在以新能源为主体的新型电力系统中,高比例的清洁可再生能源消纳将带来越来越高的电力储能与能量动态调控需求。与常规电池储能相比,超导磁储能技术具有非常高的功率密度和非常快的动态响应速度,可望解决敏感电力负荷的毫秒级电能质量问题。超导磁体是超导磁储能系统的核心部分,其安全稳定性直接影响到整个系统的可靠性和实用性。一旦磁体电流超过其工作电流上限,即:临界电流,磁体内部的超导材料将出现失超现象,产生严重的热量积累,进而引起磁体剧烈温升,低温容器的制冷介质大量挥发,造成一系列安全事故。针对超导磁体的安全运行问题,本文一方面基于本质安全化理论,从应用超导技术层面对磁体结构进行优化设计,通过提高临界电流容量来提升磁体安全性能;另一方面结合事故树分析法与轨迹交叉理论,从超导磁体系统层面对失超事故原因进行了综合分析和安全评价。论文的主要研究内容及创新点如下:（1）基于COMSOL多物理场耦合分析平台,建立了超导磁体的二维轴对称模型,分析了最小临界电流、垂直磁通密度、电感容量与储能容量等参数的变化规律,阐明了间隙型、阶梯型超导磁体的结构优化过程,并初步形成了具有一定工程应用价值的超导磁体临界电流提升方法。在阶梯型超导磁体案例分析中,优化后的超导磁体临界电流提升了26.9%,超导材料使用量降低了39.4%;在间隙型超导磁体案例分析中,优化后的超导磁体临界电流提高了23.1%,储能容量提升了39.2%。（2）基于间隙型超导磁体优化方案绕制了小容量超导磁体,并对磁体电感量及临界电流参数进行了实验测试验证。实验测试表明:优化后的磁体电感量达到了10.1m H,临界电流上升到了112.5A,与仿真计算结果偏差约5%。基于超导磁体系统,搭建了小容量超导储能实验电路装置,实验验证了超导储能用于维护直流电力负荷的安全、可靠、优质供电的可行性。同时,基于半导体开关的短路故障实验和基于PLECS软件的磁体过流仿真,定量分析了超导磁体系统的安全隐患及失超能量损耗规律。（3）以超导磁体的失超事故为顶上事件,详细分析出了引起失超事故发生的55种基本事件,并依此建立了超导磁体失超事故树,探明了导致磁体失超最低限度的基本事件组合以及结构重要度最大的基本事件。综合运用轨迹交叉理论,从超导磁体系统运行中的“物”与“人”两方面因素入手,结合磁体系统出现的实际安全事故对12种故障类型进行分析。最后,从超导磁体、冷却系统、控制系统以及人的因素这4个方面,提出了具有一定工程应用价值的“物”+“人”事故预防控制措施,旨在从本质上提高超导磁体运行的安全稳定性,最大限度地减少安全事故发生的概率及产生的危害。综上所述,本文在超导磁体系统研究过程中有机融合了电气工程、安全工程的相关理论与评价方法,属于应用超导、低温制冷、电力电子、事故预防、应急管理等领域的交叉学科探索。本文从技术和管理两个层面对超导磁体失超事故开展了一定的研究分析和实验验证,初步形成了增强超导磁体安全性能的技术、管理方案,提出了“物”+“人”事故预防和控制措施,为超导磁体系统的安全预警、应急处置提供一定的安全理论依据与技术参考思路。