论文电网故障限流保护器

1、第一章 绪论第一章 绪论电力系统容量逐年增加，电网短路电流也随之增大，目前已成为制约电网运行和发展的重要因素。因此，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，而这种断路器速度慢，维修量大，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，开辟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革新改造指出了方向。电力系统的迅速发展，单机和发电厂容量、变电站容量、城市和工业中心的负荷和负荷密度的增加，以及电力系统之间的互联，导致现代大电力系统各级电网中的短路电流水平不断增加，系统中部分地区的短路电流已经达到甚至超过断路器的遮断容量，

2、而且上升趋势越来越明显，已经严重威胁到系统的安全运行。一旦发生短路故障，可能会造成故障线路中相关设备烧毁，后果难以想象。除改变电网结构外，故障电流限制器（fault current limiter，FCL）成为解决短路电流超标问题的新途径。 目前比较成熟的故障电流限制器有：限流电抗器、高压限流熔断器、谐振型故障电流限制器。串联谐振型故障电流限制器在超高压系统中的应用，关键在于旁通电路替代型式的研究，随着容量和电压等级的提高，饱和电抗器成本和制造难度迅速增加。而电力电子和快速开关等技术的快速发展，为新型电容器保护用旁通技术的探索提供了新的思路。 可控串补装置可以动态调节电容的阻抗，使其工作在感性

3、模式和容性模式。在短路电流发生时刻，调节晶闸管阀的触发角使其工作在感性模式，相当于线路串入一个大电抗，以达到限流目的。这是利用可控串补装置的一个附加功能。 随着新材料、新工艺的出现，涌现了许多基于新型器件和原理的故障电流限制器，例如基于超导技术，基于半导体变流技术，以及采用PTC（positive temperature coefficient）热敏电阻材料等。这些新技术给电力系统的发展带来了新的机遇。1.1国内情况我国对基于电力电子技术的故障电流限制器也进行了工业化研究，2002年10月甘肃省电力公司与国家电网公司签订“可控串补国产化研制工程技术应用研究”合同，项目采用中国电力科学研究院自主

4、研发的可控串补装置TCSC及保护系统，产品于2004年12月22日在甘肃陇南电力局220kV成碧线成功投入运行。基于此项技术的延伸，2009年12月由中国电力科学研究院和华东电网有限公司联合研制的基于TPSC技术的短路电流限制器在华东电网500kV瓶窑变顺利投运，将短路点的总短路电流限制到47kA以下，此装置的投运可改善超高压系统的暂态稳定性、减小发电机的最大摇摆角、抑制系统的电压波动。随着FCL受到重视的程度日益提高，国内很多机构单位投入其研究与应用。中国科学院电工研究所联合国内多家单位共同研发了我国首台三相高温超导限流器，成功将3500A（有效值）限制到635A（有效值），且短路瞬间波形无

5、突变。由天津机电工业控股集团公司和北京云电英纳超导电缆有限公司联合研制的35kV超导磁饱和型FCL，于2007年成功投入实际运行，是目前世界上挂网试运行的电压等级最高、容量最大的超导限流器。华中科技大学研究的基于串联补偿的FCL使用了真空触发间隙或高速斥力机构操作的合闸开关，具有动作速度快、成本较低的优点。上海交通大学提出了一种适用于中高压电网的磁控开关型故障限流器结构，并研制了一台220kV/50A限流器模型机。华东冶金学院提出一种由普通电感和IGBT桥路构成的无损耗电阻器式限流器拓扑并取得国家专利。浙江大学研制的10kV/500A/2500A带交流旁路限制电感采用耦合变压器的新型固态限流器

6、样机于2006年12月在绍兴电力试验站通过试验，取得了令人满意的试验结果。1.2国外情况国外对SFCL的研究始于上世纪90年代中期，我国的研究则始于本世纪初。中国科学院电工研究所在国家超导联合研究与开发中心的资助下采用低温超导线圈研制10.5kV/1.5kA桥路型SFCL工业样机，于2005年8月14日在湖南娄底电业局110kV高溪变挂网运行。由北京云电英纳超导电缆有限公司和天津市机电工业控股集团公司联合，在研制出220V/3000A单相样机和380V三相样机的基础上，于2007年初研制出35kV/1.2kA/90MVA饱和铁芯型SFCL，并于2009年4月10日在云南昆明供电局220kV普吉

