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新型固态限流器及其对电力系统影响研究

陈刚  
【摘要】:随着电力系统和现代化工业的发展,大电网互联和跨国互联日益发展,单机容量不断增大,低阻抗大容量变压器在现代化低压配电系统中的应用不断增长以及配电网络的不断发展,使电力系统的短路容量有日益增加的趋势,系统中短路限流成为一个迫切的问题。经过多年的研究发展,已经涌现出多种类型的短路限流器。美国EPRI早在上世纪90年代初曾组织专家组对配电网络的各种限流技术进行了专门的调研,认为应用电力电子技术发展固态限流器(SSFCL)是较现实的技术途径。 本文首先概括了当今限流技术的基本工作原理、技术特点,并详细介绍现有的各种固态限流器的拓扑结构及工作原理,综述固态限流器的国内外发展状况,比较各自优缺点。 提出一种适用于中高压电网的新型具有旁路电感的固态短路故障限流器,正常工作时对线路几乎无影响;当故障发生时,旁路交流电抗器立即自动插入故障回路进行限流,检测到故障采取适当的控制策略关闭桥路,桥路尽快退出故障线路的运行,随后故障电流完全由旁路电感限制。新型限流器的固态器件和直流电抗参数不受电网允许的短路电流水平约束,所以可以进行灵活优化设计。进行了理论分析仿真计算,结合实验室的模型试验研究,结果表明,整个固态桥路相当于电流过零点断开的软开关,限流器不会引起附加振荡和过电压,控制方法简单,新型固态限流器具有良好特性,在电力系统中有深入研究和开发意义。 限流器中的耦合变压器正常运行在系统额定电流下,故障时工作在大电压大电流条件下,而在正常工况下耦合变压器仅仅承受极低的电压,变压器的资源经常处于极其浪费的状态。充分利用这一特点,在原有技术和相关专利的基础上,提出具有变阻抗耦合变压器的桥式固态限流器,系统正常运行时,限流器工作效果等同于原有的桥式固态限流器,故障发生时固态桥路退出线路运行,耦合变压器进入深饱和,副边断开,


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