制电网短路电流，避免了常规限流技术造成的较大运行损耗，实现了电网限流装置结构轻便、造价低廉、运行可靠、维护方便的目标。

%Aiming at the problem of owing to power grid scale and single unit generating power capacity continuous expanding,causing power grid short circuit current augmenting,By using fast vacuum breaker technology,fast switches the current-limiting reactor on to limit short circuit current deeply,reduces power grid short circuit current. Through the wide application of power grid intermediate voltage system and verification of 330 kV line installation,the results show that using fast vacuum breaker technology to limit short circuit current of power grid can avoid larger operating loss bringing of the conventional current limiting technology,realize the aim of portable structure, low cost,reliable operation for current limiting device of power grid.【期刊名称】《宁夏电力》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】6页(P18-23)【关键词】快速真空断路器;短路电流深度限制;快速涡流驱动;短路电流过零开断;故障快速识别【作者】黄永宁;艾绍贵;李艳军;樊益平;张爽【作者单位】国网宁夏电力公司电力科学研究院，宁夏银川 750011;国网宁夏电力公司，宁夏银川 750001;安徽伊格瑞德电气设备有限公司，安徽合肥 231131;国网宁夏电力公司电力科学研究院，宁夏银川 750011;国网宁夏电力公司电力科学研究院，宁夏银川 750011【正文语种】中文【中图分类】TM561.2在高、中压电网采用串联限流电抗器等措施来限制短路电流，实现短路电流水平满足开关遮断容量的要求是目前最为有效和通行的限制短路电流的措施。

限流电抗器在电力系统中的作用探讨【摘要】限流电抗器是电力系统中常用的一种装置，用于限制电流的流动。

本文首先介绍了限流电抗器的基本原理，包括其工作原理和结构特点。

随后探讨了限流电抗器在电力系统中的作用，主要包括限制短路电流、提高系统稳定性等方面。

接着分析了限流电抗器的优点，如节能、环保等。

然后介绍了限流电抗器的应用领域，例如变电站、电缆系统等。

最后展望了限流电抗器的发展趋势，指出其在智能电网、新能源接入等方面的潜在应用。

通过本文的探讨，读者可以更全面地了解限流电抗器在电力系统中的重要作用和发展前景。

【关键词】限流电抗器、电力系统、基本原理、作用、优点、应用领域、发展趋势、引言、结论1. 引言1.1 引言电力系统中，限流电抗器是一种重要的设备，它在电力系统中扮演着非常关键的角色。