7、变电站成功挂网，目前正在研制220kV的SFCL样机。东北大学物理系在国家自然科学基金的资助下联合西北有色金属研究院开展了磁屏蔽型SFCL的研究，并完成了一台实验室样机。另外，清华大学、华中科技大学、浙江大学、湖南大学也在开展SFCL的相关研究工作。自20世纪90年代初，EPRI推出固态FCL方案后，国外在固态限流器方面的研究取得巨大进展。1993年初，在美国新泽西州Mort Monmouth的Army Power Center的4.6kV交流馈电线路上安装了一个由反并联GTO构成的6.6MW的固态断路器，平均工作电流为800A，在发生短路故障300ms的时间内切断故障，起到有效的保护作用；西

8、屋公司与EPRI合作，制造出一台（13.8kV，675A）FCL（与固态断路器SSCB组合），于1995年2月安装在PSE&G的变电站投入运行；日本东北电力公司及日立公司研制了（Distribution Current Limiting Device, DCLD）的试验装置，并进行了试验。故障限流器(FCL)早在70年代就出现在国内外的文献中，但真正受到重视和快速发展是在柔性交流输电技术提出以后，从近十年的发展来看可以将故障限流器分为两大类：第一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质的材料作为限流器的基本组成部分，例如：超导材料和具有正温度系数(PTC)

9、的聚合材料等。SFCL在国外工程研究文献报到较多，其工程应用方面较早的是1995年Lockheed Martin公司（美国）研制的桥路型2.4kV/80A的超导限流器；在1999年General Atomics公司又研制了指标为15kV/20kA的桥路型超导限流器；瑞士ABB公司也分别在1996年和2002年研制了1.2MVA和6.4MVA的电阻型超导限流器；2004年，日本Toshiba公司利用超导高温材料研制了66kV/750A的超导限流器。此外，1994年日本富士电机与关西电力公司联合开发出由真空开关和GTO并联构成的400V配电用混合式限流器。1998年ACEC-Transport和G

10、EC-Alsthom公司开发了交直流两用的混合式故障限流器，且已形成商业化。最近两年来，一方面主要完善前面的几种固态限流器，使之满足工业现场运行更加实用化、商业化。另一方面，更多工作均放在具有多种功能的限流器研究上，大部分研究倾向于将串联无功补偿和限流功能集于一身。17第三章 第二章 故障电流限制器的原理及要求故障电流限制器，也称短路电流限制器或简称限流器，英文名FCL（Fault Current Limiter）或SCCL（Short-Circuit Current Limiter），是一种串联于电气回路中、可对故障电流包括其第一峰值进行有效限制的阻抗变换器件或具有限流功能的快速开断设备。故

11、障限流器是一种串接在线路中的电气设备。它正常时阻抗为零或很小，而故障时阻抗很大。对故障限流器的技术要求主要有以下几个方面：（1）正常运行时，限流装置呈低阻抗或零阻抗状态，系统的有功功率和无功功率损耗很小，对系统无任何影响（压降为零）；（2）故障发生后，装置应能在极短时间内动作，在故障电流到达第一个峰值前有效限制短路电流；（3）有一定的限制容量和限流时间；（4）控制简单，无须高速短路故障检测技术；（5）动作时不引起系统暂态振荡，过电压等副作用；（6）不影响继电保护等设备的正确动作；（7）装置有自动复位功能和多次连续动作能力；（8）设备的成本和运行费用低，可承受的体积和重量，可靠性高，维修量小。触

12、发线圈为极细丝超导电缆无感绕制而成，失超时呈现较大的电阻来限流，限制线圈用于限制过电压、保护触发线圈；SFCL由超导屏蔽筒、铜绕组和铁芯同轴配置而成，正常运行时铜绕组产生的磁通被完全屏蔽，装置表现为低阻状态，故障时因超导筒内的电流密度超过临界值而失超，装置阻抗增大从而起到限流作用；饱和铁芯电抗器型SFCL，由一对铁芯电抗器组成，每个铁芯上有一个交流铜绕组和一个直流超导绕组，两个交流绕组极性相反，正常运行时铁芯因超导线圈的直流偏磁作用而处于饱和状态，装置呈现低阻，故障电流时由于交流绕组交替的去饱和作用，保证总有一个铁芯处于不饱和状态，装置呈现阻抗而限流；桥路型SFCL，正常运行时由于直流源对超导

