直流铁心型和桥路型高温超导故障限流器的仿真分析--硕士论文.doc

硕士学位论文

直流铁心型和桥路型高温超导故障限流器的
仿真分析

SimulationAnalysisofDCCoreandBridgeHighTemperatureSuperconductingFaultCurrentLimiter

西安交通大学硕士学位论文
摘要

论文题目：直流铁心型和桥路型高温超导故障限流器的仿真分析
摘要
短路故障一直是直流电力系统保护的瓶颈问题，需要研制有效的限流装置对短路故障电流加以限制，以保证发生短路故障时其他保护设备如直流断路器的安全动作，提高直流电力系统的可靠性。直流超导故障限流器被认为是目前较为有效的直流电路短路故障时限制电流装置。
本文首先研究了国内外直流系统保护装置的发展现状，分析设计了一种铁心型高温超导故障限流器，该限流器在系统正常工作时对供电系统影响很小，当短路故障发生时，它会很快表现为很大的阻抗来限制短路电流。为了尽量延长限流的时间，限流器的铁心采用软磁复合材料。采用磁路分析方法，对直流铁心型超导故障限流器的限流性能进行仿真计算，改变限流器的设计参数，研究其对限流器的性能和结构的影响。
其次基于三维有限元分析方法，对直流铁心型限流器中限流铜线圈的非线性电感进行精确计算，将其结果读入到MATLAB仿真程序中，对短路电流进行仿真计算，多次修改设计参数，寻求符合设计要求的限流器设计方案。
最后研究了一种桥路型超导故障限流器，该限流器主要由两个超导带材绕制的线圈异侧并联而成，线路正常工作时因其阻抗非常小而对电路影响很小，短路故障发生时限流器能表现为很大的阻抗从而限制短路电流的快速增加。针对某一交流电力系统，设计了超导线圈的具体结构尺寸，使用电路仿真计算软件PSpice对其限流情况进行了仿真分析，结果表明该限流器的限流效果明显。依据桥路型超导限流器的工作原理，设计了一种新型直流超导故障限流器。该限流器是两个空心超导线圈异侧并联，体积较小，使用电力暂态分析软件PSCAD对其限流情况进行仿真计算，限流效果良好。

ABSTRACT

Title:SimulationAnalysisofDCCoreandBridgeHighTemperatureSuperconductingFaultCurrentLimiter
ABSTRACT
HYPERLINK"javascript:showjdsw('jd_t','j_')"Short-circuitfaulthasbeenabottleneckproblemforHYPERLINK"http://dict.cnki.net/dict_result.aspx?searchword=%e7%94%b5%e5%8a%9b%e7%b3%bb%e7%bb%9f%e4%bf%9d%e6%8a%a4&tjType=sentence&style=&t=power+system+protection"powersystemprotection.Itisnecessarytodevelopadevicetolimitshort-circuitcurrentandimprovepowersystemreliability.DirectCurrent(DC)superconductingfaultcurrentlimiter(SFCL)isconsideredasamoreeffectivedevicetolimittheshort-circuitcurrent.

Firstly,therecentprogressofstudyofDCpowersystemHYPERLINK"javascript:showjdsw('jd_t','j_')"protectionequipmentisreviewed.ADCcoresuperconductingfaultcurrentlimiterispresented.ThedesignandanalysismethodologyoftheFCLhasbeendeveloped.Theinductanceofthewindingwhichisconnectedwithsystemislittleatnormaloperation.However,whentheshort-circuitfaultoccurs,theFCLmayprovidelargeinductancetoreducethefaultcurrent.ThecoreofFCLismadeofSoftmagneticcomposites(SMC)toextendthecurrentlimiti