橋路型高溫超導(dǎo)故障限流器及其限流新方法研究.pdf

1、隨著我國(guó)電力系統(tǒng)容量的逐年增加，電網(wǎng)短路容量不斷增大，短路電流不斷增長(zhǎng)，為保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，快速限制短路電流，超導(dǎo)故障限流器的電力應(yīng)用得到了各國(guó)高度的重視，并已成為2l世紀(jì)電網(wǎng)技術(shù)研究的前沿課題之一。 為此本論文對(duì)橋路型高溫超導(dǎo)故障限流器及其限流新方法進(jìn)行了深入的研究。在第l章至第3章首先闡述了電力系統(tǒng)對(duì)超導(dǎo)限流器的迫切需求，分析了國(guó)內(nèi)外超導(dǎo)限流器的發(fā)展現(xiàn)狀和研究意義。詳細(xì)分析了超導(dǎo)基本理論，包括超導(dǎo)體的基本物理性質(zhì)及傳

2、統(tǒng)超導(dǎo)體的微觀機(jī)制、高溫超導(dǎo)特性和強(qiáng)電應(yīng)用。研究了各種類型超導(dǎo)故障限流器的限流原理，分析了它們各自的特點(diǎn)，形成了較為完整的超導(dǎo)限流器理論構(gòu)架。根據(jù)超導(dǎo)故障限流器限流期間超導(dǎo)線圈是否失超，分為不失超型和失超型限流器。不失超型的橋路型超導(dǎo)限流器不存在超導(dǎo)線圈失超的問(wèn)題，而且穩(wěn)態(tài)期間流經(jīng)超導(dǎo)線圈的電流是直流，沒(méi)有交流損耗。本文選擇橋路型高溫超導(dǎo)故障限流器作為研究對(duì)象。 論文在第4章對(duì)基本單相橋路型超導(dǎo)故障限流器的限流原理進(jìn)行了分析，利

3、用數(shù)字仿真軟件比較了系統(tǒng)中安裝超導(dǎo)限流器前后短路故障電流的大小，驗(yàn)證了超導(dǎo)限流器的限流作用，并分析了超導(dǎo)限流器參數(shù)發(fā)生不同變化時(shí)對(duì)限流器限流特性的影響。針對(duì)基本橋路型超導(dǎo)限流器中直流偏源難以設(shè)置的問(wèn)題，文中提出了克服直流偏源難以設(shè)置的新電路——雙橋混合式橋路型超導(dǎo)限流器及其限流新方法。論文對(duì)新型限流器進(jìn)行了限流原理分析、仿真建模，分析了限流器的設(shè)計(jì)參數(shù)和參數(shù)變化對(duì)限流器限流特性的影響，為實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)研制及其工程化應(yīng)用提供了理論依據(jù)。該種限

4、流器采用一個(gè)橋式整流電源來(lái)替代普通直流偏源，具有良好的限流作用。通過(guò)對(duì)三相橋路型超導(dǎo)限流器工作特性的分析與仿真，表明不失超型超導(dǎo)限流器只能限制故障電流第一峰值，同時(shí)限制了故障電流的增長(zhǎng)率，但不能限制其穩(wěn)態(tài)值。限流器采用變壓器耦合的連接方式，降低了對(duì)絕緣性能的要求。 論文在第5章分析了無(wú)直流偏源的單相半控橋路型超導(dǎo)限流器的工作原理，仿真研究了因無(wú)直流偏源引起的負(fù)載效應(yīng)問(wèn)題，驗(yàn)證了該種限流器自動(dòng)切斷故障電流的作用。由于晶閘管性能指標(biāo)

5、的限制，它切斷故障電流的容量有限。論文將等效直流偏源代替直流偏源的方法應(yīng)用于單相半控橋路型超導(dǎo)限流器中，提出了新型半控橋路型超導(dǎo)限流器。該限流器解決了直流偏置的問(wèn)題，同時(shí)起到斷路器的作用；若在故障態(tài)時(shí)給超導(dǎo)線圈串入限流電阻，則可降低故障電流穩(wěn)態(tài)值。 論文在第6章采用自行繞制的高溫超導(dǎo)線圈研制了單相雙橋混合式橋路型超導(dǎo)限流器實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，并進(jìn)行了樣機(jī)限流作用的實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)表明該新型超導(dǎo)限流器具有良好的限流作用。將該新型超導(dǎo)限流器應(yīng)用