《用於VSC-HVDC電網的直流超導限流器基礎問題研究》是依託中國科學院電工研究所，由張志豐擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：用於VSC-HVDC電網的直流超導限流器基礎問題研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張志豐
- 依託單位：中國科學院電工研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著風電、太陽能等新能源的開發與套用，基於電壓源型換流器的高壓直流輸電技術（VSC-HVDC）在直流輸電領域占據越來越重要的位置。本課題針對VSC-HVDC電網的直流側的短路故障問題，開展直流超導限流器的基礎問題研究。一方面，研究YBCO超導帶材的快速過流衝擊特性、帶材的電磁場-熱場非線性耦合關係及其失超恢復問題，研究帶材性能退化和局部損壞的微觀規律及其與過流衝擊的關係，掌握YBCO超導帶材在面向VSC-HVDC電網故障衝擊下的暫態性能變化規律。另一方面，研究VSC-HVDC電網的直流側的短路故障檢測和預測方法，提出面向VSC-HVDC電網的新型直流超導限流器拓撲、設計一台2kV/5kA直流超導限流器樣機，用於超導限流器與直流斷路器和換流器的匹配運行方法的研究。本課題研究工作對有效限制短路故障電流、推動直流斷路器在VSC-HVDC電網的套用和提高電網運行穩定性都有非常重要的意義。
結題摘要
本項目針對VSC-HVDC電網的直流短路故障電流的快速斷開問題開展了直流超導限流器基礎問題的研究。模擬直流電網短路電流特徵，開展了YBCO超導帶材在短時直流大電流衝擊下的失超特性和失超恢復特性研究，分析了帶材的溫升、失超電阻、焦耳熱等的變化規律，分析了帶材的電磁場-熱場非線性耦合規律，並研究了運行溫度、絕緣方式等因素對帶材失超特性的影響規律。研究超導帶材在快速衝擊下的局部損壞的微觀特徵，分析了帶材性能衰減和損壞的原因。研究了帶材失超恢復時間與衝擊電流大小的關係，為不同類型直流超導限流器的設計提供理論依據。研究了超導帶材在大電流衝擊下的暫態均壓均流特性。在此基礎上，基於實驗數據分析，引入了多個反饋環節，建立的直流衝擊下的超導帶材電磁場-熱場非線性耦合的暫態模型，為超導限流單元（線圈）的最佳化提供理論依據，為探索提高超導限流器衝擊穩定性和縮短失超恢復時間提供可行性方法。研究了VSC-HVDC電網的短路故障電流特徵和電阻型、電抗型限流器對短路電流的作用規律，及其不同阻抗對直流電網運行的影響作用。研究了多端柔性直流配電網和輸電網的故障檢測方法。在考慮限流單元耐壓、散熱等因素的前提下，開展了超導限流器限流單元的結構設計，並研製了10 kV/450 A（將預期電流12 kA限制到6.26 kA）的超導直流限流單元。針對不同類型的直流傳輸方式（直流電纜，架空線）及其對重合閘的要求，進行了分裂電抗器型無感超導線圈的最佳化設計方法研究。研究工作表明，超導限流器有效限制了故障電流，實現了斷路器輕型化，解決了直流電網發展的技術瓶頸，提高了電網運行可靠性。
