一种新型故障限流器的设计和仿真

采用短路电流限制器(FCL)快速限制短路电流是提高系统稳定性和断路器开断能力的有效方法之一.文中提出一种新型的具有串联补偿功能的故障电流限流器,它由补偿电容和旁路电感并联后与限流电感串联而成;和旁路电感相串联的可关断晶闸管(GTO)控制正常时的补偿度和故障时的限流程度.用MATLAB对传输线路短路的仿真分析证明此装置效果良好,是电力系统中有用的保护设备.     

爆炸活塞式限流器的温升仿真分析与试验

爆炸活塞式限流器采用电弧触发器检测短路电流,触发爆炸活塞机构高速分断电路,具有较强的限流能力。本文基于ANSYS11.0建立了直流爆炸活塞式限流器的三维热电耦合仿真模型,仿真结果和试验基本一致。仿真和试验结果表明,安装火工品装置的部位温升仅21K,可见这种结构中火工品装置的长期工作温度较低,有利于提高火工品装置的寿命。     

磁通流阻型高温超导限流器模型研究

磁通流阻型高温超导限流器利用磁通流动电阻来限制短路电流,具有失超恢复迅速的优点,能够满足电力系统重合闸要求.采用多根Bi2223超导管材设计了1台磁通流阻型高温超导限流器模型机,并对其进行了交流电力系统的正常运行和失超限流运行的动模实验.分析了在不同预期短路电流下,超导材料过流失超后的限流效果.给出了Bi2223管材串联后的磁通流阻特性曲线,分析了管材电阻率与短路电流的关系,并对超导管材的失超一致性进行了研究.     

超快速开关在直流供电系统保护中的应用

直流电网发生短路故障时其短路电流巨大，可能超过现有保护设备分断能力，利用超快速开关技术，设计出一种新型的直流短路限流装置，阐述了其工作原理，研制出实验样机，完成了大电流分断实验，实验结果表明该型限流保护装置能有效抑制短路电流。     

高温超导限流器电流引线的设计与优化

高温超导限流器是一种新型的故障短路电流限制装置,具有良好的应用前景,其中电流引线漏热是高温超导限流器的主要漏热源之一,它的漏热量直接影响了高温超导限流器的总体性能,因此,引线的设计与优化一直备受关注。本文设计了用于400V／200A高温超导限流器的电流引线,采用Ansys软件计算了其温度场分布,并对引线进行了优化分析,分析计算结果能为后续高温超导限流器的设计提供技术支持。     

短路限流对综合电力系统继电保护特性的影响

分析了综合电力系统特殊运行特性对基于传统时间电流原则设计的继电保护方案的不利影响.针对这些不利影响,提出了通过设置限流器限制短路电流来增强传统继电保护方案的选择性.为了验证该方法的可行性,以双机并网运行的综合电力系统电力网络为研究主体,建立了基于电磁暂态分析仿真平台PSCAD/EMTDC的含限流器仿真模型的仿真电路,并选取输电网若干典型故障点进行了短路电流仿真计算和分析.算例结果证明了该方法的有效性.     

熔丝型混合式直流限流开关的分析与设计

针对直流电网短路故障时迅速产生的短路电流,提出一种零电压型混合式直流短路电网限流开关拓扑结构,以超快速电磁斥力式机械开关为通流支路,用快速限流熔断器代替固态开关支路和能量吸收支路的功能.开发出额定功率为640 V/2 500 A的原理样机,实验结果表明,样机将预期峰值为100 kA,时间常数为4.17 ms的短路电流限制在10 kA以下,证明所设计限流开关工作的快速有效性.     