限流电抗器通过控制电流的大小来保护电力系统免受过载和短路等意外事件的影响，保障电网的安全稳定运行。

限流电抗器在电力系统中的作用不仅仅是为了保护电力系统的安全稳定运行，同时还可以提高电网的传输效率，减少电网的损耗，降低能源消耗，节约资源，减少环境污染。

限流电抗器在电力系统中起着至关重要的作用，其优点和应用领域也在不断扩大和深化。

随着科技的不断进步和电力系统的不断完善，限流电抗器的发展趋势也将更加趋向于智能化、高效化和可靠化。

结束。

2. 正文2.1 限流电抗器的基本原理限流电抗器是一种常见的电力系统附件，其基本原理是通过引入感性或容性元件来限制电流的流动。

在电力系统中，电流是一种关键的元素，必须得到合理的控制和管理。

限流电抗器可以帮助实现这一目标。

限流电抗器的基本原理可以简单地解释为通过调节电路中的电感或电容值，来控制电流的大小和流向。

电感元件可以降低电流的瞬时变化率，从而减少过电流的危险，保护电力系统的稳定性。

而电容元件则可以帮助提高电路的功率因数，提高能源利用效率。

在实际应用中，设计师们可以根据具体的电力系统要求选择合适的限流电抗器类型和参数。

限流电抗器在电力系统中的作用探讨【摘要】本文探讨了限流电抗器在电力系统中的作用。

首先介绍了限流电抗器的工作原理，然后详细分析了它在电力系统中的应用和对系统的影响。

接着讨论了如何选择和设计限流电抗器，以及未来发展方向。

结论部分强调了限流电抗器在电力系统中的重要性，并对其作用进行总结和展望。

通过本文的研究，可以更好地理解限流电抗器在电力系统中的作用，为电力系统的稳定运行和发展提供参考。

限流电抗器的有效应用将对电力系统的安全性和可靠性起到积极作用，为未来电力系统的发展提供新的思路和方向。

【关键词】关键词：限流电抗器、电力系统、工作原理、应用、影响、选择、设计、未来发展方向、重要性、总结与展望、结论。

1. 引言1.1 背景介绍限流电抗器通过控制电流的流动来减小电力系统中可能出现的过电流现象，有效避免了电力设备的过载运行和损坏。

限流电抗器还可以帮助提高电力系统的功率因数，减小电力系统中的谐波，提高系统的稳定性和可靠性。

研究限流电抗器在电力系统中的作用及其影响对于提高电力系统的运行效率和安全性具有重要意义。

在本文中，将对限流电抗器的工作原理、应用、影响、选择和设计以及未来发展方向进行探讨，旨在深入了解限流电抗器在电力系统中的作用，并为电力系统的优化运行提供理论支持。

1.2 研究意义限流电抗器作为电力系统中重要的装置，在电力系统中承担着限制短路电流、降低电网故障级别、提高电网稳定性和可靠性等重要作用。

其研究意义不仅在于提高电力系统的安全性和稳定性，还在于为电力系统的运行和发展提供技术支持。

通过深入研究限流电抗器的工作原理和应用技术，可以更好地理解电力系统中的限流保护机制，从而提供有效的解决方案，减少电网故障对设备和系统造成的损失。

由于电力系统的不断发展和变化，限流电抗器的研究也将促进电力系统的智能化和优化管理，为实现电力系统的可持续发展和安全运行打下坚实基础。

对限流电抗器在电力系统中的作用进行深入探讨具有重要的理论和实践意义。

限流电抗器在电力系统中的作用探讨一、引言限流电抗器是一种可调谐电抗器，用来限制电力系统中电流的幅值。

在电力系统中，限流电抗器起着重要的作用。

它可以用于控制电流，减少系统中的绕组损耗和电力损耗，并且可以帮助控制电力系统中的电压和频率。

本文将探讨限流电抗器在电力系统中的作用，包括其概念、结构及其应用。

二、概念限流电抗器是一种用于限制电力系统中电流幅值的可调谐电抗器。

它通过对输入电源进行调整，使其产生可控的电感和电容，从而限制电流的幅值。

限流电抗器主要由电感和电容组成，并且可以根据需要进行调整。

三、结构限流电抗器主要由以下部分构成：（1）电感器：由电磁铁线圈和铁芯组成，通常用于产生电感。

（2）电容器：由两个金属板和一层介质组成，通常用于产生电容。

（3）变压器：用于将电流传递到电感器上，并通过电容器控制电流。

（4）控制装置：用于调整电感和电容的值，从而控制电流的幅值。

四、应用限流电抗器在电力系统中的应用主要有以下几个方面：（1）降低过电流：在电力系统中，过电流会导致损失和损坏设备，使用限流电抗器可以降低过电流的幅值，从而减少损失和设备的损坏。

（2）调节电力系统中的电流：限流电抗器可以用于调节电力系统中的电流，以达到保护电力设备、保护输电线路和保证电力系统运行稳定的目的。

（3）控制电力系统中的频率：限流电抗器可以用于控制电力系统中电流的幅值，从而控制电力系统中的频率。

（4）降低绕组损耗：过电流会导致绕组损耗，限流电抗器可以降低电流幅值，从而减少绕组损耗。

（5）节省电力：通过节省电力，限流电抗器可以降低发电成本和用电成本，从而对环境和社会起到显著的效益和贡献。

五、结论限流电抗器在电力系统中扮演着不可替代的角色。

它可以用于控制电流、保护电力设备和保证电力系统的稳定运行。

本文主要介绍了限流电抗器的概念、结构及其应用。

因此，我们可以得出结论：限流电抗器在电力系统中是必不可少的，其应用可以提高电力系统的稳定性、保护电力设备，节约电力。

基于“快速开关 +限流电抗器”的零损耗深度限流装置缺陷剖析摘要：本文依据现行国家标准、国际标准、国家实验室数据及仿真手段剖析了基于“快速开关+限流电抗器”的零损耗深度限流装置，在短路事故中存在的技术缺陷而带来的风险，并指出快速开关的正确选择方法；同时指出该类装置不属真正意义的短路（故障）电流限制器；文中也指出了容易被误解的断路器的分闸时间、燃弧时间和开断时间等定义。

