相關電流中斷器件簡介
限制故障電流的常規技術措施是:環網解裂、母線分段、固定串聯電抗、高阻抗變壓器等。大約半個世紀前,提出了故障電流限制器的概念。理想的限流器對電網正常運行影響甚微,即阻抗為零、能源損耗為零;故障發生時,它的阻抗從零躍變到預定數值,將故障電流快速限制下來,故障切除後自動恢復原狀。理想限流器隨時間變化的特性是阻抗的階躍函式。限流器可以自觸發,也可由外部控制系統觸發啟動。理想限流器應能自觸發,無需外部控制系統。為了指導限流器的設計開發,需要制定限流器的功能規範和技術要求。
相關電流中斷器件的技術要求
限流器除應滿足電氣設備一般性的技術要求(電壓等級、通流容量、環境影響、人身安全、電磁兼容、便於運行維護等)以外,還應滿足這種特殊設備個性化的技術要求[8-9]:
1)正常運行時阻抗:要求不高於固定電抗器的阻抗;
2)能量損耗:限流器本體及其附屬設備的能量損耗應不高於常規的限流設備;
3)動作時間:從故障發生時刻到故障電流被限制到預定水平的時間。由於交流電網短路故障電流在 5 ms 之內即到達預期峰值,限流器應在此時間內發揮限流功能;
4)限流深度:將故障電流預期峰值降低的深度;
5)恢復時間:首次限流後,限流功能的恢復時間,應比開關重合閘的時間短;
6)動作可靠性:作為一種快速保護設備,限流器誤動作或拒動的機率應很低,目前尚無限流器可靠性的量化指標;
7)與現有的保護系統的兼容性:包括不影響下游的斷路器正常開斷、斷路器兩端的暫態恢復電壓(transient recovery voltage,TRV)以及現有繼電保護系統的正常動作等;
8)體積和重量的要求:考慮到變電站日益緊湊化的趨勢,限流器的體積重量也會成為一項重要的技術要求。
超導限流器的分類
超導限流器又可分為 3 類:
1)電阻型超導限流器(Resistive SFCL):超導元件與限流電阻或電抗並聯,當超導體中電流密度或溫度超過臨界值,限流電阻/電抗快速插入迴路。
2)禁止鐵芯型超導限流器(Shielded-core SFCL):限流電抗器鐵芯上的超導繞組在正常運行時,形成磁場禁止,限流電抗器表現為空心電抗器;超導繞組失逾時等效於鐵芯快速插入空心電抗器。
3 ) 飽和鐵芯超導限流器(Saturated-coreSFCL):它是超導限流器與非超導飽和鐵芯限流器的集成。其拓撲結構是:分別繞在2 個閉合鐵芯上的2 個交流繞組串聯接入線路;超導繞組繞過2 個閉合鐵芯。正常運行時,超導繞組中高強度的直流電流使2 個鐵芯處於深度飽和狀態,限流器線上路中呈現為漏抗;故障發生時,流過交流繞組的故障電流分別在正負半周使2 個鐵芯輪流去飽和(De-saturation),相當於高阻抗輪流插入迴路,發揮限流作用。它的重要優點之一超導繞組不失超,所以,這種限流器的動作時間和恢復時間極短。