随着电力系统的发展,短路容量不断增大的问题日益严重,不仅直接影响电气设备的选择和投资,也给电力系统安全稳定运行带来极大的隐患。因此,采用切实有效的限流措施,将短路电流限制到合理、较低的水平具有重要的意义。经过多年的研究发展,目前已经涌现众多的专门故障电流限制器(Fault Current Limiter),特别是超导限流器、固态限流器等已经在一些示范工程中采用,这极大推动了限流技术的深入研究和实用化进程。 本文首先概述了限流技术及限流器的发展现状,重点介绍了超导限流器(SFCL)和固态限流器(SSFCL)的典型拓扑结构和工作原理。对新型固态限流器的研究进展作了详细叙述,总结了新型固态限流器的典型拓扑,参数设计方法,正常运行、故障限流控制策略及样机试验情况等;并对变压器耦合新型固态限流器的直流电感充磁暂态对双端电源系统运行的影响,因耦合变压器饱和在纯电容负载试验中产生铁磁谐振等问题作了详细分析,提出了减小及消除不利影响的方法和措施。 针对变压器耦合新型固态限流器正常运行在系统额定电流下,耦合变压器承受的电压很低,故障限流时又工作在高电压大电流下的工况特点,在已有工作基础上分析了饱和变压器型固态限流器的拓扑结构、工作原理。饱和变压器型固态限流器正常运行时等效于原来的变压器耦合固态限流器;但在短路限流时允许耦合变压器铁心进入深饱和;在桥路退出系统后,饱和激磁电抗和漏抗起到限制稳态短路电流的作用,等效于带旁路电感的固态限流器。进一步提出了饱和变压器型固态限流器的参数设计方法,在不影响限流器正常系统运行和短路限流效果的前提下,减小耦合变压器及直流电感的设计容量,并通过软件仿真饱和型固态限流器正常运行和短路限流工况,验证了设计参数的有效性,取得了较满意的结果。 分析了负载阻抗特性对固态限流器工况的影响,指出变压器(饱和或不饱和)耦合固态限流器在容性负载条件下应用的局限性,讨论了负载阻抗特性对固态限流器工况的影响程度与负载功率因数的关系及避免不利影响的方法和措施。