关键词: 短路快速开关选择限流电抗器故障电流限制器深度限流缺陷Defect Analysis of Zero Loss Depth Current Limiting Device Based on "Quick Switch &Current Limiting ReactorQin HanGuangxi Huayin Aluminum Co., LTD., Debao, Guangxi 533700AbstractAccording to the current national standards, international standards, national laboratory data and simulation methods, this paper analyzes the technical defects of zero loss depth current limiting device based on "quick switch & current limiting reactor" in short circuit accident, and points out the correct selection method of quick switch. It is also pointed out that this kind of device is not a real short circuit current limiter. The definitions of opening time, burning time and opening time of circuit breaker which are easily misunderstood are also pointed out.Key words: Short circuit Quick switch Selective current limiting reactor Fault current limiter Depth current limiting Defect1 引言自2010年以来,我国在中压(6.6kV~40.5kV)配电领域,出现了采用“快速开关+限流电抗器”的“零损耗深度限流装置”,该类装置由于快速开关动作到限流电抗器投入过程存在着换流时间，这个时间往往大于事故电流的第一波峰甚至第二波峰的发生时间，强大的事故电流在换流前就已经使设备承受强大的电磁力了，在其量值远大于配电系统中设备的额定峰值耐受电流时，设备会发生机械损伤,造成故障扩大。

某新建工程限流电抗器方案比选摘要：根据某新建4×280t/h高温高压燃气锅炉，配套4台50MW直接空冷凝汽式汽轮发电机组工程的实例，分别从技术上和经济性上对零损耗深度限流装置、快速限流器及普通限流电抗器做了简要对比分析，并做出优选方案。

关键词：零损耗深度限流装置快速限流器 ETAP 经济性一．工程概况某新建工程建设规模为4×280t/h高温高压燃气锅炉，配套4台55MW直接空冷凝汽式汽轮发电机组。

运行方式为4台锅炉同时连续运行，年运行小时数按8000小时计。

该工程发电机采用Y型接线，定子额定电压为10.5kV，中性点不接地。

高压厂用电电压等级设计为10KV，直接从发电机出口引接。

因发电机短路电流水平较高，为限制高压厂用段母线短路电流，降低设备投资成本，需要在发电机出口与高压厂用电母线之间安装限流装置。

目前常用的国产限流装置分为三种，第一种叫快速限流器，类似于ABB的Is-Limiter；第二种叫零损耗深度限流装置，目前仅国内公司有这种产品；第三种就是常规的普通限流电抗器[1]。

二．三种限流装置介绍1. 零损耗深度限流装置图1：零损耗深度限流装置结构图如上图所示，该装置主要由大容量高速开关与深度限流器并联组成。

高速开关（图1中元件4）短路开断能力可达到80kA，且可以反复动作。

深度限流器（图1中元件3）与普通限流电抗器相比，由于限流时间短，体积大大减小，直接集成在装置中，因此无需另配普通限流电抗器。

图2：零损耗深度限流装置原理图零损耗深度限流装置的工作原理如图2所示，正常运行时，快速限流器需K1与普通限流电抗器X并联运行，限流电抗器X是被短接的，负荷电流几乎全部流经高速开关，这样就避免了电抗器的弊端；当短路故障发生时并达到高速开关的设定值时，高速开关在短路电流上升的初始阶段迅速开断，将短路电流转移到限流电抗器，由限流电抗器限制短路电流，将短路电流⽔水平限制到断路器的额定峰值耐受电流值之下，确保故障回路断路器开关设备的动、热稳定不被破坏。

专利名称：一种用于220KV线路限流电抗器的保护装置和方法专利类型：发明专利
发明人：赵丽君,费雪萍,菅晓清,刘晓明,李军
申请号：CN201811367388.3
申请日：20181116
公开号：CN109494683A
公开日：
20190319
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种用于220KV线路限流电抗器的保护装置，其特征在于，包括：采集单元，用于采集匝间短路电流和动作信息；判断单元，与采集单元电连接，用于获取匝间短路电流和动作信息，并判断匝间短路电流是否超过第一阈值；当匝间短路电流超过第一阈值时，判断单元进一步判断动作信息是否满足预设条件；控制单元，与判断单元电连接；当动作信息满足预设条件，控制单元启动匝间保护。

