220kV高温超导故障限流器在深圳电网的应用研究

深圳电网负荷密度大，各变电站地理位置相对集中，部分变电站220kV母线短路电流超标，为了避免短路电流超过设备遮断能力，深圳电网的整体运行方式受到了限制，一定程度上降低了深圳电网抵御风险的能力。另一方面，深圳电网用户大多为精密制造业、总部经济体等，对供电可靠性要求极高。电网运行方式受限与供电可靠性的高要求已经成为矛盾。电阻型高温超导限流器主要基于超导材料的零电阻特性和状态转变特性，即在电网正常运行时表现为零电阻，当电网发生故障时表现为较大的阻抗以限制短路电流值。本文研究220kV电阻型高温超导限流器的特性，及其在深圳220kV电网中应用的可行性。 文章首先介绍了电网故障电流限制的基本方法及其优缺点，指出超导故障限流技术是解决高压输电网短路电流超标问题的重要手段，对比了多种构型故障限流器的结构特点及优缺点，选定了SFCL作为研究目标。为了减少超导带材用量、降低SFCL的制造成本，根据超导带材的特点，在SFCL的电路拓扑中，引入了分流断路器，实现了限流单元的快速断开，从而提高SFCL限流的可靠性和减小了超导限流单元的失超恢复时间。给出了限流器的基本参数，并分析明确了分流断路器的动作时序不会对电网现有继电保护断路器的动作产生不利影响。 其次，依据电阻型高温超导限流器的工作特性，详细讨论了其对电网暂态稳定性、自动重合闸和电流继电保护的影响，通过计算和推演，模拟了电阻型高温超导限流器在电网单相接地、三相短路故障条件下的动作情况，以及电网的状态。结果表明接入限流器后不会对电网自动重合闸产生影响，且有利于电网的暂态稳定性，但是电网的电流继电保护参数需要重新整定。 最后，通过对深圳电网短路电流情况的分析，探索了将220kV电阻型高温超导限流器应用于深圳220kV电网的可行性，并选择220kV马坳变电站的运行参数进行了仿真分析，结果表明短路故障点距离母线越近，超导限流器发挥作用越快，即短路电流越大更有利于限流器的快速响应，其主要原因在于大的故障电流能够更加迅速地使得超导绕组产生大的阻抗。采用该限流器能够有效降低变电站220kV远马线的短路电流，提高系统的可靠性。