一、引言：

　　近年來，電力系統(tǒng)容量逐年增加，電網(wǎng)短路電流也隨之增大，目前已成為制約電網(wǎng)運行和發(fā)展的重要因素。傳統(tǒng)的機械型斷路器速度慢，維修量大。超導故障限流器的開發(fā)和研制，開辟了提高交流輸電線和輸電網(wǎng)運行整體控制能力和水平的技術(shù)渠道，為智能電網(wǎng)中，超高壓與特高壓輸電性能的革新改造指出了方向。

       二、超導故障限流器(SFCL)概述：

　　超導限流器是利用超導材料的超導態(tài)-正常態(tài)(S-N)轉(zhuǎn)變特性及一些輔助部件，在線路出現(xiàn)故障時產(chǎn)生一個適當?shù)淖杩箒韺崿F(xiàn)限流。當故障線路被斷開或故障消失后，限流器自動復位。

       三、超導故障限流器種類

　　目前，SFCL已經(jīng)有許多類型，下面介紹主要的兩大類：

　　1、基于超導態(tài)/正常態(tài)轉(zhuǎn)換特性的SFCL

　　利用超導體超導態(tài)/正常態(tài)(S/N)轉(zhuǎn)換特性，已研制出各種類型的SFCL。其中，電阻型SFCL因結(jié)構(gòu)簡單、容易實現(xiàn)而備受關(guān)注。下面以電阻型SFCL為代表來說明其結(jié)構(gòu)和特點。

　　電阻型SFCL是由低交流損耗的極細絲超導電纜無感繞制的觸發(fā)線圈及并聯(lián)的限制線圈組成。正常運行時，觸發(fā)線圈處于超導態(tài)，由其交流損耗和漏感決定的阻抗很小，線路電流全部通過觸發(fā)線圈。故障狀態(tài)下，短路電流很快超過觸發(fā)線圈的臨界電流，觸發(fā)線圈變?yōu)槌B(tài)，出現(xiàn)非線性高電阻，電流被轉(zhuǎn)換到限制線圈中去，從而限制了故障電流。

　　電阻型SFCL的主要不足是：超導線圈一旦失超后，恢復時間很長，大約需要10s。如果安裝于輸電線路上，則無法滿足電力系統(tǒng)自動重合閘的需要，因此在實際應用中往往要采用2套SFCL。

　　2、基于電力電子技術(shù)的SFCL

　　結(jié)合電力電子技術(shù)的發(fā)展，不斷有新的限流方案提出，同時對限流器在電網(wǎng)中的應用提出了新的要求，不僅希望能夠限制故障電流，減小對電力設(shè)備的沖擊，亦希望能提高電能質(zhì)量及輸電線路的傳輸容量，并且具有一定的無功補償能力。介紹如下幾種類型。

　　(1)橋路型SFCL

　　橋路型SFCL主要由二極管橋路、超導線圈HTS、偏壓源等組成。系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行時，4個二極管全部導通，限流器對系統(tǒng)不表現(xiàn)出任何阻抗;一旦系統(tǒng)發(fā)生短路故障，線路電流急劇上升，大于HTS中的直流感應電流時，HTS的大電感就要投入到系統(tǒng)中抑制短路電流;短路故障清除后，HTS的電流從故障電流峰值逐漸衰減到穩(wěn)態(tài)值。

　　橋路型SFCL能夠限制故障電流峰值，并根據(jù)限流線圈電感大小的不同，在故障發(fā)生后限制短路電流的時間也不同;通過高溫HTS的電流是直流，不存在正常狀態(tài)下的交流損耗問題;由于不存在高溫超導體的失超問題，因此可以配合線路重合閘使用。

       (2)串阻型橋路SFCL

　　串阻型橋路SFCL是在原有橋路SFCL基礎(chǔ)上改進得到的。

　　在原拓撲結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，增加了并聯(lián)偏壓源支路、限流電阻R及門極可關(guān)斷晶閘管(GTO)開關(guān)。串阻型橋路SFCL較橋路SFCL具有更好的動作特性，不僅能夠抑制故障電流峰值，而且能抑制故障電流的穩(wěn)態(tài)值;另外，限流電阻的存在使得HTS電感不必設(shè)計得很大，節(jié)省了昂貴的超導材料。接入電網(wǎng)的方式可以采用3個單相串阻型橋路SFCL，或者通過3個連接變壓器接入。

　　(3)全控橋路SFCL

　　全控橋路SFCL用晶閘管橋臂取代二極管橋臂，使這種限流器具有了FACTS(柔性交流輸電系統(tǒng))功能。

　　當控制晶閘管在不同觸發(fā)角觸發(fā)時，限流器在限制短路電流時所表現(xiàn)的等值電感不同。等值電感與觸發(fā)角的關(guān)系為：當觸發(fā)角為0時，故障時的限流電感即HTS的電感;當觸發(fā)角為π/2時，限流器限流的等值電感為無窮大，此時相當于斷路器。

　　全控橋路SFCL通過對晶閘管觸發(fā)角的控制，可以靈活控制故障時串入線路的阻抗的大小，在正常運行時又能起到調(diào)節(jié)潮流的作用。它的缺點是引入大量諧波，并且需要故障檢測裝置。

　　(4)限流-儲能相結(jié)合的超導設(shè)備

　　超導儲能與電力電子換流器相結(jié)合，快速吸收和釋放能量，能夠補償及屏蔽瞬時電壓擾動、電壓波動、頻率波動及電壓諧波等，保證對負載的高質(zhì)量供電。若限流和儲能的功能結(jié)合起來，在系統(tǒng)發(fā)生故障時起到限流作用，在正常運行時用來改善電能質(zhì)量，將會取得事半功倍的效果。限流儲能是一個全新的概念，尚有諸多問題需要解決。

       四、我國故障限流技術(shù)的發(fā)展前景和建議

　　我國對故障限流技術(shù)的研究起步并不晚，但從實用化程度看，和國際先進水平還有一定的差距。在此提出幾點建議：第一：研究單位、生產(chǎn)廠家與用戶通力合作，避免研究和生產(chǎn)各自為戰(zhàn)，缺乏全面部署，重復開發(fā)，應集中力量實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化;第二：制定長遠計劃。目前的研究僅限于某個工程、某個項目或裝置的開發(fā)、研制。應納入國家長遠建設(shè)和科技發(fā)展規(guī)劃中;第三：廣籌資金。我國財力有限，但國家、部門、企業(yè)、用戶要通力合作，廣泛籌集資金，保證必要的研究經(jīng)費。科技的發(fā)展日新月異，我國建設(shè)社會主義市場經(jīng)濟，為企業(yè)和科技人員提供了創(chuàng)新、競爭和合作的良好機遇，誰抓住了機遇，誰就能取勝。

       參考文獻：

       [1] 故障限流器技術(shù)國內(nèi)外研究，2009.12.24，機電之家。

       [2] 葉 鶯，肖立業(yè)，超導故障限流器的應用研究新進展[J]，電力系統(tǒng)自動化，2005年第29

卷，第13期。