13、线圈L的偏流使得二极管桥路始终处于导通状态，故障时桥路截止，电流流过具有一定阻抗的超导线圈L，故障电流得到限制。第三章 超导故障电流限制器（SCFCL）第三章 超导故障电流限制器（SCFCL）3.1 概述在1997年左右日本就开始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)接入电网中，当电力系统正常运行时，传输电流在临界电流以下，超导体的电阻几乎为零，对电力系统运行不产生影响。一旦电网发生短路，短路电流大于临界电流时，超导体瞬时失超产生非线性高电阻，从而有效地限制短路电流。超导故障限流器(SFCL)有许多类型，其中桥路超导故障限流器

14、具有广阔的前景。基于超导技术的故障电流限制器可简称为SFCL（Superconducting Fault Current Limiter），主要是利用超导体正常状态下特有的零电阻导电性能或失超时的电阻突变现象来工作。超导体保持超导状态的三个条件是：临界温度Tc，临界磁场强度Hc和临界电流密度Jc。任何一个条件不满足就出现“失超”，即进入非超导状态。高温超导体需要用液N2作冷媒，临界温度Tc为77K；低温超导体需要采用价格昂贵的液He作致冷剂，临界温度Tc在4K附近。国外对SFCL的研究始于上世纪90年代中期，我国的研究则始于本世纪初。中国科学院电工研究所在国家超导联合研究与开发中心的资助下采用

15、低温超导线圈研制10.5kV/1.5kA桥路型SFCL工业样机，于2005年8月14日在湖南娄底电业局110kV高溪变挂网运行。由北京云电英纳超导电缆有限公司和天津市机电工业控股集团公司联合，在研制出220V/3000A单相样机和380V三相样机的基础上，于2007年初研制出35kV/1.2kA/90MVA饱和铁芯型SFCL，并于2009年4月10日在云南昆明供电局220kV普吉变电站成功挂网，目前正在研制220kV的SFCL样机。东北大学物理系在国家自然科学基金的资助下联合西北有色金属研究院开展了磁屏蔽型SFCL的研究，并完成了一台实验室样机。另外，清华大学、华中科技大学、浙江大学、湖南大学

16、也在开展SFCL的相关研究工作。3.2 分类及原理介绍SFCL的种类繁多，按原理可分为：（1）利用自身的电阻或电感限流；（2）利用铁芯磁路特性，使限流绕组工作在饱和或去饱和状态以实现低阻导流及高阻限流的目的。超导体有3种导电状态，即超导状态、正常导电状态和过渡态。影响超导状态的三个因素是温度(T)、电流密度(j)和垂直于电流方向的磁感应强度(B)，如图1所示，曲面S1内代表超导态，曲面S2以外代表常态导电区，S1和S2之间代表的是过渡状态。短路故障发生时，SCFCL从超导到失超可在1 ms左右完成。图2为东芝公司研制的6.6 kV/1.5 kA超导故障限流器在不同外加电压下发生短路故障时超导电

17、阻阻值的变化曲线。图1超导体导电状态影响因数示意图图2超导线圈在不同外加电压下发生短路时超导电阻的变化情况多数SCFCL 的工作原理均基于超导体的电状态跃迁。典型的超导故障电流限制器的实现方法如图3所示。其动作原理是：当发生短路故障时，超导线圈中的电流超过了临界值而失超，电阻迅速增大，为了不使超导线圈严重过热，开断快速断路器d，电阻R接替限流工作，直至主线上的断路器最终分断短路电流。电阻R也可以由电感L代替，以限制故障电流，但它不消耗有功功率，因此对于系统的稳定性而言电感的优越性不及电阻。另一种SCFCL的原理电路如图4所示，它实际上是一个次级绕组短路的变压器。单匝的次级绕组由超导材料制成，线

18、路正常工作时初级绕组端的阻抗很小，故障时次级线圈的阻值迅速增大，反映到原边的阻抗也随之增加。还有一种方案如图5所示，电抗器的直流偏置绕组用超导材料制成，选取适当的安匝数使两个电抗器铁芯在正常工作情况下均处于磁饱和，因而交流绕组的电抗很小，当故障电流通过交流绕组时，两个电抗器的铁芯分别在正、负半波磁通变得不饱和，而呈现很大的电抗，起到了限制短路电流的作用。图3单相SCFCL原理图 图4带铁芯的SCFCL图5磁饱和型SCFCL采用功率电力器件控制线路阻抗的故障限流器。这种故障限流器保护电路的基本思想就是：在正常负载情况下FCL所呈现的是低阻抗，但是在故障发生时，FCL动作保护就会呈现出大的阻抗值以

