超导故障限流器及其进展

阐述了超导限流器的工作原理和结构，并介绍国外最近研制的超导限流器模型、特性和试验结果。     

超导故障限流器的电力应用研究进展

从限制电力系统短路电流出发,介绍了一种全新的超导限流技术,分析 了超导故障限流器的限流原理和特性,详细介绍了6种类型的超导故障限流器结构及其工作 原理,并阐述国内外各种超导故障限流器的研究现状和前景。     

超导限流器研究与开发的最新进展

介绍了超导限流器的基本工作原理、技术特性、并详细介绍了饱和型、桥路型、电阻型、变压器型、混合型、三相电抗型、屏蔽型等7类超导限流器的结构及工作原理,综述了超导限流器的国内外发展状况,同时提出了超导限流器应用所持有的3个方面的研究课题。     

饱和铁心型超导限流器研究进展

采用高温超导体制作的超导限流器可以通过超导态-正常态转变实现限流。超导限流器根据其阻抗性质,可以分为电阻型和电感型两类,其中电感型超导限流器包括饱和铁心型、桥路型和屏蔽型三类。本文主要介绍了饱和铁心型超导限流器的研究进展和示范应用,并对其应用前景进行了展望。     

超导限流器基本概念和发展趋势

超导限流器是多年以来人们在超导电力技术领域的研究焦点之一,也是被认为最有可能率先实现工业化应用的超导电力设备。本文在介绍超导限流器的基本概念、组成要素和功能特点的基础上,讨论了超导限流器设计和应用相关的一些重要技术参数和性能指标。文章还较系统地分析了电阻型和饱和铁心型两种目前发展水平较高的超导限流器的工作原理和应用情况,并比较了两者的优缺点。随着性能的进一步完善,可靠性和可用性的进一步提高,超导限流器有可能成为理想的电网短路故障限流装置。作者期待在不远的将来超导限流器会在各种电网中得到广泛的应用,并由此推动电网的深刻技术革命。     

超导储能和超导限流器在电力系统应用中的比较

介绍了超导储能和超导限流器的发展现状和研究进程。针对它们在电力系统的应用情况,从稳定效果和控制方法方面比较了两者的优劣。超导储能和超导限流器都能有效地抑制电力系统功率振荡,其中,超导储能系统的控制复杂程度要高于超导限流器,但超导储能系统对电力系统的稳定效果要优于故障限流器。     

超导故障限流器的应用研究新进展

在对原有超导限流器分类的基础上，论述了超导限流器在电力系统应用的最新进展及国内外的工程情况。着重介绍了电阻型、桥路型、桥路串阻型及全控桥型等几种具有较高应用价值的超导故障限流器的原理及特点，并对限流储能相结合的超导设备原理进行了探讨。最后，指出了超导限流器的未来发展趋势及面临的若干问题。     

饱和铁心型高温超导故障限流器数学模型的分析与参数设计

首先对各种类型高温超导故障限流器(HTSCFCL)的优缺点做了简要的介绍，说明了饱和铁心型限流器的独特优点；对其数学模型进行了分析，并在此基础上推导出了这种限流器系统参数的设计公式：利用这些公式设计了一个限流器系统，并用电磁暂态仿真程序EMTP对其限流效果进行了验证和分析，结果证明推导出的公式是正确的，可以作为设计这种限流器系统的参考依据。     

电阻型超导限流器仿真模型及其对10 kV配电网的影响

在对电阻型超导限流器失超机理及失超过程进行深入分析的基础上,利用PSCAD仿真软件搭建了电阻型超导限流器的自定义模型,并通过仿真该模型的电阻、电流和温度曲线验证自定义超导限流器模型的正确性。对超导限流器与继电保护装置的配合问题进行了初探。理论分析及该模型的实例验证表明,模型较全面地呈现了限流器真实的工作状态。将其投入10 kV配电网中的仿真结果表明,超导限流器不仅对系统短路电流有显著的限制作用,同时还有利于改善非故障馈线的供电电压质量。为了与继保装置配合,选择最优的超导限流器参数将对限流器的挂网运行有重要参考价值。     

