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51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。ABSTRACT50Title:SimulationAnalysisofDCCoreandBridgeHighTemperatureSuperconductingFaultCurrentLimiterABSTRACTShort-circuitfaulthasbeenabottleneckproblemforpowersystemprotection.Itisnecessarytodevelopadevicetolimitshort-circuitcurrentandimprovepowersystemreliability.DirectCurrent(DC)superconductingfaultcurrentlimiter(SFCL)isconsideredasamoreeffectivedevicetolimittheshort-circuitcurrent.FirstlytherecentprogressofstudyofDCpowersystemprotectionequipmentisreviewed.ADCcoresuperconductingfaultcurrentlimiterispresented.ThedesignandanalysismethodologyoftheFCLhasbeendeveloped.Theinductanceofthewindingwhichisconnectedwithsystemislittleatnormaloperation.Howeverwhentheshort-circuitfaultoccurstheFCLmayprovidelargeinductancetoreducethefaultcurrent.ThecoreofFCLismadeofSoftmagneticcomposites(SMC)toextendthecurrentlimitingtime.UsingmagneticcircuitanalysissimulationcomputationandanalysisarecompletedsoastoevaluatetheDCSFCLperformance.TheinfluencesofdesignparameterssuchasMagneticMotiveForceofDCHTScoilsthediameterof