随着电力系统的不断发展和规模的日益壮大,系统的短路容量迅速增加,对电力系统安全稳定运行造成了不利影响。研究有效的短路限流技术和研发相应的短路限流装置,以便能够增强电力系统稳定性并降低系统中各电气装置的相关设计值,已经成为短路限流技术的研究热点。为了研制与开发出一套适用于高压大容量系统的短路限流装置,课题组经过不断探索提出了一种基于自耦变压器耦合的新型固态限流器,并将其作为220kV限流器工业化样机的研究方案。本文将提出的新型固态限流器与谐振型限流器、磁饱和型限流器进行比较,分析上述限流器的优缺点,说明新型固态限流器在体积成本、运行特性等方面具有显著优势,适合在220kV系统中工业化实现。详细分析了新型固态限流器的拓扑结构与工作原理。通过建立等效电路对其正常运行状态、过渡限流状态和完全限流状态等三个工作阶段的进行解析分析,并仿真验证了新型固态限流器工作原理的有效性,满足电力系统运行要求。分析了新型固态限流器对电力系统暂态稳定性的影响。故障后新型固态限流器能够减小系统发电机输入输出功率的不平衡,提高系统功角稳定性；还能够降低系统电压跌落的幅值,维持系统电压稳定性。进一步探讨了新型固态限流器作为220kV限流器工业化样机方案的可行性。根据220kV系统的限流要求,对220kV新型固态限流器工业化样机进行设计。样机设计分为主电路电气装置部分设计、水循环冷却系统设计和控制保护系统三个部分。其中主电路电气装置包括饱和型自耦变压器、桥路晶闸管阀、直流限流电抗、自耦变压器二次侧并联限压阀、电压电流互感器和旁路隔离开关等。水循环冷却系统主要考虑桥路在不同工况下的功率损耗,并以其中的最大功耗作为冷却系统容量的选择依据。对控制保护系统硬件进行模块化设计,各功能模块相对独立实现自己的功能。控制保护系统的软件实现除了短路限流控制策略外,较为全面地考虑到了新型固态限流器运行过程中可能出现的情况。最后通过仿真分析验证了220kV新型固态限流器工业化样机设计的合理性。由于晶闸管为半控器件,故障后桥路晶闸管无法控制关断,整流桥只能在桥路冲击电流过零时退出运行。考虑到晶闸管完全恢复阻断能力需要一定的延时,因此在最严重的情况下,晶闸管在故障后将近一个周期才能全部关断。这导致过渡限流状态时桥路中存在较大的冲击电流,不仅对整流桥路的安全可靠要求较高,还增大了晶闸管的电流定额以及直流限流电抗的体积成本。针对上述问题,在新型固态限流器的基础上提出了一种基于复合型全控开关的改进型新型固态限流器拓扑结构。利用故障后全控开关的快速关断特性,使桥路尽快退出运行,降低桥路承受的冲击,从而可减小桥路晶闸管和直流限流电抗设计参数,进一步降低新型固态限流器的体积成本并提高其工作性能。通过仿真和实验验证了改进型新型固态限流器的可行性与有效性。