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世界最高電壓等級高溫超導(dǎo)限流器即將試運行
2011-04-15
從國家電網(wǎng)天津市電力公司了解到，經(jīng)過為期3年的科研攻關(guān)，國家863項目具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)220kV/800A高溫超導(dǎo)限流器的研究與開發(fā)，在完成前期高溫超導(dǎo)限流技術(shù)開發(fā)、優(yōu)化設(shè)計、結(jié)構(gòu)工藝改進，掛網(wǎng)運行可行性研究、選址分析、施工圖設(shè)計、審查后，已完成現(xiàn)場土建施工和部分一次設(shè)備安裝，即將在天津市電力公司所屬220千伏變電站進入現(xiàn)場調(diào)試，預(yù)計將于6月具備掛網(wǎng)試運行條件。這也是我國超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)繼云南普吉和甘肅白銀兩大項目之后在電網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用的又一重大突破。
該項目由北京云電英納超導(dǎo)電纜有限公司、國家電網(wǎng)天津市電力公司、天津百利機電三方組成的課題組承擔(dān)。
據(jù)天津市電力設(shè)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(jīng)濟高速發(fā)展，電力需求快速增長，電網(wǎng)容量不斷擴大，電網(wǎng)的短路水平逐年增高。然而能夠抑制電網(wǎng)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(yīng)用于大容量，或超大容量電力系統(tǒng)，尋求一種適應(yīng)廣泛、效果良好的方法成為研究熱點。
高溫超導(dǎo)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(dǎo)材料制作，是先進的超導(dǎo)技術(shù)和傳統(tǒng)的鐵心電抗器技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)物。在電網(wǎng)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(xiàn)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(wǎng)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(guān)在幾個毫秒之內(nèi)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(chǎn)生大的感應(yīng)電勢，從而實現(xiàn)限流。它利用超導(dǎo)體零電阻性或完全抗磁性，根據(jù)設(shè)計需要可將短路電流限制到電網(wǎng)能夠承受的水平，當線路故障被排除后，超導(dǎo)限流器可自動復(fù)位，為再次限流做好準備。電力工程技術(shù)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(wǎng)運行整體控制能力和技術(shù)水平的新渠道，滿足智能電網(wǎng)對系統(tǒng)暫態(tài)安全穩(wěn)定的要求。
超導(dǎo)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(wǎng)用SFCL都還處于前期研究階段，目前尚無實際工程實踐。
據(jù)天津市電力公司科技信息部張力晨處長介紹，超導(dǎo)限流器的研制與并網(wǎng)運行是一個涉及到超導(dǎo)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(shù)學(xué)科的系統(tǒng)工程。此次掛網(wǎng)運行充分考慮了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行要求，按照將風(fēng)險降低到最小化的原則下進行，設(shè)計了周密嚴格的掛網(wǎng)運行方案。
在掛網(wǎng)試運行中，項目組將完成超導(dǎo)限流器的可靠性驗證及限制短路電流能力等相關(guān)試驗。通過項目實施，檢驗高溫超導(dǎo)限流器并網(wǎng)運行的可靠性，總結(jié)220千伏高溫超導(dǎo)限流器在電力系統(tǒng)中限制短路電流領(lǐng)域應(yīng)用的經(jīng)驗，將培養(yǎng)一批能夠掌握超導(dǎo)技術(shù)在電力系統(tǒng)應(yīng)用方面的人才，為今后開展高溫超導(dǎo)技術(shù)在電力統(tǒng)中更大范圍應(yīng)用打下基礎(chǔ)，推動我國超導(dǎo)電力設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化進程。
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