通过在线路保护装置中设置匝间保护装置，在设备运行出现匝间故障时，第一时间启动保护，启动断路器跳闸，缩短事故时间，减小事故范围。

申请人：内蒙古电力勘测设计院有限责任公司
地址：010011 内蒙古自治区呼和浩特市赛罕区鄂尔多斯东街巨海城八区5号、6号写字楼
国籍：CN
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浅谈限流电抗器的应用作者：王原芳刘润平武峰来源：《消费电子》2012年第16期摘要：本文对限流电抗器的应用进行了简单的探讨。

关键词：限流电抗器；技术；应用中图分类号：TM47 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2012） 16-0011-01限流电抗器与电力系统串联，系统发生故障时，用以增加电路的短路阻抗，从而限制线路的短路电流、维持母线电压、将短路容量加以限制，比如在低压线路中，就可以选择轻型断路器和小截面的电缆，降低设备投资。

一、串接限流电抗器在35kV侧的作用在35kV高压侧串接限流电抗器后，由于其明显的限流特性，使得限流电抗器后的短路电流值显著降低。

这样，就有条件通过继电保护的灵敏度及整定值的设定，确保在限流电抗器后的短路故障保护仅动作于用户进线总开关。

二、串接限流电抗器在0.4kV侧的作用结论：限流电抗器在35/0.4kV系统中有利于降低低压侧的短路电流，降低低压保护电器的工程投资，具有经济性。

三、限流电抗器应用中的一些技术问题（一）限流电抗器的技术参数选择限流电抗器的主要技术参数有额定工作电压、额定工作电流和电抗百分值。

额定工作电流Ir以一回路中所有变压器的满载电流之和的1.1—1.2倍进行选择电抗百分值Xk%须与电力部门商量，根据系统情况来选择，以满足35kV继电保护要求。

此外，尚需按限流电抗器进出线的位置选择电抗器的接线角，按限流电抗器的布置选择绕组绕线方向。

（二）对建筑要求两路电源的电抗器仓之间应用分隔墙隔开，电抗器仓外的走道上方宜设置机械排风，排风量为12—15次/小时。

电抗器仓宜设置网格防护门，以利观测和通风。

照明装置安装在靠近仓门口的墙上，采用裸灯泡便于更换，照明开关设在仓外。

此外，须考虑电抗器仓的地面承载力、安装高度和安装空间等。

（三）限流电抗器的布置方式限流电抗器的布置方式要根据建筑层高、站房面积、楼板承载力等因素确定，一般有三种布置方式：一种是水平布置方式，即电抗器单相水平落地布置，有水平“一”字型布置及水平“品”字型布置，其优点是荷重分散高度低，对建筑的要求不高，缺点是占建筑面积较多。

专利名称：多端直流输电系统中限流电抗器优化配置方法及装置
专利类型：发明专利
发明人：邢超,奚鑫泽,刘明群,李胜男,何鑫,徐志,卢佳,向川
申请号：CN202011290160.6
申请日：20201118
公开号：CN112366669A
公开日：
20210212
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提出了一种多端直流输电系统中限流电抗器优化配置方法及装置，首先建立了多端直流输电系统的故障模型，然后依据多端直流输电系统不同阶段的故障状态，根据故障模型对其进行计算分析，得到故障参数，最后根据所述故障参数及约束条件，设定限流电抗器的配置参数，使限流电抗器与多端直流输电系统相匹配。

采用上述方法或装置，配置的限流电抗器可以有效的限制故障电流的上升，避免换流站的闭锁，有效的抑制故障电流的上升并减小对非故障部分的影响，具有更高的普遍适用性。

申请人：云南电网有限责任公司电力科学研究院
地址：650217 云南省昆明市经济技术开发区云大西路105号
国籍：CN
代理机构：北京弘权知识产权代理事务所(普通合伙)
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限流电抗器的作用及原理
限流电抗器是一种用于限制电流的电气设备，其主要作用是在电路中引入一个具有较大电感的元件，以限制电流的流动。

