• Product
  • Suppliers
  • Manufacturers
  • Solutions
  • Free tools
  • Knowledges
  • Experts
  • Communities
Search


Röðunarsjálfstæður straumspennutakmarkara byggður á venjulegum hlutum Einingar: Ódýr og stöðug lausn fyrir sturtustraum

  1. Inngangur: Rannsóknarbakgrunnur og aðalmarkmið
  1. Seriousness of the Short-Circuit Current Problem
    Með óafbrotna stærkun á stöðu rafmagnsnetsins og óhlutleyska stigfræði hans, hefur stig short-circuit straumsins örugglega hækkt, nálægt eða jafnt eða hærra en þróunarmörk núverandi tæna.
    • ​Gögnum studd:​ Vakstur sýnir að forspáðu short-circuit straumur í sumum 500kV, 220kV, og jafnvel 10kV umflutningastöðum er orðinn yfir 100 kA; hæsta periodískt efni short-circuit straumsins í mikilvægum orkugjöfum nálgast 300 kA.
    • ​Alvarleg hættu:​ Mikill short-circuit straumur valdi vandamálum eins og brún viðeigandi háspennutengingu, skemmun á rafbúnaði vegna yfirferðar hita og elektró-dýnamískrar krafta, og getur líka valdi öryggisvandamálum eins og elektromagnétisk störf í samskiptakerfum, hækka markmiði jarðar og step voltage. Þetta hefur orðið aðal teknileg flóknar sem takmarka öruggu og kostefna þróun rafmagnsnetsins.
  2. Takmarkanir núverandi FCL teknologíu
    Núverandi aðal fyrirbærum fault current limiter (FCL) teknologíu hafa inbyggðar galla, sem gera stórleika notkun erfitt:
    • ​Superconducting FCL:​ Byggir á superconducting efnum, teknologi sem er ekki enn fullkomin, veitir lága öruggu, fer með hágildi starfsemi og viðhaldskostnað, og er ekonomísk óþægileg, sem heldur til baka raunverulega notkun í stutt til miðlungs tíma.
    • ​Power Electronic FCL:​ Takmarkað af spennuvirkni og straumsvirkni raforkuefnis, mörgum vandamálum í series/parallel spenna og straum deilingu, flóknari kerfi skipulag (sem krefst aukalegra straumlíms hluta og hratt varnaraðgerða), og er dýr.
  3. Aðalmarkmið þessarrar rannsóknar
    Til að leysa þessi vandamál, ætti þessi rannsókn að búa til series resonant fault current limiter lausn byggða á venjulegum rafmagnshlutum, sem er ekki superconducting og ekki power electronic. Sérstaklega eru tvö topologies studaðar:
  4. Series Resonant FCL based on a Saturable Reactor
  5. Series Resonant FCL based on a ZnO Arrester
    Þessi rannsókn mun nota Electromagnetic Transients Program (EMTP) simulation til að djúpt greina þeirra transient straumlíms eiginleikar, framkvæma samanburð, og lokalega staðfesta þeirra mikilvægar kostgildi í teknísku hugsanleika, ekonomíu, og starfssemi.

II. Series Resonant FCL Based on Saturable Reactor

  1. Kringaskipulag og virkni
    • ​Topologie skipulag:​ Kjarninn er myndar af saturable reactor LB, capacitor C, og series reactor L. LB er tengdur parallel við C, og þessi sameining er síðan tengdur series við L í kerfið.
    • ​Virkni:
    o ​Normal virkni:​ Straumur í línu er litill. LB virkar í unsaturated svæði (its equivalent inductance LB1 er mjög stórt). Its parallel combination with C behaves inductively. Together with the series reactor L, they satisfy the power frequency series resonance condition (ωL - 1/ωC ≈ 0). The device presents very low impedance, resulting in minimal system losses.
    o ​Fault State:​ A surge in short-circuit current rapidly saturates LB (its equivalent inductance drops sharply to LB2). Its parallel branch effectively short-circuits capacitor C, thus breaking the resonant condition. At this point, the series reactor L and the saturated reactor LB2 are both inserted into the system, effectively limiting the short-circuit current.
    o ​Fault Clearance:​ After the fault is cleared, the current decreases. LB automatically exits saturation, the capacitor is re-engaged, and the circuit returns to the resonant state, achieving self-triggered switching without an external power source.
    • ​Parameter Selection Principles:
    o ω²LB1C >> 1 (Ensures the parallel branch behaves inductively during normal operation)
    o ωL - 1/ωC ≈ 0 (Satisfies the resonance condition for normal operation)
    o ω²LB2C << 1 (Ensures the parallel branch behaves capacitively during a fault, effectively shorting the capacitor)
  2. Current-Limiting Characteristic Simulation Analysis (EMTP)
    Simulation was conducted under a single-phase-to-ground short-circuit fault condition in a 220kV system (prospective short-circuit current peak: 110kA). Key conclusions are as follows:

Influencing Factor

Core Conclusion

Typical Simulation Data (Example)

1. Unsaturated Inductance LB1

Increasing LB1 significantly reduces capacitor overvoltage but has little effect on short-circuit current; effect saturates.

