关头词：故障限流器高压超高压输电交流输电

1　引言

　　近年来，电力系统容逐年增加，电网短路电流也随之增年夜，今朝已成为制约电网运行和成长的重要身分。是以，限制电力系统短路电流已成为一个有待解决的问题。传统的是使用机械型断路器，而这类断路器速度慢，维修年夜，是形成暂态稳定问题的重要条件。

　　故障限流器的开发和研制，斥地了提高交流输电线和输电网运行整体控制能力和水平的技术渠道，为高压和超高压输电性能的刷新改造指出了标的目的。

2　国外故障限流器研究的动态

　　故障限流器(FCL)早在70年月就泛起在国内外的文献中，但真正遭到重视和快速成长是在柔性交流输电技术提出以后，从近十年的成长来看可以将故障限流器分为两年夜类：类就是采用功率电子器件控制线路阻抗的限流器；第二类就是采用具有特殊性的材料作为限流器的基本组成部门，例如：超导材料和具有正温度系数(PTC)的聚合材料等。

2.1　采用功率电力器件控制线路阻抗的故障限流器

　　这类故障限流器庇护电路的基本思想就是：在正常负载情况下FCL所显现的是低阻抗，可是在故障发生时，FCL动作庇护就会显现出年夜的阻抗值以限制故障电流，将故障电流限制在断路器正常工作范围内，图1为FCL的实验室装配图。

　　在线路正常工作情况下，晶闸管处于闭锁状态，L2R2未被串进，电路为L1C串联工作。而在故障发生时(SF闭合)，控制电路触发导通晶闸管，L2R2接进电容器两头，与电容器并联运行，增年夜线路阻抗值以限制故障电流。在这个电路中，晶闸管控制电抗器并联接在电容器两头，在正常运行条件下，晶闸管其实不导通，仅在短路发生情况下，晶闸管触发导通，L2接进电路起到分流作用，是以在正常工作情况下不会有谐波发生，同时由于相对比力短的庇护进程，所以发烧情况其实不严重，不需要冷却装配。

2.2　固态故障限流器

　　在1993年日本提出了固态故障限流器的设计方案，缘由为：传统过流庇护系统由断路器和过流延时装配(OCR)组成，从短路发生到断路器动作，一般有0.2s到0.5s的延时，这样在延迟时间内线路的电压就会下降或是功率输送中断，影响输送电能的。为下降庇护动作的时间，提高电能传输，限制故障电流，提出了固态限流器设计方案，由于GTO响应速度快，凡是在控制装配发出旌旗灯号到GTO响应动作只需40μs；控制装配检测到故障电流发出开通讯号给GTO，限流电阻R串进主电路，限制故障电流，这样整个系统的故障电流被限制在一定范围内，而且庇护动作的响应时间缩短了，提高了系统电能传输能力。

　　可是这类限流器的错误谬误就是正常情况下可控硅控制电路处于断开状态，仅在故障发生的情况下才能投进使用，所以它的使用率不高。

2.3　带串联抵偿故障限流器

　　1996年在日本又提出了带串联抵偿的故障限流器，图2给出了带串联抵偿FCL的原理电路图，正常运行时为电感L1和电容C1串联，可控硅控制装配SW1关断，电路阻抗呈容性，此时故障限流器工作在常规串补状态下。在故障发生时，SW1迅速导通短接电容器C1，此时电抗器L1限制短路电流。低值阻抗Z1限制冲击电流；过压庇护器件ZNO和旁路开关BPS并联在电容器C1两头，同时故障BPS也合闸，这样低值阻抗Z2不仅可以限制冲击电流，而且C1所贮存的电能经由过程Z2释放。其特点是：

　　①正常运行时，由于SW1处于关断状态，所以没有功率消耗。

　　②正常运行时，相当于常规串补，所以提高了故障限流器的使用率。

　　③由于带串补FCL既可以限流，也能够抵偿无功，所以提高了系统的传输能力和稳定性。

2.4　超导故障限流器(SFCL)

　　在1997年左右日本就起头研究超导故障限流器，同时中国科学院电工研究所也就超导故障限流器发表过文章。将超导故障限流器(简称SFCL)接进电网中，当电力系统正常运行时，传输电流在临界电流以下，超导体的电阻几近为零，对电力系统运行不发生影响。一旦电网发生短路，短路电流年夜于临界电流时，超导体瞬时失超发生非线性高电阻，从而有用地限制短路电流。超导故障限流器(SFCL)有许多类型，其中桥路超导故障限流用具有广漠的前景。桥式超导故障限流器的原理电路图如图3所示。它由二极管桥路D1～D4，超导线圈L和直流偏压源Vb组成。正常运行时代二极管D1～D4全数导通，线路电流iac小于负载电流，此时调理Vb使SFCL对线路电流iac不浮现出任何阻抗。此时桥路上只有较小的正向电压降。当线路发生短路故障时，iac幅值增加到等于负载电流，这时候在iac的正半周内二极管D3和D4不导通，而在负半周内D1和D2不导通，超导线圈就被自动串进线路，而且由于电流增年夜超导线圈失超显现非线性高阻抗，是以短路电流的上升率就被年夜阻抗所限制。

2.5　采用正温度系数聚合材料的限流器

　　在1998年左右，瑞士ABB研究协会提出采用具有正温度系数(PTC)的聚合材料作为限制器的基本组成成份，这类装备在故障电流流过时能快速增年夜自身阻值来限制和切断故障电流，凡是其阻值可以提高8到10个数目级。由PTC电阻并联限压器组成的限流器，具有随温度升高其阻值会增加的能力，温度的升高是由于电流在PTC电阻上的功率消耗所引发的。在正常运行状态下，PTC显现低阻值，额定电流全数经由过程PTC电阻，此时PTC电阻上的功率消耗很低。当故障泛起时，电流年夜于临界电流值而急剧上升，则功率也响应急剧上升，引发温度升高，从而PTC的阻值随温度的升高而迅速上升，以限制和切断故障电流。这类装备所存在的错误谬误：①限制和切断故障电流的时间是毫秒级。②PTC电阻比力容易受外界身分的影响。③对于限制较高数值的电流，效果比力较着，而对于限制低值电流其效果欠安。

3　我国故障限流技术的成长前景

　　我国对故障限流技术的研究起步其实不晚，但从实用化水平看，和进步前辈水平还有一定的差距。在此提出几点建议：：研究单元、生产厂家与用户通力合作，避免研究和生产各自为战，缺少周全部署，重复开发，应集中气力实现工化；第二：制定久远计划。今朝的研究仅限于某个工程、某个项目或装配的开发、研制。应纳进国家久远建设和科技成长计划中；第三：广筹资金。我国财力有限，但国家、部门、企、用户要通力合作，普遍筹集资金，保证需要的研究经费。科技的成长日新月异，我国建设社会主义市场经济，为企和科技人员提供了立异、竞争和合作的秀机遇，谁捉住了机遇，谁就能取胜。