三相电抗器型超导限流器的应用与优化

三相电抗器型超导限流器由三个同匝数的超导绕组绕在单一铁心上组成，正常工作时阻抗为零。当发生接地短路时，三相电抗器型超导限流器相当于一个大电感，若该电感的电抗足以将故障电流限制到超导线圈的临界电流以内，等效阻抗就是该电抗，否则，线圈失超，等效阻抗的实部为线圈正常态电阻，虚部为电抗。当发生三相或两相短路时，电路电流急剧上升，超导线圈超导体会在微秒时间内失超，超导线圈转变为普通线圈，等效阻抗等于超导线圈正常态电阻值。图6.17是将三相电抗器型超导限流器（点画线内所示）接入电网的示意图。

图中Z_line为线路阻抗，U_A、U_B、U_C分别为三相电压，I_a、I_b、I_c分别为三相电流。

三相电抗器型超导限流器在各种运行状况下所表现出的阻抗特性均不相同，设每相超导线圈的匝数N，线圈超导态的电阻R_s（近似为零），正常态的电阻R_n，超导限流器的等效阻抗Z_eq，铁心的截面积S，磁路路径长度l（这里是环的平均周长），铁心的磁导率_μ。

图6.17　三相电抗器型超导限流器的电路图

正常工作时，三相电流对称，有

I_a+I_b+I_c=0（6-49）

铁心中的磁通势为(www.xing528.com)

∑F_m=NI_a+NI_b+NI_c=0（6-50）

则铁心内的磁通量为

∑f=BS=μHS=μS∑F_m/l（6-51）

式中，B为磁感应强度，H为磁场强度。于是，各相在绕组上的电压降U_F为

因此，超导限流器上没有电压降，即等效阻抗Z_eq为零，它对系统无影响。

下面分析三相电抗器型超导限流器在不同故障状态下其铁心内的磁通变化及相应的阻抗公式，并将其与传统电抗器型限流器进行对比。