世界最高电压等级高温超导限流器即将在天津电网挂网试运行

从国家电网天津市电力公司了解到，经过为期3年的科研攻关，国家863项目具有完全自主知识产权220kV/800A高温超导限流器的研究与开发，在完成前期高温超导限流技术开发、优化设计、结构工艺改进，挂网运行可行性研究、选址分析、施工图设计、审查后，已完成现场土建施工和部分一次设备安装，即将在天津市电力公司所属220千伏变电站进入现场调试，预计将于6月具备挂网试运行条件。这也是我国超导产业继云南普吉和甘肃白银两大项目之后在电网行业应用的又一重大突破。

　　该项目由北京云电英纳超导电缆有限公司、国家电网天津市电力公司、天津百利机电三方组成的课题组承担。

　　据天津市电力设计院副院长阎沐建介绍，随着城市化和工业化的发展，经济高速发展，电力需求快速增长，电网容量不断扩大，电网的短路水平逐年增高。然而能够抑制电网故障短路电流水平的手段却较为有限，传统限流方法都有较大局限性，无法应用于大容量，或超大容量电力系统，寻求一种适应广泛、效果良好的方法成为研究热点。

　　高温超导限流器（High Temperature Superconducting Fault Current Limiter, HTSFCL）集检测、触发和限流于一身，是电力系统理想的限流装置，其中直流励磁绕组采用高温超导材料制作，是先进的超导技术和传统的铁心电抗器技术的结合产物。在电网输电的正常通流态，直流磁势使铁心深度饱和，串入输电线路的交流绕组呈现低感抗，因此两端压降很小，对于正常输电无不利影响。在电网短路故障发生后，电流剧增，监控系统感知故障并借助于直流控制电路中的电力电子开关在几个毫秒之内切断直流励磁电流，铁芯脱离深度饱和状态，故障电流在两个交流绕组上都将产生大的感应电势，从而实现限流。它利用超导体零电阻性或完全抗磁性，根据设计需要可将短路电流限制到电网能够承受的水平，当线路故障被排除后，超导限流器可自动复位，为再次限流做好准备。电力工程技术专家认为，HTSFCL的开发和研制，将开辟提高交流输电线和输电网运行整体控制能力和技术水平的新渠道，满足智能电网对系统暂态安全稳定的要求。

　　超导限流器按照工作原理，分为电阻型和电感型两类。由于两大类SFCL都存在一些自身缺点，尤其在高电压等级将更难解决，因此到目前为止，虽然美国、日本、德国、瑞士、等都在进行努力，并已研制出各种类型及型号的SFCL样机进行试验运行，但都属中低压等级，对于高电压等级的输电网用SFCL都还处于前期研究阶段，目前尚无实际工程实践。

　　据天津市电力公司科技信息部处长张力晨介绍，超导限流器的研制与并网运行是一个涉及到超导材料、低温制冷、机械制造、电气绝缘、电力输送、自动控制等多门技术学科的系统工程。此次挂网运行充分考虑了电网安全稳定运行要求，按照将风险降低到最小化的原则下进行，设计了周密严格的挂网运行方案。

　　在挂网试运行中，项目组将完成超导限流器的可靠性验证及限制短路电流能力等相关试验。通过项目实施，检验高温超导限流器并网运行的可靠性，总结220千伏高温超导限流器在电力系统中限制短路电流领域应用的经验，将培养一批能够掌握超导技术在电力系统应用方面的人才，为今后开展高温超导技术在电力统中更大范围应用打下基础，推动我国超导电力设备的产业化进程。