超导限流装置的研究

论文摘要

随着电网的迅速扩张,电网的容量逐年增大,短路电流水平迅速增大。传统的断路器由于工艺问题,容量渐渐不能满足电力系统的需求,而常规的限流设备,如空芯电抗器、热敏电阻等,会给系统正常运行带来负面影响。随着超导材料的发展,超导限流器的研制为限流措施带来新的曙光。超导材料是一种理想的限流材料,它在超导态阻抗为零,转变为正常态表现为高阻抗。利用超导材料制作的限流器在系统正常运行时,对系统无影响,若发生短路故障,超导限流器阻抗迅速增大,限制短路电流。本文首先介绍了超导的两个特性,即零电阻特性和迈斯纳效应,详细的阐述了各种超导限流器的结构和工作原理,并在理论上建立了各种超导限流器的数学模型,计算其在系统正常工作和处于短路状况时的阻抗值,并在次基础上分析了各种超导限流器的优缺点。其次,本文对现阶段桥路型超导限流器进行了详细的研究。介绍了电阻投切型、混合型、有源型桥路超导限流器的工作原理,并对它们的限流过程进行了详细的分析,建立其在系统中运行的数学模型,通过仿真研究其限流效果,在此基础上分析了三种桥路超导限流器的优缺点。再次,本文根据前面分析现阶段桥路型超导限流器优缺点,提出了一种新型桥路超导限流器的工作原理,并对其限流过程进行分析,计算了限流器各元件在限流过程中的电流变化。对新型超导限流器进行初步设计,包括限流变压器的设计,超导绕组骨架的设计,直流电源的设计,控制电路的设计；研究了直流电源对超导限流器限流效果的影响。最后,本文对PSCAD/EMTDC的功能进行了简单介绍,并结合35kV输电线路系统搭建输电系统短路模型,计算相关参数,仿真研究了新型超导限流器的限流效果,并通过比较电流抑制比验证新型超导限流器的优势。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 短路的分类及危害
• 1.3 故障限流技术的措施
• 1.4 超导限流器的研究现状
• 1.5 本章小结
• 2 超导限流器的基础
• 2.1 超导的特性
• 2.2 超导限流器的分类与原理
• 2.2.1 超导限流器的分类
• 2.2.2 超导限流器的原理和等值感抗计算
• 2.3 超导限流器的优缺点分析
• 2.4 本章小结
• 3 常规超导限流器的原理与仿真
• 3.1 电阻投切型超导限流器
• 3.1.1 电阻投切型超导限流器的工作原理
• 3.1.2 电阻投切型超导限流器限流仿真及其参数影响
• 3.1.3 电阻投切型超导限流器的优缺点分析
• 3.2 混合型超导限流器
• 3.2.1 混合型超导限流器的工作原理
• 3.2.2 混合型超导限流器限流仿真及其参数影响
• 3.2.3 混合型超导限流器优缺点分析
• 3.3 有源型超导限流器
• 3.3.1 有源型超导限流器的工作原理
• 3.3.2 有源型超导限流器限流仿真及其参数影响
• 3.3.3 有源型超导限流器优缺点分析
• 3.4 本章小结
• 4 新型超导限流器的设计
• 4.1 新型超导限流器的原理图及其工作原理
• 4.2 限流变压器的工作原理及其超导绕组骨架设计
• 4.2.1 限流变压器的工作原理
• 4.2.2 限流变压器的超导绕组骨架的设计
• 4.3 直流电源的设计
• 4.3.1 直流电源对限流效果的影响
• 4.3.2 直流电源的原理
• 4.4 控制电路的设计
• 4.5 本章小结
• 5 新型超导限流器的应用与仿真
• 5.1 供电系统示意图
• 5.2 PSCAD/EMTDC仿真软件简介
• 5.3 输电线路模型建立
• 5.3.1 变压器建模
• 5.3.2 输电线建模
• 5.3.3 相关参数计算
• 5.4 仿真结果及分析
• 5.4.1 仿真结果
• 5.4.2 仿真结果分析
• 5.4.3 参数影响
• 5.5 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 论文结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 索引
• 作者简历
• 学位论文数据集