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随着人们对电力需求的不断增长和对供电质量要求的不断提高,输、配电网规模日益扩大,电网互联程度越来越高,同时也导致短路容量和短路电流不断增大,过高的短路电流会严重威胁设备和人身安全。为将短路电流值限于开关设备的额定能力范围内,近些年出现了许多限制电网故障电流的技术和实验室模型样机,较理想的是超导故障电流限制器(Superconducting Fault Current Limiter,SFCL)。系统正常运行时,SFCL对电网无影响,若发生短路故障,则SFCL的阻抗迅速增大以限制短路电流。SFCL可集检测、触发和限流于一体,用于互联程度较高的大电网不仅可提高电网输送容量,更能提高系统的安全可靠性和供电质量。在众多类型的超导限流器中,基于铁心电抗器原理、超导直流偏磁和大型电力变压器制造技术开发的饱和铁心型超导限流器(Saturated Iron Core Superconducting Fault Current Limiter,SIC-SFCL)是目前最有可能在高压、超高压电网中实现工程应用的限流设备。本文首先简要综述了 SFCL的研究意义,较详细介绍了 SFCL的分类及其优缺点、国内外SFCL特别是SIC-SFCL的研究现状。在单相SIC-SFCL原理基础上,着重介绍了一种改进型SIC-SFCL的运行原理、系统结构、主要技术参数及其现有设计方法的局限性,该改进型SIC-SFCL具有变截面铁心和限流时可速断直流的特点。还总结了多个改进型SIC-SFCL模型样机的限流态和稳态性能仿真、试验结果,得出了各关键结构参数——交流绕组匝数、交流铁心截面积、铁心截面比和励磁安匝比等,对限流态和稳态性能的影响规律。然后,提出以限制短路电流值Ilim和稳态压降△U为设计约束,采用MATLAB/Simulink电路仿真软件和ANSOFT有限元分析软件相结合的方式,进行改进型SIC-SFCL参数计算的设计流程和方法。在用ANSOFT进行稳态计算时,提出以最小复合场Bmin来替代稳态压降 △U作为设计指标的思路,提高了仿真效率。在此基础上,根据220kV SIC-SFCL的技术指标,完成了三相一体改进型220kV SIC-SFCL限流态和稳态仿真计算,和参数优化。并结合试制样机的稳态性能试验结果,验证了 ANSOFT稳态仿真计算的正确性和交流铁心最小复合场Bmin选择的合理性。最后,结合改进型220kVSIC-SFCL的结构特点、技术指标、运行条件等编制了试验方案包括试验项目、试验要求和评价标准等内容。作为试验标准指导完成改进型220kV SIC-SFCL样机的试验。