限流电抗器的原理是利用元件的电感特性，它将交流电的电压和电流进行相位差处理，从而阻碍电流的流动。

具体来说，当交流电压的频率发生变化时，限流电抗器的电感对交流电流的流动产生阻碍作用，使得电流的流动受到限制。

这是因为电感器的电感特性可以产生自感电动势，与电流方向相反，从而阻碍电流的流动。

限流电抗器通过限制电路中的电流，可以保护其他电气设备免受过大电流的影响，避免设备的损坏。

它常被用于电力系统中，以限制短路时的电流冲击，维护电网的稳定运行。

此外，限流电抗器还可以用于电子设备中的电流平衡以及谐振电路的调节。

总之，限流电抗器通过引入具有较大电感的元件，利用其阻碍电流流动的特性，实现对电流的限制，保护其他设备的安全运行。

110kV电力线路运行故障分析及维护方法李军摘要：随着经济的快速发展，人们的用电需求日益增加。

为了满足人们的用电需求，电力系统不断扩展电网规模，110kV电力线路的规模也随之不断扩大。

但是110kV电力线路在运行过程中，出现故障是不可避免的，而且出现的故障也不断增加。

文章简要分析了110kV线路运行中出现的故障，并从三个方面论述了针对线路运行中出现故障所采取的维护方法，以期电力系统能够确保供电的可靠性和线路运行的安全性。

关键词：110kV；电力线路；运行故障；维护方法随着国民生活的不断提高和社会生产的不断发展，城乡一体化进程进一步加快，我国的电网规模得到了快速地扩展，为生产和生活提供了极大的便利。

其中，110KV电力线路逐渐贯通城乡，数量获得不断攀升。

但是，110KV电力线路大多架设于自然环境中，缺乏相关的维护措施，致使在运行过程中产生故障，极大地影响到电力线路运行的安全性和稳定性。

要想改变这种现状，自然要查根溯源，充分地了解110KV电力线路的运行故障，并找出具体维护措施，从而提高我国电力系统的运行效率和用电安全。

一、110KV电力线路运行的故障分析。

1.1人力因素导致故障。

110KV电力线路通常在效外架设，但随着城市规模的扩建及实际地形的限制，有许多也运行在城市空间，都容易受到外力作用的影响。

如林木砍伐、交通事故、偷窃破坏以及作业人员操作不当等，都会导致严重故障的产生，甚至影响到人民群众的用电安全及电力企业的生产安全。

1.2自然外力导致故障。

由于110KV电力线路架设于户外，容易受到自然外力的影响，如冰雪、大风、栖鸟、雷击、地质等自然外力。

在我国，跳闸现象居高不下，通常有40%到70%是由雷击造成；大风作用下，容易导致线路断落，中断供电；冰雪作用下，会导致线路、塔杆塌断；栖鸟太多，线路会无法承重；地质松陷，电杆、塔基会倾移或倒塌。

这些都会威胁到电网的运行安全及供电的稳定性。

1.3设备缺陷导致故障。

限流电抗器在电力系统中的作用探讨0 前言在电力系统中，限流电抗器主要作用是当电力系统发生短路故障时，利用其电感特性，限制系统的短路电流，降低短路电流对系统的冲击，同时降低断路器选择的额定开断容量，节省投资费用，同时提高系统的残压。

但使用限流电抗器后，会存在很大的电能损耗，系统有大的波动时如启动大容量电动机产生大的电压降影响其它设备正常运行，使发电机调压困难影响系统稳定。

同时对周围供电设备、建筑物以及通讯设施都会产生较大的影响，甚至造成设备异常。

如何消除电抗器产生的影响，已经成为电力系统正常运行中所面临的一个非常重要的问题。

以35/0.4kV系统为例，由于其占建筑面积少，而受到城市中心地区用电大户的欢迎，但该系统对供配电网络而言，一般不提倡使用。

尤其是当地区35kV站离用户站距离较近的情况下，其线路长度小于瞬时电流速断装置能选择性动作的最小允许长度Lmin，就有可能因为用户站35kV末端发生故障，越级引起上级保护装置动作，从而扩大停电范围；同时由于35/0.4kV系统的低压侧短路电流比35/10/0.4kV 系统的要大，对变电所低压配电屏的断路器短路分断能力的要求也相应提高。

