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世界最高電壓等級(jí)高溫超導(dǎo)限流器即將試運(yùn)行
2011-04-15
從國(guó)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(guó)家863項(xiàng)目具有完全自主知識(shí)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(jì)、結(jié)構(gòu)工藝改進(jìn)，掛網(wǎng)運(yùn)行可行性研究、選址分析、施工圖設(shè)計(jì)、審查后，已完成現(xiàn)場(chǎng)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(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，預(yù)計(jì)將于6月具備掛網(wǎng)試運(yùn)行條件。這也是我國(guó)超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)繼云南普吉和甘肅白銀兩大項(xiàng)目之后在電網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用的又一重大突破。
該項(xiàng)目由北京云電英納超導(dǎo)電纜有限公司、國(guó)家電網(wǎng)天津市電力公司、天津百利機(jī)電三方組成的課題組承擔(dān)。
據(jù)天津市電力設(shè)計(jì)院副院長(zhǎng)閻沐建介紹，隨著城市化和工業(yè)化的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，電力需求快速增長(zhǎng)，電網(wǎng)容量不斷擴(kuò)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(diǎn)。
高溫超導(dǎo)限流器(High Temperature Superconducting Fault Current Limiter, HTSFCL)集檢測(cè)、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(lì)磁繞組采用高溫超導(dǎo)材料制作，是先進(jìn)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(shì)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(duì)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(gè)毫秒之內(nèi)切斷直流勵(lì)磁電流，鐵芯脫離深度飽和狀態(tài)，故障電流在兩個(gè)交流繞組上都將產(chǎn)生大的感應(yīng)電勢(shì)，從而實(shí)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(jì)需要可將短路電流限制到電網(wǎng)能夠承受的水平，當(dāng)線路故障被排除后，超導(dǎo)限流器可自動(dòng)復(fù)位，為再次限流做好準(zhǔn)備。電力工程技術(shù)專家認(rèn)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(yùn)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(duì)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(diǎn)，尤其在高電壓等級(jí)將更難解決，因此到目前為止，雖然美國(guó)、日本、德國(guó)、瑞士等都在進(jìn)行努力，并已研制出各種類型及型號(hào)的SFCL樣機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)運(yùn)行，但都屬中低壓等級(jí)，對(duì)于高電壓等級(jí)的輸電網(wǎng)用SFCL都還處于前期研究階段，目前尚無實(shí)際工程實(shí)踐。
據(jù)天津市電力公司科技信息部張力晨處長(zhǎng)介紹，超導(dǎo)限流器的研制與并網(wǎng)運(yùn)行是一個(gè)涉及到超導(dǎo)材料、低溫制冷、機(jī)械制造、電氣絕緣、電力輸送、自動(dòng)控制等多門技術(shù)學(xué)科的系統(tǒng)工程。此次掛網(wǎng)運(yùn)行充分考慮了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行要求，按照將風(fēng)險(xiǎn)降低到最小化的原則下進(jìn)行，設(shè)計(jì)了周密嚴(yán)格的掛網(wǎng)運(yùn)行方案。
在掛網(wǎng)試運(yùn)行中，項(xiàng)目組將完成超導(dǎo)限流器的可靠性驗(yàn)證及限制短路電流能力等相關(guān)試驗(yàn)。通過項(xiàng)目實(shí)施，檢驗(yàn)高溫超導(dǎo)限流器并網(wǎng)運(yùn)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(yàn)，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(dòng)我國(guó)超導(dǎo)電力設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
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