淺談500kV高溫超導(dǎo)限流器電氣主接線方案

摘 要：500KV高溫超導(dǎo)限流器是當(dāng)期那我國(guó)電壓等級(jí)最高的高溫超導(dǎo)限流器技術(shù)，其在電網(wǎng)當(dāng)中能夠順暢的緩解因電網(wǎng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)化形成的主干電網(wǎng)短路時(shí)電流的水平過(guò)高等故障，同時(shí)還能夠提高電網(wǎng)整體工作的靈活性與可靠性。本文詳細(xì)分析500KV高溫超導(dǎo)限流器電氣的主接線方案。

關(guān)鍵詞：500kV；高溫超導(dǎo)限流器；電氣主接線

一、高壓超導(dǎo)限流器

高壓超導(dǎo)限流器主要是由直流超導(dǎo)繞組、常規(guī)交流繞組以及鐵芯等組成，在正常工作過(guò)程中，直流電源主要是給予超導(dǎo)繞組提供勵(lì)磁電流，從而促使鐵芯處于全面飽和狀態(tài)[1]。與此同時(shí)，鐵芯上的交流繞組處于低感抗?fàn)顟B(tài)，超導(dǎo)限流器最終呈現(xiàn)為較弱的阻抗值。如果發(fā)生短路故障，短路電流促使兩個(gè)鐵芯在一個(gè)周期之內(nèi)交替變化飽和狀態(tài)，此時(shí)的磁導(dǎo)率會(huì)不斷增加，交流繞組便處于高感抗?fàn)顟B(tài)，超導(dǎo)限流器此時(shí)便會(huì)出現(xiàn)較大的阻抗值，從而實(shí)現(xiàn)限制短路電流幅值的目的。

二、500KV高溫超導(dǎo)限流器電氣的主接線方案

（一）類似工程主接線方案簡(jiǎn)介。500KV高溫超導(dǎo)限流器與田徑220KV高溫超導(dǎo)限流器較為類似，這一類超導(dǎo)限流器便具備一定的限制短路電流幅值的作用。220KV超導(dǎo)限流器電氣主接線示意圖見(jiàn)圖1。

由圖1所示，安裝位置主要在預(yù)留的主變壓器位置，其后期的擴(kuò)建便利性也比較便利。變電站使用220KV雙母線接線，本500KV高溫超導(dǎo)限流器的電氣主接線方案主要是按照該220KV超導(dǎo)限流器接線方式進(jìn)行改進(jìn)，其主要是借助預(yù)留的主變間隔新建相關(guān)設(shè)備接入系統(tǒng)，并且原本的路間隔與新建超導(dǎo)限流器間隔并聯(lián)，從而形成旁路。

（二）各類500KV高溫超導(dǎo)限流器電氣接線方案。方案1：本文以500KV西江變電站為例研究主接線方案。500KV高溫超導(dǎo)限流器主要是使用3/2斷路器進(jìn)行接線，其接線示意圖見(jiàn)圖2。

500KV出現(xiàn)總共6回，至江門站、硯都站以及羅洞站各兩回，主變站3組，2好主變與4號(hào)主變進(jìn)串，1號(hào)主變經(jīng)斷路器接入1M，組建成4個(gè)完整串。方案2：方案2見(jiàn)圖3。這一種接線方案主要是增加了旁路隔離開(kāi)關(guān)，在主回路上設(shè)置隔離開(kāi)關(guān)，并且在超導(dǎo)限流器的兩段設(shè)置對(duì)地電容器以及并聯(lián)電容器。各個(gè)組成元件以及相應(yīng)的功能為：（1）電流互感器TA主要是通過(guò)電流測(cè)量信號(hào)；（2）CVT為電容式電壓互感器，其主要是提供電壓測(cè)量信號(hào)；（3）SA為避雷器，主要是起到抑制雷電過(guò)電壓的情況；（4）C1與C2為電容器，其主要是為了控制變壓器側(cè)的斷路器開(kāi)端短路電流情況時(shí)引發(fā)的瞬間恢復(fù)電壓提高；（5）DS1與DS2主要是指隔離開(kāi)關(guān)，主要是用于檢修設(shè)備；（6）

DS3也是隔離開(kāi)關(guān)，其主要是作用于旁路超導(dǎo)限流器；（7）FL為故障時(shí)的超導(dǎo)限流器，是整個(gè)超導(dǎo)限流器的主要構(gòu)成元件。

方案3：方案3見(jiàn)圖4。這一方案主要是設(shè)計(jì)一個(gè)完整的旁路回路，也就是在超導(dǎo)限流器主回路兩段設(shè)置旁路斷路器CBI，斷路器的兩邊有用于檢修的隔離開(kāi)關(guān)DS3和DS4，以及接地刀閘。

（三）方案對(duì)比。筆者通過(guò)SSRE-TH軟件對(duì)上述三個(gè)方案的工作效率進(jìn)行對(duì)比。其主要是對(duì)比三個(gè)方案的可靠性指標(biāo)，可靠性指標(biāo)主要包含故障概率、可用率、不可用率、年平均故障停電時(shí)間以及同一串兩回出現(xiàn)故障率。

方案1、2、3的故障率分別為0.47%、0.42%、0.43%；年停運(yùn)時(shí)間分別為38.7h、9.4h、29.5h；可用率為0.995%、0.998%、0.996%；不可用率分別為4.40%、1.07%、3.35%；故障頻率分別為0.476%、0.421%、0.429%。由此可見(jiàn)，方案2的故障率、停運(yùn)時(shí)間、可用率、不可用率及故障頻率多個(gè)方面均優(yōu)于其他兩個(gè)方案。但是，本次研究并不是在實(shí)際工作中的數(shù)據(jù)。對(duì)此，在實(shí)際工作中仍可能出現(xiàn)各類故障或影響因素，相關(guān)從業(yè)人員必須要按照自身的實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整方案，選擇最符合實(shí)際條件、最經(jīng)濟(jì)并且故障頻率以及故障時(shí)經(jīng)濟(jì)損失最低的最佳方案。

總結(jié)：綜上所述，當(dāng)前500KV高溫超導(dǎo)限流器的電氣主接線技術(shù)已經(jīng)較為成熟，關(guān)于其接線方案的文獻(xiàn)也比較多，應(yīng)用當(dāng)前較為成熟的可靠性評(píng)估理論以及軟件能夠?qū)Ω黝愋碗姎庵鹘泳€方案進(jìn)行全面并且詳細(xì)的評(píng)估。與此同時(shí)，在實(shí)際的工作中，工作者需要分析自身的實(shí)際情況，綜合評(píng)估各類主接線方案，從而選擇總體經(jīng)濟(jì)效益、安全性最高的方案。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王海珍，洪輝，張敬因，等.飽和鐵心型超導(dǎo)限流器的高溫超導(dǎo)繞組絕緣[C]//2014年云南電力技術(shù)論壇.2014.