1、串接限流电抗器在35kV侧的作用在35kV高压侧串接限流电抗器后，由于其明显的限流特性，使得限流电抗器后的短路电流值显著降低。

这样，就有条件通过继电保护的灵敏度及整定值的设定，确保在限流电抗器后的短路故障保护仅动作于用户进线总开关。

结论：限流电抗器在35/0.4kV系统中有利于高压侧的继电分级保护，有利于用户站35kV电气设备的安全运行。

2、串接限流电抗器在0.4kV侧的作用当35kV侧未设置限流电抗器时，C点的短路电流值为58.07kA，因此变电所低压侧一级断路器应选择分断能力为65kA的短路保护电器。

由于低压侧断路器数量很多，并有断路器第一级与第二级间的分断能力配合问题，所以当35kV侧未设置限流电抗器时，低压侧选用高分断断路器会增加投资。

第40卷2012年2月云　南　电　力　技　术YUNNAN ELECTRIC POWERVol.40No.1Feb.2012收稿日期:2011-05-0535kV 超导限流电抗器直流系统技术分析字美荣1,徐肖伟2,马仪2,李小建2(1.云南电网公司昆明供电局,云南　昆明　650011;2.云南电网电力研究院,云南　昆明　650217)摘　要:分析了35kV 超导限流电抗器的直流励磁系统的关键技术:超导绕组的设计制作主要是考虑匝间绝缘㊁匝间之间的电动力㊁以及绕组与液氮之间的热交换㊂直流电源系统的关键是稳态㊁限流态和恢复态的动作特性㊂在稳态时,直流源提供恒定的大电流低电压输出;当系统有短路故障时,限流器即转为限流态,直流系统能在5ms 内将直流励磁电流降为0,使交流绕组呈现高阻抗状态以限制短路电流;在恢复态时,能在600ms 内将直流励磁电流恢复到稳态运行值,使交流绕组呈现低阻抗状态㊂通过现场的短路试验测试验证了直流系统的动作特性㊂关键词:超导限流电抗器　直流系统　动作特性　交流绕组　超导绕组中图分类号:TM8 文献标识码:B 文章编号:1006-7345(2012)01-0032-031　前言随着电网规模的增大㊁负荷的增加,随之带来的问题就是短路电流的增大,最大短路电流可达60kA 以上,甚至超过了断路器的遮断电流能力,因此,限制短路电流是保证电网系统安全稳定的重要手段[1-4]㊂超导限流电抗器的限流原理是:在系统稳定运行时,超导限流器是低阻抗状态,当系统中突发短路电流时,限流电抗器会在短时间(约5ms)呈现出高阻抗的状态,以限制短路电流的大小,为断路器提供较有利的开断条件㊂某35kV 超导限流电抗器主要分为电抗系统㊁直流励磁系统㊁低温系统㊁监控保护系统㊁外壳共5个部分,其中,直流励磁系统是限流器的控制部分,该系统的动作特性就直接决定了限流器的限流效果[1][13]㊂2　系统概述35kV 超导限流器直流励磁系统包括超导绕组和直流控制电源两大部分㊂组成超导磁体的绕组(超导绕组)套在三相六铁芯的中心柱上,用于向限流器铁芯提供深度饱和的直流偏置磁势㊂直流控制电源用于向超导绕组提供直流偏磁电流,控制限流器的运行状态,直流控制电源包括直流电源㊁快速开关㊁磁能吸收模块㊁快速充磁电路㊁电网故障识别电路模块,其原理简图如图1所示㊂图1　35kV 超导限流电抗器原理图限流器的运行状态与直流控制电源的工作过程密切相关㊂在电网正常运行时,电源提供励磁电流将铁心偏置到深度饱和态,交流绕组呈现低阻抗,因此限流器对电网的运行影响较小,此时的限流器工作状态称之为稳态[5-8]㊂当电网发生短路故障时,电网故障识别电路正确判断出电网故障,并向快速开关发出断开信号,指示快速开关动作,关断直流励磁电源的输出,使铁心退出饱和态,限流器呈现高阻抗,限制了电网中的故障电流,可以满足限流器的后面的断路器安全切除,此时的限流器的工作状态称之为限流态㊂在限流器实现从稳态到限流态的过渡过程中,需要实现超导磁体中磁能的吸收,主要实现办法是在23　