【正文】 equivalents, simulink simulated the current waves of load ,superconducting coil and diode in SFCL system and traditional limiter system under the same system structure during normal and fault states， concluded the normal and fault characteristics of classic SFCL with a diode bridge. I believe following the Flexible AC Transmissiontechnology, superconducting technology and the bination of power electronic technology, the application research of SFCL in distribution power grid will bee the 21st century one of the frontier for the development of grid technology. KEY WORDS: SFCL,Bridge, Short Current， Simulation華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 目 錄 摘 要 ............................................................ I ABSTRACT........................................................... II 第 1 章 緒論 ......................................................... 3 研究背景與意義 .......................................... 3 電力系統(tǒng)故障綜述 ........................................ 4 電力系統(tǒng)故障類型及危 害 ............................ 4 保護(hù)實(shí)現(xiàn) .......................................... 6 限制短路電流 ............................................ 6 改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ...................................... 7 選擇適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行方式 ................................ 7 采用高阻抗設(shè)備 .................................... 7 裝設(shè)電抗器 ........................................ 7 采用其他設(shè)備限制短路電流 .......................... 8 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .......................................... 8 本論文工作概要 ......................................... 10 第 2 章 高溫超導(dǎo)故障限流器工作原理 .................................. 12 超導(dǎo)體的基本電磁特性 ................................... 12 零電阻效應(yīng) ....................................... 12 完全抗磁性效應(yīng)（ Meissner 效應(yīng)） .................. 12 各類超導(dǎo)故障限流器的工作原理 ........................... 14 電阻型 SFCL ...................................... 14 混合型 SFCL ...................................... 14 變壓器型（感應(yīng)型） SFCL .......................... 15 磁屏蔽型 SFCL .................................... 16 橋路型 SFCL ...................................... 16 飽和鐵芯電抗器型 SFCL............................. 17 三相電抗器型 SFCL................................ 17 各種超導(dǎo)故障限流器的特點(diǎn)比較 ........................... 18 第 3 章 橋路式 SFCL 仿真研究 ......................................... 20 研究背景和意義 ........................................ 20 橋路型 SFCL 拓?fù)浼胺抡娣治?.............................. 20 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 拓?fù)浞治觯?....................................... 20 模型的假設(shè)與等效條件： ........................... 21 模型的建立： ..................................... 22 穩(wěn)態(tài)仿真： ....................................... 23 故障態(tài)仿真： ..................................... 24 波形分析： ....................................... 26 限流效果分析 ........................................... 26 結(jié)論 ................................................... 27 第 4 章 結(jié)論與展望 .................................................. 29 結(jié)論 ................................................... 29 展望 ................................................... 29 參考文獻(xiàn) ........................................................... 31 致 謝 ........................................................... 32 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第 1 章 緒論 研究背景與意義 經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的不斷發(fā)展，使電力系統(tǒng)通過自身的擴(kuò)容和網(wǎng)際的互聯(lián)逐漸擴(kuò)大規(guī)模：從而輸、配電系統(tǒng)的短路功率和短路電流隨之增大，這將對系統(tǒng)的穩(wěn)定及其安全造成威脅。相信 隨著柔性交流輸電(Flexible AC Transmission System)技術(shù)的發(fā)展 ， 超導(dǎo)技術(shù)與電力電子技術(shù)相結(jié)合 ，SFCL 在輸配電網(wǎng)的應(yīng)用研究 必將 成為 21 世紀(jì)電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的前沿課題之一 ?；谶@些問題，我們提出了超導(dǎo)故障限流器 (Superconducting Fault Current Limiter)這一新型設(shè)備，將其接入電力系統(tǒng)中，當(dāng)系統(tǒng)正常工作時，它處于超導(dǎo)態(tài)，電能損耗小，對電力系統(tǒng)正常運(yùn)行無影響；一旦電網(wǎng)發(fā)生故障， SFCL 失超，能夠在線路中產(chǎn)生大阻抗，快速有效地限制故障電流，是一種非常理想的限流裝置。華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 摘 要 電力系統(tǒng)容量增加的同時，電氣連接也變得更加緊密，不斷增大的電網(wǎng)短路電流，將可能超過斷路器的額定開斷容量，使得斷路器不能正常動作。傳統(tǒng)限制短路電流的方法是加裝限流電抗器，但這將給正常運(yùn)行的系統(tǒng)帶來電壓降和功率損耗，且限流容量不足的問題也亟待解決。 本文以電力系統(tǒng)的短路故障為切入點(diǎn)，簡要闡述了短路故障的成因、形式、危害及保護(hù)，基于此引出研究背景和意義，繼而提出限制短路電流的一種新型有效手段 —— 裝設(shè)超導(dǎo)故障限流器（ SFCL），詳細(xì)闡明各類 SFCL 的結(jié)構(gòu)、原理、優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用，尤其通過 Matlab 的 Simulink 平臺模擬橋路式 SFCL,得出穩(wěn)態(tài)與故障態(tài)波形；并在故障態(tài)的條件下與傳統(tǒng)限流器進(jìn)行仿真比較，分析了橋路式SFCL 與傳統(tǒng)限流器在正常與故障情況下線路、超導(dǎo)線圈與二極管流過 的電流波形，歸納了經(jīng)典橋路式 SFCL 的穩(wěn)態(tài)和故障態(tài)工作特性。 關(guān)鍵詞： 超導(dǎo)故障限流器（ SFCL） ，橋路型，短路電流，建模仿真 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II ABSTRACT As electric power systems grow and bee much more interconnected, the constantly rising fault current levels of power grid may exceed the available circuit breaker interruption ratings which makes the breaker easily get fault. Traditionally, to alleviate the cost of replacements of switchgears and buses, large resistors or series reactors have been used to limit the short circuit currents, so that the underrated switchgears can be operated safely. Unfortunately, resistors or reactors can cause power losses and voltage drop under normal operating conditions,as well as its unaffordable capacity,which are eager to be worked out. Based on these problems, we put forward the Superconducting Fault Current Limiter, a new device, the access in the power system, when the system is running normally, it is in the superconducting state, small power loss, which influence the normal operation of power system tinily。為提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性與可靠性，通常考慮從電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)運(yùn)行方式和設(shè)備三個方面進(jìn)行改進(jìn)?；诖?，我們提出超導(dǎo)故障限流器 (Superconducting Fault Current Limiter)這一新型設(shè)備，把它接入線路，系統(tǒng)正常運(yùn)行時，它處于超導(dǎo)態(tài)，損耗小，對電力系統(tǒng)正常運(yùn)行無影響；一旦電網(wǎng)發(fā)生故障， SFCL 失超，可以瞬間產(chǎn)生大阻抗串入線路，有效地限制故障電流，是一種理想的限流裝置，其： 1)能在高壓下運(yùn)行； 2)響應(yīng)時間快、可靠性高，從國外研制的樣機(jī)測試和運(yùn)行情況的報(bào)導(dǎo)來看，若發(fā)生短路故障，它能在100 微秒內(nèi)起作用，并在 3 個周波內(nèi)：將短路電流從額 定電流的 7 倍限制到 4 倍；而沒有安裝 SCFCL 時的短路電流一般都在 10 倍以上； (3)集檢測、觸發(fā)和限流于一體； (4)在正常運(yùn)行時可通過大電流而只呈現(xiàn)很小的阻抗甚至零阻抗，只在短路故障時呈現(xiàn)大阻抗，因而其限流效果非常明顯。 20