19、限制故障电流，将故障电流限制在断路器正常工作范围内。在线路正常工作情况下，晶闸管处于闭锁状态，电路为串联工作。而在故障发生时(SF闭合)，控制电路触发导通晶闸管，接入电容器两端，与电容器并联运行，增大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端，在正常运行条件下，晶闸管并不导通，仅在短路发生情况下，晶闸管触发导通，接入电路起到分流作用，因此在正常工作情况下不会有谐波产生，同时由于相对比较短的保护过程，所以发热情况并不严重，不需要冷却装置。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分，这种设备在故障电流流过时

20、能快速增大自身阻值来限制和切断故障电流，通常其阻值可以提高8到10个数量级。由PTC电阻并联限压器构成的限流器，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电阻上的功率损耗所引起的。在正常运行状态下，PTC呈现低阻值，额定电流全部通过PTC电阻，此时PTC电阻上的功率损耗很低。当故障出现时，电流大于临界电流值而急剧上升，则功率也相应急剧上升，引起温度升高，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。这种设备所存在的缺点：限制和切断故障电流的时间是毫秒级。PTC电阻比较容易受外界因素的影响。对于限制较高数值的电流，效果比较明显，而对于限制低值电流其效果不佳。3

21、.3超导故障限流器有待解决的问题超导故障限流器目前主要应用于直流领域, 至今没有在交流电网中得到大规模实际应用, 这是由于一些问题有待解决, 主要问题有:（1）超导磁体稳定性问题超导体能无损耗通过直流, 但不能无损耗通过交流, 交流磁通线不断进出超导体产生能量损耗, 且能量损耗分布很不均匀, 使超导体内部温差很大, 温度高的地方将首先失超转变为高阻抗状态, 这部分超导体温度迅速上升, 易使超导体过热烧毁。（2）故障后超导体恢复时间问题超导故障限流器的恢复特性对其能否在电力系统中得到广泛应用有重要的影响。恢复时间过长无法重合闸, 如何减少恢复时间是超导故障限流器下一步重点解决的问题。（3）超导体

22、限流后的散热问题超导体散热问题始终没有得到圆满解决, 功率较小情况下可采用并联电阻转移热量, 但在高电压大功率应用中, 为使超导体能产生足够高电阻限制短路电流, 须采用较长超导体, 但线路越长, 分布电感越大, 分布电感的大小决定了短路电流换流到并联电阻的速度, 过大的分布电感使故障电流换流速度过慢, 易使超导体在限流过程中因温升过大而烧毁, 降低装置可靠性。第四章 固态故障电流限制器第四章 固态故障电流限制器我国对基于电力电子技术的故障电流限制器也进行了工业化研究，2002年10月甘肃省电力公司与国家电网公司签订“可控串补国产化研制工程技术应用研究”合同，项目采用中国电力科学研究院自主研发的

23、可控串补装置TCSC及保护系统，产品于2004年12月22日在甘肃陇南电力局220kV成碧线成功投入运行。基于此项技术的延伸，2009年12月由中国电力科学研究院和华东电网有限公司联合研制的基于TPSC技术的短路电流限制器在华东电网500kV瓶窑变顺利投运，将短路点的总短路电流限制到47kA以下，此装置的投运可改善超高压系统的暂态稳定性、减小发电机的最大摇摆角、抑制系统的电压波动。在1993年日本提出了固态故障限流器的设计方案，原因为：传统过流保护系统由断路器和过流延时装置(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降低或是功率输送间断

24、，影响输送电能的质量。为降低保护动作的时间，提高电能传输质量，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，通常在控制装置发出信号到GTO响应动作只需40s；控制装置检测到故障电流发出开通信号给GTO，限流电阻R串入主电路，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，而且保护动作的响应时间缩短了，提高了系统电能传输能力。4.1 原理介绍1996年提出了带串联补偿的故障限流器，给出了带串联补偿FCL的原理电路图，正常运行时为电感和电容串联，可控硅控制装置关断，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，开关迅速导通短接电容器，此时电抗器限制短路电