熔丝型混合式直流限流开关的分析与设计

针对直流电网短路故障时迅速产生的短路电流，提出一种零电压型混合式直流短路电网限流开关拓扑结构，以超快速电磁斥力式机械开关为通流支路，用快速限流熔断器代替固态开关支路和能量吸收支路的功能。开发出额定功率为640V／2500A的原理样机，实验结果表明，样机将预期峰值为100kA，时间常数为4．17ms的短路电流限制在10kA以下，证明所设计限流开关工作的快速有效性。     

液态金属限流器电阻特性测试及建模

液态金属限流器依靠电弧电阻实现故障限制功能,已有研究缺乏对电弧发生发展全过程的分析,未能完整描述其电阻变化特性。本文通过实验方法对液态金属单元的限流工作特性进行了测试,分析了限流过程四个阶段的电阻变化特点,进而建立了描述其完整工作过程的电阻特性数学模型,并与实验结果取得了良好的吻合。此模型有助于实现液态金属单元在电力系统中限流特性的快速仿真计算。     

新型强迫换流型真空直流限流断路器研究

研究了基于强迫换流原理的真空直流限流断路器,利用与真空灭弧室反并二极管的续流作用使真空灭弧室电流过零后得到零电压介质恢复时间.真空灭弧室由高速电磁斥力机构驱动,反向强迫关断电流由预充电的LC回路产生,采用氧化锌压敏电阻限制关断过程出现的过电压.建了断路器的EMTP仿真模型,对短路和额定关断过程进行仿真分析,比较了仿真与试验结果的电流、电压波形,两者具有很高的一致性.     

快速限流技术在海上平台的应用研究与实践

针对海洋平台电站容量日益增大过程中出现的短路电流过大问题,提出了快速限流器在海洋工程中的几种应用方案,并阐述了各个方案的优缺点及适用范围,给出了其动作值设定方法,最后通过工程实例论证了应用快速限流器在降低系统短路电流方面的可行性及有效性。理论及实践均证明,快速限流器在减少了设备成本投入,减小设备占地空间,保证系统的安全稳定运行方面具有较大优势,在大型海上电力系统及电力系统扩容工程中有广阔的应用前景。     

针对舰船直流综合电力系统中低阻抗故障和电力电子设备的保护方案

舰船直流综合电力系统采用了大量的电力电子器件,其保护需求不同于传统的交流电力系统。从系统的角度分析直流综合电力系统短路故障,以及电力电子器件设备的内部故障特点,重点、深入地探讨直流综合电力系统保护需求,得出系统的保护功能与模块内部参数设置密切相关的观点,以及限流、速动等11项保护要求,形成针对系统短路和电力电子设备的保护方案。根据国内外直流断路器、直流限流器等主要直流保护器件的技术现状,进一步提出电力系统保护器件的技术发展需求。     

液态金属限流器自收缩效应的仿真研究

液态金属的自收缩效应是液态金属限流器(LMCL)实现限流功能的主要因素。本文首先简要介绍了液态金属的自收缩效应,然后在综合考虑气液两相流流场、电磁场以及热场相互作用的基础上,结合流体体积法(VOF)模型、湍流模型和磁流体动力学模型(MHD),建立了考虑自由表面的三维液态金属自收缩效应模型,通过流体力学分析软件FLUENT进行了仿真计算,根据仿真结果从理论上解释了液态金属自收缩效应的产生机理。     

船舶直流电网短路故障限流保护方法

船舶直流电网短路下会导致电路中断,通过限流控制方法进行电网短路故障分析,提出一种基于LLC串联谐振保护控制的船舶直流电网短路故障限流保护方法。构建船舶直流电网短路故障下的耦合参数模型,测试电路的电流、电压和功率因素的参数,建立电网短路故障下的谐振参数分布矩阵,由此构造电网短路故障限流保护输出调节封闭方程组,调节输出线圈的次级侧绕组的自感,进行电流谐振控制,构建LLC串联等效电路模型,进行电网的连通性判别,计算电流超限阈值,实现船舶直流电网短路故障限流保护系统的硬件设计。测试表明,采用该方法进行电网的限流保护,能有效排除电网短路故障。     

