【摘 要】
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我国经济不断发展,电力需求持续增加,随之带来的短路电流超标问题迫切需要得到解决。装设超导限流器是限制短路电流的有效措施,磁通约束型超导限流器凭借高耦合、低损耗的并联电感线圈,能快速响应投入阻抗进行限流,可有效降低对线路断路器的容量要求,确保短路故障被可靠切断。为推进磁通约束型超导限流器的实际应用,需分析研究该型限流器的各项工作特性,并对该型限流器的性能表现进行实验验证。本文在调研超导限流器研究现状
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我国经济不断发展,电力需求持续增加,随之带来的短路电流超标问题迫切需要得到解决。装设超导限流器是限制短路电流的有效措施,磁通约束型超导限流器凭借高耦合、低损耗的并联电感线圈,能快速响应投入阻抗进行限流,可有效降低对线路断路器的容量要求,确保短路故障被可靠切断。为推进磁通约束型超导限流器的实际应用,需分析研究该型限流器的各项工作特性,并对该型限流器的性能表现进行实验验证。本文在调研超导限流器研究现状的基础上,进行了超导带材及线圈的载流特性实验,并开展了磁通约束型超导限流器的特性分析、样机设计、制造与实验研究。完成的主要工作如下:(1)考虑磁通约束型超导限流器的运行工况和采取的线圈型式,开展了超导带材、超导单线圈及并联线圈的载流特性实验,研究了外加磁场及冲击电流对带材临界电流的影响,分析了并联线圈在失超过程中的分流情况,实验结果可为限流器的参数设计和控制策略提供重要参考。(2)仿真分析了不同控制策略下限流器的电流特性,通过实验验证了其电流特性并获取了线圈及开关的电压特性;基于有限元软件搭建了含限流器的场路耦合模型,研究了绕组变比对限流器性能的影响,确定了最佳变比为1;提出了饼式及层式样机电压分布的理论计算方法,并进行了仿真和实验验证,结果表明三种方法得到的电压分布基本一致。(3)选取了限流器样机的基本结构与参数,制作了饼式及层式两台限流器样机,设计了故障检测系统并搭建了400 V限流器样机实验平台,开展了限流器样机的短路实验,对限流器样机进行了差异性分析。实验结果表明:该型限流器可稳定运行,限流比超过40%;大中型限流器样机可优选更具优势的空心饼式结构。
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