世界最高電壓等級高溫超導限流器將試運行
2011-04-20
導讀：從國家電網天津市電力公司了解到，經過為期3年的科研攻關，國家863項目具有完全自主知識產權220kV/800A高溫超導限流器的研究與開發(fā)，在完成前期高溫超導限流技術開發(fā)、優(yōu)化設計、結構工藝改進，掛網運行可行性研究、選址分析、施工圖設計、審查后，已完成現場土建施工和部分一次設備安裝，即將在天津市電力公司所屬220千伏變電站進入現場調試，預計將于6月具備掛網試運行條件。這也是我國超導產業(yè)繼云南普吉和甘肅白銀兩大項目之后在電網行業(yè)應用的又一重大突破。
該項目由北京云電英納超導電纜有限公司、國家電網天津市電力公司、天津百利機電三方組成的課題組承擔。
據天津市電力設計院副院長閻沐建介紹，隨著城市化和工業(yè)化的發(fā)展，經濟高速發(fā)展，電力需求快速增長，電網容量不斷擴大，電網的短路水平逐年增高。然而能夠抑制電網故障短路電流水平的手段卻較為有限，傳統(tǒng)限流方法都有較大局限性，無法應用于大容量，或超大容量電力系統(tǒng)，尋求一種適應廣泛、效果良好的方法成為研究熱點。
高溫超導限流器(High Temperature Superconducting Fault Current Limiter,HTSFCL)集檢測、觸發(fā)和限流于一身，是電力系統(tǒng)理想的限流裝置，其中直流勵磁繞組采用高溫超導材料制作，是先進的超導技術和傳統(tǒng)的鐵心電抗器技術的結合產物。在電網輸電的正常通流態(tài)，直流磁勢使鐵心深度飽和，串入輸電線路的交流繞組呈現低感抗，因此兩端壓降很小，對于正常輸電無不利影響。在電網短路故障發(fā)生后，電流劇增，監(jiān)控系統(tǒng)感知故障并借助于直流控制電路中的電力電子開關在幾個毫秒之內切斷直流勵磁電流，鐵芯脫離深度飽和狀態(tài)，故障電流在兩個交流繞組上都將產生大的感應電勢，從而實現限流。它利用超導體零電阻性或完全抗磁性，根據設計需要可將短路電流限制到電網能夠承受的水平，當線路故障被排除后，超導限流器可自動復位，為再次限流做好準備。電力工程技術專家認為，HTSFCL的開發(fā)和研制，將開辟提高交流輸電線和輸電網運行整體控制能力和技術水平的新渠道，滿足智能電網對系統(tǒng)暫態(tài)安全穩(wěn)定的要求。
超導限流器按照工作原理，分為電阻型和電感型兩類。由于兩大類SFCL都存在一些自身缺點，尤其在高電壓等級將更難解決，因此到目前為止，雖然美國、日本、德國、瑞士等都在進行努力，并已研制出各種類型及型號的SFCL樣機進行試驗運行，但都屬中低壓等級，對于高電壓等級的輸電網用SFCL都還處于前期研究階段，目前尚無實際工程實踐。
據天津市電力公司科技信息部張力晨處長介紹，超導限流器的研制與并網運行是一個涉及到超導材料、低溫制冷、機械制造、電氣絕緣、電力輸送、自動控制等多門技術學科的系統(tǒng)工程。此次掛網運行充分考慮了電網安全穩(wěn)定運行要求，按照將風險降低到最小化的原則下進行，設計了周密嚴格的掛網運行方案。
在掛網試運行中，項目組將完成超導限流器的可靠性驗證及限制短路電流能力等相關試驗。通過項目實施，檢驗高溫超導限流器并網運行的可靠性，總結220千伏高溫超導限流器在電力系統(tǒng)中限制短路電流領域應用的經驗，將培養(yǎng)一批能夠掌握超導技術在電力系統(tǒng)應用方面的人才，為今后開展高溫超導技術在電力統(tǒng)中更大范圍應用打下基礎，推動我國超導電力設備的產業(yè)化進程。
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