直流超导故障限流器方案设计及限流效果仿真分析-电力系统保护与控制.pdf

第 33卷 　第 6期 继 电器 Vo l. 33　No. 6 　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　 6 2005年 3月 16日 R ELA Y M ar. 16, 2005 直流超导故障限流器方案设计及限流效果仿真分析 王 晨 , 陈 磊 , 唐跃进 , 李敬东 , 程时杰 (华中科技大学超导电力科学技术研究与发展中心 ,湖北 武汉 430074) ( ) 摘要 : 为满足直流电力系统故障保护的需要 ,提出了一种新型直流超导故障限流器 SCDCFCL 的结构 ,介绍 了其工作原理 ,建立了数学模型 ,进行了两种不同直流源的 M atlab 仿真 。仿真结果证明系统正常运行时 ,该 型直流超导限流器对系统无影响;系统发生故障时 ,限流器的限流效果明显 。 关键词 : 超导 ; 　限流器 ; 　直流 ; 　短路 中图分类号 : TM 725; 　TM 471　　　文献标识码 : A 　　　文章编号 :(2005) 一个超导线圈接入负载线路中 ,另一个超导线圈上 0　引言 加与负载电流大小相等的偏置电流 。 直流电力系统因其位置布置灵活 、维护费用低 , 调速性能好而受到人们的青睐 。舰船 、飞机 、移动通 讯 、石油钻井平台等独立电力系统中都存在着大功 率直流电源 。在这些独立系统中 ,直流系统的故障 保护问题是影响整个系统安全运行的突出问题 。为 了解决舰船等系统运行所要求的高稳定性和可靠 性 ,必须发展直流系统保护装置 。 目前 ,人们主要采用直流断路器来对直流电力 系统进行故障保护 ,如一种带转换电路的交流断路 [ 1 ] 图 1　新型直流超导限流器电路 器保护装置 , 该装置可开断高压直流 ,但存在过 F ig. 1　N ew SCDCFCL circu it 电压和结构复杂的缺点 ,并且断路器还存在高损耗 、 体积大等缺点 。超导限流技术的发展成功克服了断 正常运行时两个超导线圈通过方向相反 、大小 路器和普通限流器的缺点 。超导限流器的反应速度 相等的电流 ,两个线圈产生的磁通相互抵消 ,铁芯中 快 、结构简单 、体积小的特点已经引起世界范围的广 磁通为零 ,限流器对系统无影响 ;发生短路故障时 , 泛关注 ,直流超导限流器将成为未来直流电力系统 负载回路的电流增大 ,短路电流将被超导线圈电感 保护装置的发展方向。日本 Seikei大学在 1990 年 限制 。 开发出可用于直流输 电故障保护的超导限流器样 该型限流器的等效电路如图 2 所示 ,超导线圈 机 [ 2 ] ,实验证明直流超导限流器可有效限制短路电 电阻为零 。由图 2 可知 ,系统正常运行时 ,控制偏置 源 E , 使得 i = i , 则 i = i - i = 0。超导限流器对 流 。本文提出一种新型直流超导故障限流器结构 , 2 2 1 m 1 2 通过建立其数学模型 ,进行数字仿真 ,证明该直流超 负载电路呈现低阻抗, 阻抗值很小, 限流器对系统运 导故障限流器具有明显的限流效果 ,并且正常状态