[发明专利]一种线间超导限流储能电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种线间超导限流储能电路。

背景技术

随着国民经济的快速发展，社会对电力需求不断增加，带动了电力系统的不断发展，单 机和发电厂容量、变电所容量、城市和中心负荷不断增加，就使得电力系统之间互联，各级 电网中的短路电流水平不断提高，短路故障对电力系统及其相连的电气设备的破坏性也越来 越大。而且，在对电能需求量日益增长的同时，人们对电能质量、供电可靠性和安全性等也 提出了更高的要求。然而，大电网的暂态稳定性问题比较突出，其中最重要的原因之一是由 于常规电力技术缺乏行之有效的短路故障限流技术。目前，世界上广泛采用断路器对短路电 流全额开断，由于短路电流水平与系统的容量直接相关，在断路器的额定开断电流水平一定 的情况下，采用全额开断短路电流将会限制电力系统容量的增长，并且断路器价格随着其额 定开断电流的增加而迅速上升。随着电网容量和规模的扩大，这一问题将变得更加严重。

与此同时，常规电力技术由于缺乏快速电能存取技术，已经严重阻碍我国电力工业的发 展。首先，随着我国国民经济的不断发展，人们对电能的需求量日益增长，西电东送和全国 联网不可避免，大电网的动态稳定性问题日益突出；其次，随着信息技术和微电子技术日益 广泛地渗透到工业和人们生活的各个领域，进而对电能质量和供电可靠性提出了越来越高的 要求，常规电力技术已经难以适应人们的这种要求。

短路故障限流器是解决短路故障问题的有效途径。它通过在电网发生短路时，在故障线 路中串入阻抗来限制故障电流，以达到保护电力设备和使断路器能可靠开断的目的。而超导 储能系统(SMES)具有反应速度快、功率密度高以及转换效率高的优点，在解决现有电力系 统的动态稳定性问题、提高电能质量和供电可靠性方面可以发挥不可替代作用。美国专利U.S 5,726,848，提出了一种短路故障限流器，它采用一种单相晶闸管整流桥结构，将限流电感 并联在整流桥的直流端，通过控制晶闸管的移相角来限制故障电流。该专利的主要问题是谐 波含量高，对负载的影响较大；同时控制方法较复杂，可靠性低。美国专利US2002/0030952 “超导磁体放电方法及装置”提出了一种超导储能系统结构，它可实现对关键负载的保护， 以提高供电质量，其主要缺点是功能单一，设备率用率低。中国专利CN100527560C“一种桥 路型限流贮能电路”提出了一种可以同时实现故障限流和负载端电压保护的电路。其主要缺 点是只能对一条线路实现故障限流的功能，另外一条线路实现负载端电压保护的功能。只能 适用于特定的场合，适用面窄。中国专利CN100527559C“一种线间电压补偿型限流贮能电路” 提出了一种可以同时实现故障限流和负载端电压保护的电路，其主要缺点是由于换流器通过 限流电感和变压器与电网串联，由于限流电感的存在，无法稳定控制变压器两端的电压，因 此实现负载端电压保护的难度大，可靠性低。

发明内容

为了克服已有技术的不足，本发明提供了一种线间超导限流储能电路，它采用多条负载 馈线共享一个超导磁体的结构，超导磁体同时具备储能和限流的功能，且部分电路在短路限 流时对超导磁体的充电功率可被其他电路利用来进行电压暂降的补偿，因此超导磁体的容量 可大大降低。该电路具备结构简单，利用率高和成本低的优点。

本发明有如下两种结构形式：