LB1=1317mH: Capacitor voltage 270kV; LB1=1321mH: Capacitor voltage 157kV (42% decrease)

2. Saturated Inductance LB2

An optimal range exists (1-7mH). Too small gives poor limiting; too large causes severe capacitor overvoltage.

LB2=7mH (C=507μF, L=20mH): Short-circuit current 25kA, Capacitor voltage 157kV

3. C/L Parameter Coordination

An optimal combination exists to cooperatively control short-circuit current and capacitor overvoltage.

Optimal combination (C=406μF, L=25mH): Short-circuit current 22kA, Capacitor voltage 142kV

4. Short-Circuit Inception Angle

Transient characteristics are highly influenced by phase angle; most severe overvoltage at 0°/180°; design must consider worst case.

0° phase: Short-circuit current 18kA, Capacitor voltage 201kV; 90° phase: Short-circuit current 22kA, Capacitor voltage 142kV

III. Series Resonant FCL Based on ZnO Arrester

  1. Kringaskipulag og virkni
    • ​Topologie skipulag:​ Saturable reactor LB er skipt út fyrir ZnO arrester. Eftirverandi skipulag (parallel C + series L) er óbreytt.
    • ​Virkni:​ Virkni er sama og saturable reactor tegund. Á normal virkni, sýnir ZnO hæga mótvíð, og kringan gangur í resonance. Á villu, hækkandi capacitor spenna valdi ZnO að leiða (sýnir lágan mótvíð), short-circuit capacitor, og brestur resonance. Series reactor L takmarkar straum. Kerfið endurræsist sjálfvirkt eftir villu. Allt ferli notar ólíklegt volt-ampere eiginleika ZnO fyrir sjálfvirk skipting.
  2. Current-Limiting Characteristic Simulation Analysis
    Simulation under the same system conditions yielded key conclusions:

Influencing Factor

Core Conclusion

Typical Simulation Data (Example)

1. Arrester Residual Voltage & C/L Coordination

Easy to limit capacitor overvoltage, but increasing L to pursue lower short-circuit current leads to excessive voltage on the series reactor.

C=254μF, L=40mH: Short-circuit current 20kA, Reactor voltage 246kV; C=507μF, L=20mH: Short-circuit current 35kA, Reactor voltage 173kV

2. Short-Circuit Inception Angle

Transient characteristics are insensitive to short-circuit phase angle, only affecting current magnitude; maximum current at 90°.

90° phase (C=507μF, L=20mH): Short-circuit current 35kA; 0° phase: Short-circuit current 28kA

IV. Comprehensive Comparison of the Two FCL Schemes

Comparison Dimension

FCL Based on Saturable Reactor

FCL Based on ZnO Arrester

Core Advantage

Superior current-limiting effect; good balance between short-circuit current and component overvoltage achievable through parameter optimization.

Easy limitation of capacitor overvoltage; transient characteristics unaffected by short-circuit phase angle; simpler design.

Core Limitation

Requires precise optimization of core hysteresis characteristics and C/L parameters; difficult control of capacitor overvoltage; significantly affected by short-circuit phase.

Prominent overvoltage issue on the series reactor when pursuing low short-circuit current; requires strict control of L value.

Key Parameter Requirement

Optimal equivalent saturated inductance LB2 ≈ 1/3 of the capacitive reactance.

Inductance value of the series reactor should not be too large.

Applicable Scenario Preference

Suitable for medium-low voltage levels (e.g., 110kV) in high-voltage grids, where high current-limiting performance is required.

Suitable for scenarios sensitive to capacitor overvoltage with moderate short-circuit current limiting requirements.

Common Characteristics

1. Simple structure: Composed entirely of conventional electrical components, no complex control;
2. Good economy: Cost far lower than superconducting and power electronic types;
3. High reliability: Automatic operation based on physical characteristics, no external control needed;
4. Automatic switching: Instantaneous recovery after fault clearance.