25、流。低值阻抗限制冲击电流；过压保护器件和旁路开关并联在电容器两端，同时故障也合闸，这样低值阻抗不仅可以限制冲击电流，而且电容所储存的电能通过释放。其特点是：正常运行时，由于开关处于关断状态，所以没有功率损耗。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。由于带串补FCL既可以限流，也可以补偿无功，所以提高了系统的传输能力和稳定性。基于电力电子技术的固态故障限流器在近几年得到广泛研究。固态故障限流器利用电力电子元件构成转换开关的导通和关断, 将故障电流切换到限制回路,实现限流功能。近十年来，电力电子器件的技术水平提高很快，在中压电力系统中已可直接应用，经适当的串并联后甚至可用到高压、

26、超高压系统。采用电力电子器件限流的方案较多，总的原理是利用电力电子器件的可控性和快速性使正常工作时处于串联谐振(阻抗Z0)状态下的L电路在短路故障时脱谐，或使正常工作下处于非谐振状态下的电路在短路故障时进入并联谐振(导纳Y0)，从而使线路的阻抗增大而达到限制短路电流的目的。限流方案还可以合并其他FACTS器件的工作，而成为多功能FACTS控制器。例如与串联补偿作用结合起来形成串联补偿式限流器。图6、图7分别为晶闸管和由GTO控制的谐振电路。在正常工作状态下TH-1和TH-2、GTO-1和GTO-2均不通过电流，而当短路发生时，会在几ms内快速触发这些电力电子元件，使线路阻抗增大而达到限流目的。

27、图6晶闸管控制谐振式FCL 图7由GTO控制的谐振式FCL另一种实现方法的电路图如图8所示，其工作原理是：由于电容C和电抗器L1的合成阻抗呈容性，FCL可以补偿输电线的串联感抗及无功功率。与C并联的开关SW1为晶闸管固态开关，常态为开路，即FCL常态下为一串联补偿器。当出现故障时，SW1首先快速接通旁路电容C，此时电抗器L1将限制故障电流，Z1限制通过SW1的涌流，与电容器并联的还有过电压保护器件ZnO和旁路开关BPS，用以保护SW1开关及电容器本体。图8所示的FCL可以作成单元模块，若干个这种模块就可以组成保护系统。图8带串联补偿的FCL4.2关键技术前更新、更合理的故障电流限制技术主要有

28、2 种：1）在原有串联电抗器的基础上，采用各种可靠开关技术实现串联电抗器的可控化；2）基于其它创新原理实现的FCL，如基于超导技术的FCL。基于晶闸管保护串联电容器(TPSC)技术的串联谐振型FCL是现阶段解决超高压系统短路电流超标问题比较可行的新技术手段。本节将主要阐述该类FCL所涉及的关键技术：l 超高压电网短路电流限制器的基础理论研究l 短路电流限制器的系统分析和系统设计l 对系统暂态行为的影响l 故障电流限制器的故障检测算法l 故障电流限制器的控制保护策略l 晶闸管快速保护电容器技术l 对现有继电保护的影响l 电流限制器的在线检测、故障诊断技术l 基于技术经济学评估模型的最佳配置方案研

29、究针对以上关键技术，国内一些高校和研究单位，特别是中国电力科学研究院结合示范工程，进行了相关研究，主要工作有：（1） 谐振型限流器最优投切策略研究：通过建模仿真的方式，对各种投切模式进行分析，找出了最为理想的投切模式，即联合投切模式，该模式利用了FCL谐振状态，利用该状态可以抑制旁路断路器的过电压，避免线路电流激增，同时可以最大程度的减小投切对电网暂态的影响。（2）超高压电网的故障限流器的应用研究：串联谐振型限流器具有响应速度快，能满足超高压电网系统运行方式的需求等优点，技术经济上也比传统串联电抗器有优势，工程上可行。另外通过多重化旁路开关技术来有效降低电容器过压击穿的风险。谐振型参数抑制因子

30、与电抗器、电容器的阻值成正比，该值的确定需综合考虑系统需求，既要考虑可实现性又要考虑对系统保护设备的影响。（3） 谐振型限流器过电压保护电路拓扑优化设计：系统短路故障时，电容器快速旁路是谐振型限流器的关键技术。通过建立拓扑结构数学模型的方式，从时域角度分析了限流器各保护器件投入过程的阻尼电流变化。从电流应力出发，串补加阀前小电抗型拓扑能有效降低阻尼电流陡度和电流振荡时间，是比较好的方案。在优化拓扑结构基础上分析了阻尼参数对电流强度的影响，给出了参数优化范围。并提出了限流器新型过电压保护方案是采用采用MOV、晶闸管阀、间隙和快速开关作为保护器件的方案。（4） 对线路距离保护的影响：输电线路安装故