第40卷35kV超导限流电抗器直流系统技术分析2012年第1期　超导磁体两端并联高能压敏电阻㊂为满足断路器正确安全重合闸,在断路器合闸之前,电网故障识别电路监测到断路器断开后,命令直流励磁系统快速开关重新导通,使限流器铁心恢复到深度饱和态,确保限流器重新呈现低阻抗,此时的限流器的工作状态称之为恢复态[13]㊂3　直流励磁系统关键技术3.1　超导绕组设计关键技术1)超导绕组匝间绝缘:超导限流器在稳态运行情况下,由于交流三相绕组㊁每相两个绕组间产生的磁通在超导限流器中柱上可以相互抵消,超导绕组上几乎不会产生交流感应电压,绕组匝间电压仅为直流电压㊂但当系统进入到限流状态时,交流绕组三相间就存在不平衡的关系,超导绕组会在短路瞬间感应出交流电压,因此超导绕组匝间绝缘强度是非常重要的问题㊂2)超导绕组承受的电动力:超导绕组上最大的电动力会出现在限流器限流状态下㊂在系统发生短路故障的时候,由于漏磁的存在,超导绕组轴向和幅向上将承受较大的电动力㊂轴向电动力使绕组向中间压缩,这种由电动力产生的机械应力,可能影响绕组匝间绝缘,对绕组的匝间绝缘造成损伤;而辐向电动力使绕组向外扩张,可能失去稳定性,造成相间绝缘损坏㊂电动力过大,严重时可能造成绕组扭曲变形或导线断裂㊂所以,超导绕组骨架制作与绕组固化等步骤都需要涉及到绕组的机械强度问题㊂3)超导绕组的热交换:超导磁体内的绕组是将铜合金线材绕在一个环形的骨架上制作而成,超导线材的工作环境温度在液氮温区77K(-196℃)下㊂只有在保障了超导绕组工作环境温度的情况下,才能保证超导绕组在超导态正常运行,因此绕组与液氮之间的热交换问题是设计中的重点㊂为了使超导线材有较好的散热空间,很好地与液氮进行热交换,选择较合理的骨架结构至关重要,同时还需保证骨架在液氮环境下的机械强度和韧性㊂3.2　直流控制电源关键技术直流控制电源部分包括直流电源㊁快速开关㊁磁能吸收模块以及控制模块四部分,如图1方框所包含内容㊂直流电源的负载是超导绕组,在稳态㊁限流态㊁恢复态具有不同的运行特性,因此对直流电源部分及控制部分有着特殊的要求㊂3.2.1　直流电源直流源用于向直流绕组提供直流励磁电流㊂由于电网长期正常运行,就要求直流源的输出具有较高的稳定度和可靠性㊂电源在运行的过程中会遇到两个问题:一个是在稳态运行时,铁心的不对称性在直流绕组两端产生的感应电压会干扰电源的输出的稳定性;另一个是在限流器在短路故障发生未切断直流回路之前也会有感应电压产生,会威胁直流电源的安全㊂直流源的输出要与超导磁体的设计相匹配,磁体中的超导绕组由多个超导饼串并联组合而成㊂35kV挂网限流器超导磁体的设计通流约为300A,故电源设计额定输出值为300A㊂由于直流源的负载是超导材料绕制的绕组,工作时直流绕组处于超导态,直流电阻几乎为零,即电源近乎在短路状态下工作㊂考虑到导线损耗㊁导线接点等因素,超导绕组稳态压降低于0.5V㊂所以电源应满足的条件,一是低电压大电流输出,二是具有输出抗干扰能力㊂3.2.2　直流电源的控制部分直流电源的控制部分是整个超导限流器的关键装置,内置的监测单元通过监测交流电网的电压和电流信号,当监测到交流电网发生短路故障时,系统在数毫秒内识别出故障,并及时通过开关和保护系统切断直流励磁,使超导限流器工作在限流态,同时保护系统各个部件免受关断电压和交流侧感应过电压影响;在监测到电网故障消除后,控制系统控制开关重导通,快速给限流器充磁,在600ms秒内使其恢复到正常的工作状态㊂其直流主回路的设计原理图如下:图2　