一种自耦变公共绕组加装故障限流器的限流方法、系统及介质技术方案

本发明专利技术涉及电力系统，尤其是涉及一种自耦变公共绕组加装故障限流器的限流方法、系统及介质。包括在三绕组自耦变压器公共绕组不同位置P1、P2

【技术实现步骤摘要】
一种自耦变公共绕组加装故障限流器的限流方法、系统及介质


[0001]本专利技术涉及电力系统，尤其是涉及一种自耦变公共绕组加装故障限流器的限流方法、系统及介质。

技术介绍

[0002]随着电力系统规模的扩大和电网的不断加强，电力系统中短路电流水平逐年加大，目前已成为电力系统规划、运行方面面临的重要问题。青海电网东密西疏，南弱北虚，网架结构极不协调。近年来，为了满足不断增长的电力需求，青海超高压电网的规模不断扩大，电网联系日趋紧密，网内电气等效距离进一步缩短，供电可靠性得到明显提升，但短路电流水平也持续攀升。东部地区电网负荷、装机及网架稠密，且几个相邻的750kV变电站电气距离过近，短路电流超标问题突出。其中，西宁变近区常规电源接入集中，2021年单相短路电流达到53.6kA，超过其断路器断流电流的遮断容量50kA。同时，青海电网风光等电源汇入密集、750kV单台主变容量大及多个双环网构架逐步形成，导致部分区域短路电流、尤其是330kV侧短路电流超标问题严重。2021年青海电网330kV母线短路电流水平超标的厂站有2个。短路电流超标带来的影响就是，发生故障时可能导致断路器不能快速起动或越级跳闸，对继电保护的快速性和可靠性带来不可预测的影响，造成机组脱网和事故范围扩大，严重影响电网的安全和稳定运行。随着青山变、青豫直流及其配套工程的投运，青海东部地区电网短路电流超标的问题会更突出，同时电力市场化的不断推进，对主网架的电力输送能力和可靠性提出了更高的要求。如何在发展电网的同时有效地控制电网短路电流水平，已经成为目前亟待解决的重要问题。
[0003]解决短路电流问题有两个方向，一是直接更换开关设备，二是采取限制短路电流的措施。更换开关设备适用于局部短路电流过大的情况，当整个系统短路电流水平提高时，更换开关设备的费用很大，这时应考虑采取限制短路电流的措施。电力系统限制短路电流的方法包括改变系统运行方式、采用高阻抗设备及安装故障电流限制器(Fault Current Limiter,FCL)等。故障电流限制器是一种串接在线路中的电气设备，与普通限流电抗器相比，它应在启动、正常运行(包括从故障限流状态返回到正常运行状态)时应对电力系统无任何不利影响，且保护范围内的系统发生短路故障时应能立即自动插入限流阻抗并有效限制短路电流至要求的合理水平。故障电流限制器的研制按限流元件的组成可以分为谐振型限流器(串联谐振型限流器和并联谐振型限流器)、避雷器型限流器(PTC电阻限流器和液态金属电阻限流器)、固态限流器、超导限流器、饱和电抗型限流器和投切电抗型限流器。但现有故障电流限制器大部分均串接在电网中以抑制短路电流，但是串联电抗器在电网未发生故障时也会消耗能量，因此存在都存在制造成本高、运行损耗大等不足等弊端，无法满足电网运行经济性需求，因此在电网中未得到推广应用。而基于快速开关的投切电抗型限流器综合考虑了经济性与快速性需求，将快速开关与限流电抗器相并联，在故障发生时快速开关断开，限流电抗器投入运行，对短路电流起到抑制作用；正常运行时，快速开关闭合，将限
流电抗器短接，因此其正常运行时无损耗。同时，基于快速开关的投切电抗型限流器结构简单、制造成本低，成为经济实用型限流设备的首选方案。本项目为降低青海西宁变近区线路断路器无法开断短路电流的风险，提出基于快速开关投切电抗型限流器的几种短路电流限制方案并评估其限流效果，研制基于快速开关投切电抗型限流器样机及测控单元，科学合理的解决短路电流超标问题，保障青海电网安全稳定运行。
[0004]西宁变是青海750kV主网架中的重要枢纽变电站，同时还是青海东部地区330kV电网主要电源点(近区共接入6座330kV及以上常规电厂，共19台常规机组，装机容量达867万千瓦，占青海全网常规电源容量的58％。西宁地区与相邻的官亭地区常规电源接入容量占青海全网的95％)。目前变电站共有3组1500MVA主变，9回750kV出线，12回330kV出线。一旦因750kV、330kV母线短路电流超标造成设备故障，极端方式下影响西宁地区电网的正常供电。结合西宁变电站现状，通过本项目主要治理330kV母线短路电流超标风险，同时可适当降低750千伏母线短路电流，保证当前电网安全运行和提高规划网架安全水平。
[0005]快速开关电抗投切型故障电流限制装置由快速开关和限流电抗器并联构成，结构简单，设备投资成本低。正常运行时快速开关闭合，限流电抗器不通流；故障发生时快速开关断开，限流电抗器投入运行。这种方式避免了正常运行时引起限流电抗的损耗及压降，减小了固定串抗因长期通流发热、绝缘老化引起的匝间击穿故障率。宁夏贺兰山变电站通过在220kV主变间隔串联快速开关型故障限流器，可将220kV三相和单相短路电流分别由63.92kA、57.33kA限制到53.17kA和48.44kA(以2030年规划网架为基础进行短路电流计算)。采用快速开关型短路电流限制装置在短路电流超标或接近超标的变电站应用后，可显著减少母线短路电流，实现在不更换原有断路器，不改变原有系统运行方式的情况下，确保短路故障的安全开断和隔离。而750kV电压等级多采用自耦变压器，在自耦变不同的位置加装快速开关投切的电抗均可实现对短路电流的限制。