基于空心超导变压器的可控阻抗型限流器试验

可控阻抗型超导限流器是一种新型的故障限流器,它由空心超导变压器和脉宽调制（PWM）变流器组成。系统正常运行时,变流器的输出电流与系统电流满足一定关系,使得超导变压器一次侧两端电压被补偿为0,限流器对系统无影响。当发生短路故障时,通过控制变流器输出电流的幅度和相位来调节限流器等效接入系统的阻抗,进而实现限流目的。为检验该限流器的有效性及空心超导变压器的可行性,进行了小型样机的试验研究。试验结果与理论分析相符,这对下一步开展可控阻抗型超导限流器在实际电力系统中的应用有重要指导意义。     

高温超导直流限流器的研究与应用综述

实现快速有效的故障限流是直流系统控制保护的关键技术之一,利用超导特性研制的超导直流限流器具有理想的限流性能,近年来得到广泛研究和持续发展.以超导模块呈现的限流效果为依据,归纳了现有高温超导直流限流器的主要类别和工作原理,阐述了超导材料对超导限流器限流性能和适用性的影响,梳理了超导限流器在直流系统中的接入方案,并结合超导直流限流器、换流器和直流断路器的配合关系,提炼了直流系统对配置超导直流限流器的性能要求,总结了超导直流限流器的演变规律,并指出其未来的应用趋势.     

超导限流器引入配电系统后的短路行为仿真

借助EMTP对10 kV配电系统中引入超导限流器的短路行为进行了仿真。给出了超导限流器的数学模型,着重分析了超导限流器限流电阻和故障检测时间对短路电流峰值、非故障线电压、超导限流器上的电压的影响。仿真结果表明, 增大限流电阻可以显著降低短路电流的峰值,并有利于维持非故障线的电压,但限流器上的电压也会增加。故障检测时间是影响超导限流器性能的关键参数,快速故障检测对提高超导限流器的性能、降低开关开断后的恢复电压非常有利。     

超导故障限流器的电力应用研究进展

从限制电力系统短路电流出发,介绍了一种全新的超导限流技术,分析了超导故障限流器的限流原理和特性详细介绍了６种类型的超导故障限流器结构及其工作原理,并阐述了国内外各种超导故障限流器的研究现状和前景。     

不失超型SFCL特性仿真分析

对不失超型SFCL限流时的线路电路变化曲线进行了理论分析和仿真计算，研究了其对节点测量阻抗和线路电流谐波特性的影响，并就动作电流对其特性的影响进行了详细分析。仿真计算结果表明，不失超型SFCL的阻抗虽然随着线路电流周期性变化，但对线路电流谐波特性的影响不大，完全可用于电力系统，它对节点测量阻抗的影响与其动作电流有直接关系。     

Effects of a flux-coupling type superconducting fault current limiter on the surge current caused by closed-loop operation in a 10 kV distribution network

Due to the continually expansion in size of electricity distribution networks, the demand for the reliability of power supply is on the increase, and in the case of transferring load, a closed-loop operation is usually needed. However, in the course of the closed-loop operation, a larger surge current may be induced, and this current can cause the equipped over-current protection take action incorrectly. In this paper, a flux-coupling type superconducting fault current limiter (SFCL) is suggested to suppress the surge current caused by the closed-loop operation. The structure and principle of the suggested SFCL are introduced, and considering the SFCL′s current-limiting impedance, the mathematical process for calculation of the surge current is presented. Furthermore, according to the simulation analysis of a practical 10 kV power distribution network integrated with the SFCL, the surge current′s dynamic characteristics and the SFCL′s performance behaviors are both assessed. From the demonstrated results, the SFCL′s positive effects on reducing the surge current and improving the system′s robustness against the closed-loop operation can be verified. At the last of the paper, a few technical discussions regarding the SFCL′s engineering application are conducted, and some useful conclusions related to the practicability of experimentally building the SFCL are obtained. PACS codes: 85.25.Am; 84.30.Jc.     