基于一次转移原理的限流器研究

研究了基于一次电流转移的限流器方案,它由快速开关和PTC电阻并联组成。限流过程电流由快速开关直接转移至PTC电阻。研究表明,在电流向PTC电阻转移的过程中,电弧电压和PTC电阻值对限流效果有重要影响。     

新型混合型限流熔断器在舰船综合电力系统中的应用分析

采用中压直流电网输配电是舰船综合电力系统的重点发展方向,但中压直流开关的分断能力不足成为中压直流电网发展的一个重要制约.本文提出在合理位置加装电弧触发式混合型限流熔断器（ATH-CLF）来限制中压直流电网短路电流的方法来解决这一问题.首先以IEEE Std 1709-2010推荐的一种舰船中压直流电网为例,建立了该电网的EMTP仿真模型和ATH-CLF的EMTP仿真模型,计算了有无ATH-CLF以及ATH-CLF安装在不同位置时各典型位置发生短路的电网短路电流及母线电压跌落.分析表明,合理的ATH-CLF加装方案可有效降低短路电流水平,并可使非故障区域的母线电压跌落在10 ms之内恢复.     

基于高速限流重合闸装置的舰船直流电网选择性保护方法

舰船电网电气传输距离短,短路电流沿线路衰减很小,高上升率的短路电流往往会使上下两级开关同时动作,导致选择性保护失效。本文在舰用300A和1000A塑壳开关电磁脱扣器特性曲线基础上,分析了舰船电网电流原则选择性保护失效的原因,提出了一种基于高速限流重合闸装置——HLB的选择性保护方法。故障时,通过HLB的快速限流,避免了上级开关动作,故障支路开关跳开后,HLB快速重合闸恢复对无故障支路的供电,实现系统的选择性保护。实验证明该方法可以将预期峰值100kA,时间常数为7ms的短路电流限流在15.4kA,故障切除后50ms内重合闸恢复对非故障支路的供电,实现电网的选择性保护。     

船舶电力系统短路电流计算方法研究

国家军用标准（GJB-173）计算法在计算船舶短路电流时，为求计算简便忽略较多，导致计算结果偏大，这给配置船舶电力系统保护和设备选型带来很大困难。为提高准确性，考虑发电机短路电流周期分量的超瞬态衰减，考虑短路发生在远离汇流排位置时线路阻抗的影响，并对周期分量衰减时间常数进行修正；用平方根法求平均等效电动机功率及衰减时间常数，电动机馈送的短路电流等于所有平均等效电机短路电流之和，针对GJB-173算法产生误差的原因对算法进行改进。结合算例，进行仿真验证，仿真结果表明改进算法具有较高的准确性和精度，可以在较准确计算短路电流的基础上，有效的减小计算结果中的正误差。     

基于PTC材料的限流保护研究现状

短路电流不断增大,采用限流的方式进行短路保护是一种有效的保护方式。使用PTC元件进行限流保护是一种新型的保护方式,具有可恢复性和可重复使用的特点,且对于大电流的分断具有很大的应用潜力。该文对现有限流保护技术进行总结与比对,对PTC研究存在问题进行系统分析,阐述罗列现有PTC种类以及适用用途,并对其耐压大电流冲击方案进行可行性分析。最后对其全文进行总结,给出限流应用PTC拟解决方案。     

短路电流上升率对熔断器弧前特性影响的仿真与实验研究

限流熔断器通常在短路电流上升过程中熔断,为了寻求短路电流上升率对熔体的弧前特性的影响,本文利用ANSYS有限元分析软件,以狭颈截面积为0．16mm。的熔体为例,对其进行了建模。仿真结果表明,在相同截面断口、短路电流上升率为2～20A／us的条件下,弧前,2f随着电流上升率的增大而减小：电流上升率在10A／us以上,弧前,2f基本一致,变化率小于5％,在10A／us以下,上升率为2A／us其弧前I^2f比10A／us时增大了约21％。在相同电流上升率、狭颈形状的情况下,弧前I^2f与狭颈截面积的平方成正比。并通过实验验证了仿真分析的正确性。