技术实现思路

[0006]本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
[0007]一种自耦变公共绕组加装故障限流器的限流方法，其特征在于，包括
[0008]在三绕组自耦变压器公共绕组不同位置P1、P2
……
Pn处加装快速开关投切电抗型限流器；
[0009]在PSASP中修改三绕组自耦变压器模型电抗参数，利用PSASP短路计算模块计算不同位置P1、P2
……
Pn加装快速开关投切电抗型限流器时发生三相短路及单相短路的短路电流及各支路电流，分析数据后确定最优安装位置处Pi。
[0010]在上述的一种自耦变公共绕组加装故障限流器的限流方法，三绕组自耦变压器模型电抗参数用三次短路试验来确定，每次短路试验在两个绕组之间进行，第三绕组开路，包括：
[0011]第一次短路试验将绕组2短路，绕组3开路，在绕组1上施加低电压，测得短路阻抗Z
s1
‑2，Z
s1
‑2＝Z
123
+Z
213
。
[0012]第二次短路试验将绕组3短路，绕组2开路，在绕组1上施加低电压，测得短路阻抗＝Z
123
+Z
312
。
[0013]第三次短路试验将绕组3短路，绕组1开路，在绕组2上施加低电压，测得短路阻抗
Z
s2
‑3＝Z
213
+Z
312
。
[0014]在上述的一种自耦变公共绕组加装故障限流器的限流方法，在三绕组自耦变压器公共绕组加装快速开关投切电抗型限流器，可等效为在三绕组自耦变压器公共绕组加装一限流电感L。第一次短路试验将绕组2短路，绕组3开路，在绕组1上施加低电压，到1绕组电流达到额本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自耦变公共绕组加装故障限流器的限流方法，其特征在于，包括在三绕组自耦变压器公共绕组不同位置P1、P2
……
Pn处加装快速开关投切电抗型限流器；在PSASP中修改三绕组自耦变压器模型电抗参数，利用PSASP短路计算模块计算不同位置P1、P2
……
Pn加装快速开关投切电抗型限流器时发生三相短路及单相短路的短路电流及各支路电流，分析数据后确定最优安装位置处Pi。2.根据权利要求1所述的一种自耦变公共绕组加装故障限流器的限流方法，其特征在于，三绕组自耦变压器模型电抗参数用三次短路试验来确定，每次短路试验在两个绕组之间进行，第三绕组开路，包括：第一次短路试验将绕组2短路，绕组3开路，在绕组1上施加低电压，测得短路阻抗Z
s1
‑2，Z
s1
‑2＝Z
123
+Z
213
；第二次短路试验将绕组3短路，绕组2开路，在绕组1上施加低电压，测得短路阻抗＝Z
123
+Z
312
；第三次短路试验将绕组3短路，绕组1开路，在绕组2上施加低电压，测得短路阻抗Z
s2
‑3＝Z
213
+Z
312
。3.根据权利要求2所述的一种自耦变公共绕组加装故障限流器的限流方法，其特征在于，在三绕组自耦变压器公共绕组加装快速开关投切电抗型限流器，等效为在三绕组自耦变压器公共绕组加装一限流电感L；第一次短路试验将绕组2短路，绕组3开路，在绕组1上施加低电压，到1绕组电流达到额定电流；由等效电路可得Z
′
s1
‑2＝Z1‑
(k
a
‑
1)(Z2+Z
L
)+k
a
(k
a
‑
1)(Z2+Z
L
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)ΔZ
s1
‑2＝(1
‑
k
a
)2Z
L
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)。4.根据权利要求3所述的一种自耦变公共绕组加装故障限流器的限流方法，其特征在于，第二次短路试验将绕组3短路，绕组2开路，在绕组1上施加低电压，由等效电路可得Z
′
s1
‑3＝Z1+Z2+Z
L
+...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁玉杰，宋锐，陈小月，王学斌，艾绍贵，傅国斌，文习山，赵东宁，司俊杰，赵焕蓓，辜诗婷，马勇飞，张杰，杨凯璇，蔡生亮，孙海斌，赵金朝，闫涵，
申请(专利权)人：武汉大学国网青海省电力公司，
类型：发明
国别省市：