PDF《基于 MgB》

首先测量未引入电阻型SFCL时的短路电流, 峰值近

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0 A.由 于线路中 的电阻箱提供的主要是系统阻性成分, 系统阻抗远 大于系统感抗, 因此短路电流几乎没有冲击过程( 见 附录 F图F1).随后将限流器串接到线路中, 保持 电源电压、 合闸角和试验温度不变, 控制模拟系统再 次短路, 测量流过限流器的电流和其两端的电压信 号, 限流器的试验和仿真图如图3所示. 图3 S F C L限流特性 F i g .

3 C u r r e n t l i m i t i n gc h a r a c t e r i s t i c so f t h eS F C L 由图3可知, 小体积电阻型 S F C L 具有较好的 限流效果, S F C L在1 / 4周期内即投入使用, 有效地 将系统短路电流的第1个半周期峰值从2

4 0A 限制 到1

3 5A, 短路限流百分比达到

4 4% 以上, 限流效 果明显.且引入S F C L后, 随着短路时间的增加, 短 路电流进一步减小, S F C L两端电压进一步增大, 限 流效果更大. 将测量波形和仿真波形对比发现, 在第1个半 周期内, 仿真波形和测量波形较为一致, 均在1

3 5A 左右.随着短路时间的增长, 仿真的限流效果更为 明显, 5个周期后, 仿真的电流峰值为8 7A, 而实际 测量的电流峰值为9 2A.这主要是由于仿真采用 的是绝热的一维热传导模型, 忽略了限流过程中的 环境温度对限流绕组的热传导而 引起的.在实验 中, 随着短路时间的增长, 冷却环境传递到限流绕组 的冷量随着增加, 导致绕组的实际温度及失超长度 要比仿真的小, 限流性能比仿真的差. 由图3 ( a ) 可知, 在电流过零点附近会发生电流 和电压波形畸变, 瞬时的电压突然增大, 而电流突然 降低, 这主要是受到超导线材的铁包套的影响.线 材采用不锈钢包套, 具有较强的硬磁特性, 系统短路 的电流变化较大, 在线材包套上存在一定的磁滞效 应, 导致试验波形存在一定的畸变.因此在工程应 用中, 需要改进包套材料来消除这种畸变. 进一步观察电阻型 S F C L 绕组上的仿真温度、 分段电阻和总电阻变化规律( 如图4所示) , 可知短 路后第1个半周期峰值时超导绕组的失超长度仅达 到0.

6 1m, 远小于电阻型 S F C L 所用线材的总长度 ―

8 0

1 ―

2 0

1 4,

3 8 (

1 4 ) 8.

8 m, 电阻型SFCL失超的总电阻为0.

0 4

4 Ω. 5个周期后, 绕组的失超总长度达到了1.

1 2m, 也远 小于线材的总长度8.

8 m, 电阻型 S F C L 的总电阻 达到了0. 1Ω, 均未完全失超. 图4 电阻型S F C L的温度、 失超长度和失超电阻 F i g .

4 T e m p e r a t u r e , q u e n c hl e n g t ha n dr e s i s t a n c e o f r e s i s t i v e G t y p eS F C L 由式(

5 ) 可知, 绕组的临界电流随着温度的升高 而降低, 超导限流元件通过杜瓦内的温度梯度冷却, 限流元件的顶端温度比底端温度高, 导致限流元件 的顶端绕组的临界电流较低.当电流达到顶端绕组 的临界电流时, 顶端绕组失超, 底端绕组仍然处于超 导状态.随着短路时间的增加, 失超绕组产生焦耳 热, 焦耳热沿着绕组向底端绕组传递, 超导绕组的失 超长度增加, 限流元件的总阻值也会越来越大, 且增 大的速度也较快.然而, 在实际电力系统中, 由于暂 态分量的作用, 短路电流在第1个半周期非常大( 最 大可达到短路电流峰值的2倍) , 而限流器由于局部 失超的原因, 第1个半周期时限流器的失超电阻最 小( 见图4) , 从而减........