Bridge-type superconducting fault current limiter effect on distance relay characteristics

The growth of the electrical energy generation and the increased interconnection of networks lead to higher fault current levels. The superconducting fault current limiter (SFCL) offers a solution to these problems with many significant advantages. The bridge-type SFCL can limit the fault current without any delay and smooth the surge current waveform. The application of SFCLs in networks can affect the protection system. In this paper, the impact of the bridge-type SFCL on the apparent impedance of the distance relay is studied. The analytical and simulation studies are presented for phase to ground and phase to phase faults, to show the impact of the bridge-type SFCL on the performance of the distance relay and its characteristics.     

Case study of HTS resistive superconducting fault current limiter in electrical distribution systems

As electric power systems grow and become more interconnected, the fault current levels increase. Superconducting fault current limiters (SFCL) can limit the prospective short-circuit currents to lower levels, so that the underrated switchgears can be operated safely. In order to introduce SFCL into the electric power system, we need a way to conveniently predict the limiting characteristics in a given situation. We have developed an Electromagnetic Transient Program (EMTP) model of high temperature resistive type SFCL based on the electric field (E)–current density (J) characteristic of the superconductor. The SFCL in series with a circuit breaker could be practically used in electrical distribution systems. Case studies of EMTP simulations show that the SFCL cannot only limit the fault current to an acceptable value, but also reduce voltage decrease and the rise rate of the transient recovery voltage. In order to ensure the safe and proper usage of SFCL, some future considerations on the interaction between SFCL and power systems are presented as well.     

饱和铁心型超导限流器对电力系统保护的影响

作为超导技术最典型的应用方案超导限流器（SFCL）能改善短路电流随系统规模扩大而快速增长的严峻情况,保障电网的稳定以及电气设备的安全,但同时对继电保护装置的正常运行也带来了影响。本文首先简要介绍了饱和铁心型超导限流器的结构和工作原理,之后详细分析了在电力系统中加装SFCL后对电流保护、距离保护、零序电流保护和纵联差动保护造成的影响,并在此基础上提出修改保护的整定值以及提高对SFCL的设计要求等解决办法以消除其对上述保护的影响,为SFCL在电力系统中的实际应用提供了参考。     

电阻型超导限流器失超电阻测量方法

针对安装于高压柔性直流电网中的电阻型超导限流器的失超电阻难以测量的问题,提出一种适用于高电压等级下超导限流器的失超电阻间接计算方法。该方法利用超导限流器样机失超电阻易于测量、对试验环境要求相对较低的特点,通过超导限流器失超电阻和其常温电阻之间存在的比例关系,基于热等效原理对超导限流器样机进行交流冲击试验,进而获得样机的失超电阻值;最后通过推算得到了超导限流器的失超电阻值。通过与仿真模型仿真值的对比证明了计算结果的准确性。     

直流电网中超导限流器与高压直流断路器的协调配合方法

为缓和直流电网中直流断路器(DCCB)的最大切除时间和切断故障电流大小之间的矛盾,研究超导限流器(SFCL)抑制直流故障电流的方法,提出一种SFCL与DCCB的协调配合方案。分析了不同阻值SFCL的限流特性,并针对超导体并联电阻值、限流电抗值等影响因素进行了比较,在此基础上提出了SFCL与DCCB的时序配合条件。在PSCAD/EMTDC中搭建了含SFCL的5端直流电网测试模型,仿真结果验证了SFCL的故障限流特性,通过合理选择SFCL参数与限流电抗器值可以有效抑制故障电流值,减少DCCB中耗能支路耗散的能量,加速故障隔离过程。