快速开关型零损耗330千伏电网限流装置挂网运行考核

主要完成单位：国网宁夏电力公司电力科学研究院

完成人：艾绍贵、樊益平、黄永宁、刘志远、张军、李艳军、张爽、丁培、陆彦虎、高峰、田蓓、焦龙、张国勇、马奎、谢海滨

项目简介

国网宁夏电力公司电力科学研究院长期致力于电网短路电流限制技术的开发与应用工作，早期由公司首席技术专家艾绍贵提出研制的“节能型电网限流装置”，通过对大容量高速开关的改进，将只能应用在6—10千伏高压开关柜中的高速开关应用于户内外6—220千伏的电网短路电流限制中。该项成果获宁夏回族自治区科技进步一等奖，并成功在全国中压（35千伏及以下）电网得到广泛应用。但大容量高速开关爆炸桥开断后需停电更换元件，所以不能广泛的应用于限制短路电流的各种场合。

为此，艾绍贵与安徽徽电科技股份有限公司合作开始进行快速大遮断容量真空断路器（简称快速开关）的研制和改进工作，与此同时，国网宁夏电力公司电力科学研究院提出了研究将快速开关技术、短路电流快速识别及相控技术和限流电抗器技术集成应用于超高压电网的短路电流限制的结构简单、成本合理、无运行损耗、限流效果好、运行可靠性高、运行维护简单的快速开关型零损耗330千伏电网限流装置的研制项目，开始展开超高压电网快速开关型短路电流限制技术开发与应用工作，并在项目的进展过程中在超高压电网实现经济型限制系统短路电流技术方面取得突破，首次在超高压系统采用快速真空开关与限流电抗器并联技术和限流单元模块化设计的积木式结构，正常运行时限流电抗器无损耗，短路时可在小于20毫秒时间内将系统短路电流限制在任意幅值内。首次通过采用短路电流过零点快速预测及精确相控开断技术，在系统短路发生后2—3毫秒内，完成短路电流幅值及其过零时刻的准确预测，确保快速真空开关实现过零点相控开断。开发出适用于电网限制短路电流需要的合闸时间小于12毫秒，分闸时间小于5毫秒，断口稳态恢复电压大于21千伏，可有效开断80千安短路电流的快速开关。通过技术集成与开发完成的限流装置体积小、成本低、运行维护简单、限流效果明显，而且由于元件少运行可靠性高，对电网正常运行无影响，完全满足超高压电网限制短路电流的要求。该项技术填补了该领域的国际空白，技术水平居于国际领先。

国网宁夏电力公司电力科学研究院研制成功的限流装置满足短路电流≤80千安的超高压电网限制短路电流的需求，同时装置由于采用倒置CVT由330千伏线路直接获取工作电源的取能方式，使得装置可在任意电压等级下使用，在超高压500千伏、750千伏甚至特高压1000千伏电网，只要通过对应电压等级的倒置CVT搭建起高压平台，就可以对电网短路电流进行有效限制。此项技术如果能够在全国电网广泛应用，将对电网运行方式和电网结构的稳定，保证电网安全、可靠、经济性运行产生深远影响。本项目获得授权的发明专利2项，实用新型专利3项，还获得1项美国发明专利申请受理，形成限流装置调试、挂网运行的标准2项，发表论文6篇。

技术创新点

（1）以涡流驱动的快速开关为核心部件，采用短路电流快速识别和相控过零开断技术研制出330千伏电网限流装置。

（2）采用限流单元的积木式结构，实现对短路电流任意深度的限制，并在330千伏电网人工接地试验中完成考核验证。

（3）采用倒置CVT从线路直接获取装置工作电源的取能方式，可使装置在任意电压等级下应用。

应用成果及效益

装置在330千伏电网考核试验中限流效果达到40%，开关断口经受了15.78千伏的稳态恢复电压，动作过程最大系统过电压仅为1.11倍，运行状态良好。同时利用装置限流单元的设计理念，开发出了“ZLB型深度限流装置”，并通过了国家高压电器质量监督检验中心的型式试验，用于对中压电网短路电流的限制。在不到3年的时间内，在全国各地的中压电网大量应用，目前已生产投运140台套，新增产值7800万元，加上装置投运后无损运行带来的节能降损节支的7000万元，该项成果取得了上亿元的经济效益。

该项成果已列入国家电网公司2013年新技术推广应用目录中，国家发改委2014年第24号公告《国家重点节能低碳技术推广目录》中，列入了采用此项技术的“基于快速涡流驱动及短路识别的电网运行控制技术”的推广项目。2015年总部科技项目指南列入了采用此项技术的“快速开关型变阻抗节能变压器关键技术研究与示范应用”的课题。这些将极大的促进超高压电网快速开关型短路电流限制技术在全国电网中的广泛应用。（黄永宁）  

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艾绍贵，1982年毕业于西安交通大学，现任囯网宁夏电力公司首席技术专家、专家工作室主任，高级工程师，西安交通大学兼职教授。从事电力生产科研工作30多年，在电网故障电流限制、电力系统运行控制、电力系统过电压防护、电力人身安全防护及高电压试验技术领域取得了一系列科技创新性成果，并在电力系统得到广泛的应用，获得多项省部级一等奖及国家专利，为我国电力发展做出了积极有效的贡献。

近年来，艾绍贵专家带领团队攻克了以下技术难关：爆炸开关型短路电流限制技术，快速开关型短路电流限制技术，快速开关型串联补偿技术，快速开关型变压器隔直技术，快速开关型消弧消谐技术，电磁式电压互感器一次限流消谐技术，并联补偿电容器组过电压保护技术，高压触电防护技术。有效解决了电网中存在的各种实际问题，尤其在短路电流限制技术上取得突出成绩。