基于真空电弧工频零点电流转移的限流器的研究

论文摘要

随着我国国民经济的快速发展,我国部分地区电网的负荷密度快速增加,导致系统故障电流不断提高。故障电流增大和断路器开断能力的限制是目前电力系统发展面临的一个重大而紧迫的问题。论文针对断路器开断能力限制的问题,提出了真空电弧工频零点电流转移的限流方法,该方法放弃对故障电流第一峰值的限制。此方法采用快速真空开关和限流阻抗并联,正常运行时,快速开关闭合导通电流,在发生故障时,真空开关快速打开,在第一个工频电流零点真空电弧熄灭,故障电流由真空开关转移至限流阻抗,实现限流。线路中的断路器通常是在故障电流的第一个工频零点后才开断短路电流,此时故障电流已被限制。论文通过仿真分析和模拟试验观察了电流转移过程。仿真部分使用PSCAD软件进行仿真计算,仿真模拟大电流在过零点时由开关支路转到限流电感支路的过程,仿真结果显示采用电感作为限流元件不会给系统带来过电压。模拟试验部分是在实验室中的振荡回路设备上进行的,振荡回路可以产生峰值为80kA的工频电流,可以用来模拟系统的故障电流。试验的过程中,峰值为36.8kA电流在其第一个工频零点成功的从真空开关(开断能力为30kA)支路转移到限流电感支路(3.3mH),转移过程平稳。论文还针对故障电流工频零点转移方案存在的一些问题,进行了相关的讨论。主要包括故障电流首个峰值对系统的热稳定和动稳定影响、真空开关电流转移能力与电流开断能力的异同、限流与开断对系统的影响以及快速开关等问题进行了相关的探讨。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 背景
• 1.1.1 短路故障的危害
• 1.1.2 消除短路故障影响的主要措施
• 1.1.3 限流器解决断路器开断能力限制
• 1.2 限流器的研究现状
• 1.2.1 超导故障限流器
• 1.2.2 谐振式故障限流器
• 1.2.3 固态故障限流器
• 1.2.4 串联补偿故障电流限制器
• 1.2.5 电流转移限流器
• 1.3 论文的主要内容
• 第2章 工频零点电流转移限流器方案
• 2.1 工频零点电流转移限流器原理
• 2.1.1 非零点电流转移限流方案
• 2.1.2 工频零点电流转移限流方案
• 2.1.3 快速开关
• 2.1.4 限流阻抗
• 2.2 工频零点电流转移仿真分析
• 2.2.1 仿真模型
• 2.2.2 仿真结果
• 2.3 工频零点电流转移型限流器的应用
• 2.3.1 工频零点电流转移型限流器在配电网的应用
• 2.3.2 工频零点电流转移型限流器在高压电网的应用
• 第3章 工频零点电流转移试验分析
• 3.1 振荡回路试验装置
• 3.1.1 振荡回路试验原理
• 3.1.2 振荡回路试验控制
• 3.2 电流转移试验原理
• 3.3 试验控制
• 3.3.1 PLC 延时装置
• 3.3.2 R-C 延时装置
• 3.3.3 断路器动作时间测量及分散性
• 3.3.4 试验控制
• 3.4 工频零点电流转移试验结果
• 3.4.1 试验量测装置
• 3.4.2 工频电流过零点转移结果
• 3.5 本章小结
• 第4章 问题讨论
• 4.1 真空开关的电流转移能力与开断能力
• 4.1.1 限流器位置选择的影响
• 4.1.2 限流器与断路器工作电压的不同
• 4.2 限流与开断对系统的影响
• 4.3 峰值故障电流对系统和设备的影响
• 4.3.1 故障电流峰值对系统热稳定的影响
• 4.3.2 故障电流峰值对系统动稳定的影响
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果