35kV超导限流器直流电源控制系统如图2所示,限流器稳态运行时,接触器JCQ1㊁JCQ2闭合,接触器JCQ3断开,三相380V 电源经过380V/28V变压器降压,在经过整流模33　2012年第1期云南电力技术第40卷　块,给电容C1充电(使用6个500uF的电容串联而成)用来给超导绕组提供稳定的励磁电流㊂在限流态时,快速开关Q1和Q2同时断开,直流励磁电流在数毫秒之内由额定值降为0,励磁电流下降时间测试如图3所示㊂而在恢复态时,交流接触器JCQ1㊁JCQ2和JCQ3与稳态时的通断正好相反,380V交流电则直接经过整流模块,在电容C1(4000uF)两端产生约500V的直流电,用于向超导磁体强励磁,以达到在600ms内的完成励磁的时间要求㊂通过试验测试,直流励磁电流在520ms内由零达到额定值㊂3.2.3　快速开关及过电压保护单元某变电站35kV出线保护相间电流Ⅰ段为零时限速动段,继电装置固有动作时间不大于40毫秒,这段时间之后断路器动作㊂为保证断路器安全动作,必须在断路器动作之前将短路电流限制到安全范围[1],因此对快速开关的断开时间提出这样的指标:直流回路完全断开时间小于5毫秒,这个时间为快速开关接收到断开指令,一直到直流回路内电流(包含铁心内磁能释放的过程)减小至零(或很小,保证限流器铁心退出饱和)的时间㊂选用IGBT做为快速开关可满足断开时间小于5ms的要求,快速开关由4组IGBT串联组成,如图5,串联起到分压作用,使感应高电压和关断过高压能均摊到每个IGBT两端,压敏电阻用于保护IGBT,限制过电压水平,防止由于关断不同步而造成的高电压击穿IGBT㊂每个IGBT两端并联一组RC缓冲电路(R值为1.1欧,C值为0.05uF)和ZnO压敏电阻㊂图3　快速开关电气图过电压保护单元采用高能压敏电阻,利用压敏电阻的非线性伏安特性来限制过电压水平并吸收超导绕组的磁能㊂当系统有短路故障时,直流系统快速开关关断,其超导绕组两端产生高电压,过电压值被压敏电阻所钳制,该过电压值是由所选压敏电阻的型号决定的,直流系统最高过电压水平为6.3kV㊂3.3　其它关键技术工控机和数据采集保护装置是整个监控保护系统的核心㊂直流电源励磁系统由其下位机单独控制,通过以太网接口与工控机进行通讯㊁数据传输㊂压力㊁液氮流量㊁温度等非电量监控是通过另外的通道上传到工控机进行显示㊁分析,工控机根据监控保护原理发出保护指令到数据采集保护装置,通过数据采集保护装置发出数字开关量信号等控制信号,最后控制各个阀门㊁开关㊁机械泵工作,保证低温系统和限流器正常稳定运行㊂如图7所示:图4　超导限流器的控制及测量系统4　结束语超导限流电抗器的主要作用就是限制短路电流㊂对直流电源的要求是在稳态时能提供稳定的直流电流电流输出㊁并具备抗干扰能力;限流态时,能耐受瞬态时的过电压冲击;对于控制测量系统的要求是能监测电网三相电流电压值㊁短路故障电流的判断能力,当电网发生短路故障时,能在5ms内切断限流器的直流励磁回路,使限流器交流绕组呈现高阻抗,为断路器安全断开提供较好的安全条件㊂恢复态时,能在600ms内(断路器重合闸之前)将超导绕组励磁到稳态值,恢复限流器的低阻抗状态㊂并经过试验测试,限流器的直流系统动作性能达到要求㊂参考文献[1]邹立峰,周海,熊志全,等.35kV超导限流电抗器的电网三相短路试验及其限流效果分析[J].南方电网技术,2010,第4卷:46-49.[2]陈树勇,宋书芳,李兰欣,等.智能电网技术综述[J].电网技术,2009,33(8):2 -7.(下转第42页)43。