 

V. Conclusion

This study proposes two innovative series resonant fault current limiter solutions based on conventional components, successfully overcoming the technical and economic bottlenecks of traditional superconducting and power electronic FCLs.

  1. Saturable Reactor FCL:​ Through meticulous optimization of the core hysteresis loop characteristics, setting the saturated inductance value (LB2) to approximately 1/3 of the capacitive reactance, and ensuring good coordination with the capacitor and series reactor parameters, it can effectively suppress capacitor overvoltage and achieve excellent transient current-limiting performance. It is particularly suitable for medium-low voltage level grids such as 110kV.
  2. ZnO Arrester FCL:​ Utilizing the nonlinear characteristics of ZnO easily limits capacitor overvoltage, and its performance is unaffected by the short-circuit phase angle. However, attention must be paid to avoiding overvoltage on the series reactor itself caused by excessive L values. It is more suitable for occasions with high requirements for capacitor safety and moderate current-limiting needs.
08/26/2025
Mælt með
Engineering
Samskeyttri vind- og sólorkublandaður orkuráðgjöf fyrir fjartæ á eyjum
FrágreiningÞessi tilboðsrit ræsir nýsköpunarlega sameinda orkugildislausn sem djúpt sameinar vindorkustefnu, sólorkuvirkjun, pumpuð vatnsvirkjun og sjávarkvikun. Mál er að á vísbendingu leysa kerfislegu úrslit sem einangraðar eyjar standa fyrir, eins og erfitt netfang, há verð fyrir díselorkugjöf, takmarkanir við hefðbundna baterygagögn og skort á frumkvika vökva. Lausnin ná í samþríf og sjálfbærni í "orkugildi - orkugagnakerfi - vökvaframleiðslu", býður upp á örugga, hagkvæma og græna teknilega
Engineering
Intelligent Wind-Solar Hybrid System með Fuzzy-PID Stjórnun til Bættar Batteríastjórnunar og MPPT
ÍtreiningÞessi tilkynning birtir vind- og sólarflutningarkerfi á grunni uppilifs ræðstýringar, með markmiði að auðveldlega og hagkvæmt leysa orkuröskunarbeiðnir í einangraðum svæðum og sérstökum notkunarsviðum. Kjarni kerfisins liggur í heilsusameindu ræðstýringarkerfi sem byggist á ATmega16 mikrosporri. Þetta kerfi framkvæmir Maksimala Flutningspunktastjórnun (MPPT) fyrir bæði vind- og sólarorku og notar bestuðu reiknirit sem sameinar PID- og dulsamræðstýringu fyrir nákvæm og hagkvæm stjórn á l
Engineering
Kostnaðarlega efni Vind-sólar samskiptalausn: Buck-Boost Converter & Smart Charging læsa kerfiskostnað
Ítreki​Þessi lausn býður upp á nýsköpunarlega háæfa vind- og sólarblandaða orkugjafa. Með því að taka við aðalvandamálum í núverandi tekníkum, eins og lága orkuþróun, stutt líftíma á battarum og slæm kerfisstöðugleika, notar kerfið fullt dregin DC/DC spannbreytara, samhliða samskeyti og heilskapað þrívíslegt áskoti. Þetta gerir mögulegt að fylgja með hámarksorku (MPPT) yfir stærri hraðahluta og sólarljóshluta, sem marktæklega bætir orkuþróunarannsögn, efstu battalífslengd og minnkar heildarkostn
Engineering
Samkominn vind- og sólarorkeytakakerfi: Þjálfséð lausn á hönnun fyrir notkun utan netsins
Inngangur og bakgrunn​​1.1 Áhættur einnildis orkugjafarkerfa​Heimilismenntuðar sólorkugjafakerfi eða vindorkugjafakerfi hafa innbyggðar skorhætti. Sólorkefni er áhrif af dags- og nóttgengi og veðurskilyrðum, en vindorkugjafakerfi byggja á óstöðugum vindorku, sem valdi stórum svifunum í orkuúttekt. Til að tryggja samfelld orkuþjónustu er nauðsynlegt að hafa stórar akkubankar fyrir geymslu og jöfnun. En akkar sem fara oft í afla og lausung geta verið í undirauflaðri stöðu lengi undir erfittum reks
Senda fyrirspurn
Sækja
Sækja IEE Business forrit
Notaðu forritið IEE-Business til að finna úrust, fá lausnir, tengjast sérfræðingum og taka þátt í samstarfi á sviði næringar hvar sem er og hvenær sem er—fullt stuðningur við þróun orkustofnana og viðskipta þinna