上述有偏置源型二极管桥路型超导限流器,在故障发生的瞬间将超导线圈接入电路,利用超导线圈的电感限定故障电流,但由于电感是储能元件,在直流电路中,它只能抑制故障电流上升的速率及故障电流的瞬时峰值,不能限制故障电流的稳态值。在该类型超导限流器的基础上,引入辅助电阻R,利用电感和电阻结合进行限流则既可以抑制故障电流的上升速率,也可以降低故障电流的稳态值,这种类型限流器称为电阻辅助型超导限流器,其工作原理如图6.2所示,其中超导线圈LSC与限流辅助电阻R及其投切开关管S组成的并联电路串联。
正常态时,开关管S导通,与之并联的辅助电阻R被短路,二极管VD1、VD3和VD2、VD4分别处于正偏或续流状态而导通。故障发生后,超导线圈LSC自动串入电路来抑制故障电流的上升。当系统检测到故障后,控制开关管S断开,辅助电阻R串入电路和超导线圈LSC一起限流。
从具体限流过程来看,当故障电流瞬时值增大到和电感电流的瞬时值相等时,线路电流峰值的上升趋势首先被超导电感所限制,而周期性的线路电流的稳态值在限流电阻串入后被限流电阻和限流电感共同限制。这样避免了普通桥式高温超导限流器故障后短路电流持续增加的问题,更加有利于系统延时切断短路电流。
需要指出的是,开关管S是通过控制器实现通断的,采用不同的故障判定方法、不同故障电流判定阈值,可以产生不同的控制效果,对故障线路产生不同的限流作用。
电阻辅助型桥式超导限流器的主要优点在于既限制故障电流暂态峰值,又限制故障电流的稳态值。辅助限流电阻的投入,延长了超导限流器的有效限流时间,和可控桥路型超导限流器相比,减少了被控制开关管的个数、降低了限流器的制造成本和控制难度。和失超型高温超导限流器相比,故障电流主要消耗在限流电阻上,大大降低了对制冷系统的功率要求。(www.xing528.com)
由于电阻辅助型桥式超导限流器同时采用了超导体和常规导体限流,为避免常规导体在限流过程中产生的热量对超导体的低温工作环境产生影响,电阻辅助型桥式超导限流器对装置的散热要求较高,从而增加了设计难度[2]。
图6.2 电阻辅助型超导限流器原理图
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