空心超导变压器参数设计对可控阻抗型限流器性能的影响 influence of air-core superconducting transformer parameters on performances of controllable impedance type fault current limiter.pdfVIP

第29卷第6期 电力自动化设备 V01．29No．6 2009年6月 Jun．2009 o 空心超导变压器参数设计对可控阻抗型 限流器性能的影响 陈 磊，唐跃进，陈 楠，宋 萌，石 晶，程时杰 (华中科技大学超导电力科学研究与发展中心，湖北武汉430074) 摘要：介绍了可控阻抗型超导限流器的电路结构和工作原理．该限流器由空心超导变压器及PWM变流器 组成。故障发生后，通过变流器控制变压器二次侧注入电流的相位和幅值．进而调节限流器的等效阻抗．从 而实现抑制短路电流的目的。针对空心超导变压器参数设计对限流器工作性能的影响．以初始补偿电流、不 同工作模式下的限流阻抗以及变流器的功率传输为指标．进行了理论研究：以该型限流器在一个三相接地 系统的应用为例，利用Matlab建立仿真模型。分析了不同变压器参数下限流器工作性能的差别。仿真结果 与理论分析相符，得出如下结论：增大变压器一次侧自感有利于加强限流能力：增加变比会导致初始补偿电 流的上升：提高耦合系数有助于降低变流器的无功功率输出。 关键词：可控阻抗型超导限流器；空心超导变压器；参数设计；变比：耦合系数：功率传输 中图分类号：TM 26 471；TM 文献标识码：A 0引言 1理论研究 目前开发的各种故障电流限制器中．利用超导 可控阻抗型SFCL的电路结构如图1所示。它 技术的超导限流器(SFCL)具有损耗低、能自动触发、由空心超导变压器及PWM变流器组成．超导变压器 自动复位、可多次动作等特点．以其自身独特的优越 的一次侧线圈串联接人系统主回路中．二次侧线圈 性在限流技术领域中应用广泛…。 与PWM变流器相并联，厶和cd用来滤除变流器产 SFCL有2个主要发展方向：一是基于超导态／ 生的高次谐波。 常态的转换原理．利用超导体的失超特性实现短路 电流的抑制．其优势在于原理和结构都很简单。现研 究较多的是选用YBCO块材和薄膜的电阻型及磁屏 蔽型SFCLt2-4】：二是利用超导体高密度无阻载流能 力．与电力电子技术及现代控制理论相结合．此类限 流器的优势在于灵活可控．与FACTS技术相配合有 向多功能化发展的趋势．研究的代表是桥路型和有 源型SFCLf5-7]． 基于有源型SFCL的加压限流基本原理．并结合 前期开展的研究工作ts-9J。华中科技大学超导电力科 图l可控阻抗型SFCL的电路结构图 Circuitofcontrollable SFCL 学研究与发展中心提出了一种可控阻抗型SFCLtmo】。 Fig．1 impedance·type 通过对一台小型样机进行短路试验．限流机理的可 电源电压以、主回路电流J，以及变流器输出电 行性得到了有效验证…】。 流厶都会被实时检测。通过检测的电流数据来判断 本文研究了限流器拓扑结构中空心超导变压器 系统处于正常运行或是故障状态。 的参数设计对整个装置工作性能的影响．例如对初 基于空心超导变压器的等效电路(如图2所示， 始补偿电流、不同工作模式下的限流阻抗和变流器 的功率传输等性能指标的影响。首先进行了理论分 析．然后以可控阻抗型SFCL在一个三相接地系统 的应用为例．利用Matlab构建仿真模型．比较了不 同变压器参数下限流器工作性能的差别。 ●