31、障限流器后，其固有的阻抗特性（包括电气距离）被改变，这种改变对安装在其下游的阻抗继电器的测量没有影响，但对于安装其上游的距离保护有很大影响，为此需要进行重新整定。阻抗圆特性偏移组合法通过对距离保护阻抗特性圆的修正，能很好的解决这个问题。（5） 故障限流器保护配置研究：主要借鉴可控串联电容器装置的保护配置，以保护故障限流器设备和电网的安全运行为目的，具体如下：线路过电流保护（用于快速触发阀和暂时闭合旁路，以限制故障电流）、线路电流斜率保护（为缩短故障检测时间，以缩短电抗投入时间）、主动旁路保护（即阀裕度不足和阻尼回路损坏保护）、阀保护（包括阀自触发保护和阀拒触发保护）、线路电流监视告警、旁路断路

32、器合闸失灵保护、旁路断路器分闸失灵保护、旁路断路器三相不一致保护、刀闸三相不一致告警、MOV 保护、电容器组保护、其他保护配置（GAP 拒触发保护、GAP 延迟触发保护、GAP自触发保护、平台闪络保护、线路联动保护）4.3 工程应用2009年12月25日，世界第一台500kV故障电流限制器在华东电网500kV浙江瓶窑变电站投入运行。该项目是国家电网公司“十一五”重大科技项目，由华东电网公司和中国电力科学研究院合作，历经3年的研究和建设，完成了项目并掌握了核心技术。该装置在制造技术和水平、系统集成和工程实施能力上达到国际先进水平，这种串联谐振型FCL在实际工程中的应用在国内尚属首次。该工程是在华

33、东电网瓶窑杭北单回线上安装一台8.0 、额定电流为2.0 kA 的FCL，该FCL可大幅降低支路的短路电流，并能把短路点的总电流降低到47kA以下。故障限流器由晶闸管保护的串联补偿设备（TPSC）和与之阻抗值相同的串联电抗器组成。正常状态下,串联在电网中的限流器阻抗为零,不对系统的潮流分布、无功和电压产生影响。系统发生故障时,晶闸管导通,电容器被旁路,只有电抗器串联在系统中,故障电流抑制器提供的电抗值由零跃升至X ,故障电流因而得到有效地抑制。由于TPSC采用自冷却的直接光触发技术的晶闸管(LTT) ,故障消除后,电容器可以很快重新投入,提高了大干扰后系统的稳定性。第五章 理想限流器具备的性能

34、特征第五章 理想限流器具备的性能特征故障电流限制器的发展趋势及方向：响应及恢复时间短、限流效果可控、可重复使用、宽额定电流范围、高可靠、低功耗、运行维护简便、结构紧凑、成本合理、环境友好。FCL的检测装置能快速识别故障电流并作出响应，启动限流元件将故障电流限制到预期的水平内。完成限流后，FCL的限流元件可以快速恢复到正常运行状态，以备下次故障时再使用，对于要求自动重合闸的系统这一特性显得尤为重要。 限流效果可以通过两个方面加以描述。其一是 FCL限流元件的启动电流，即FCL开始起作用的最小电流；其二是限流系数，即经过FCL后电路中实际出现的峰值电流与预期故障电流的最大峰值电流的比值。显然，这两

35、个指标的量值表示限流效果的好坏，具体量值应该根据FCL的应用方式及安装位置的实际情况合理设计或整定，不应单方面追求过强的限流效果而忽视了实用性及FCL产品成本的控制。可以多次使用而不是单次使用，可重复使用的次数是FCL的重要技术指标。目前SFCL及基于电力电子技术的FCL具备多次使用的特性。对于高压领域，额定电流的范围要求630A6300A，在发电机出口使用的限流器根据发电机容量对额定电流的要求经常会更高。FCL一般装备在电力系统的关键节点上，其可靠性直接关系到电力系统的安全性，拒动、误动、失效是不允许的。另外，若需要经常性的维护或保养则会使运行成本急剧上升，影响FCL的适用性。FCL装置本身应改具有低功耗特性，即低无功损耗和低有功损耗。巨大的能耗或电压降落会明显影响其运行的经济性，增加用户的运行成本甚至失去适用性。参考文献第