EAST超导托卡马克上的高压直流故障限流器研究及改进

本文主要探讨了高压直流故障电流限制器（HVDCFCL）在特殊环境下先进实验超导托卡马克EAST中的应用和重要性。高压直流电力系统中，由于电气故障可能导致电流骤增，这可能会对关键设备造成严重损害。HVDCFCL作为一种关键的保护装置，通过实时检测和限制过载电流，确保系统的稳定运行。 论文首先介绍了Fink、Baker和Owren（F-B-O）设计模型，这是一种基础的等效时变电阻模型，通常在设计过程中被采用。然而，该模型忽略了并联电感的影响。作者针对这一问题，提出了一个分析方法，专门针对限制器铁芯叠片内层部分完全饱和的情况。这种分析方法考虑了实际铁芯叠片内部的电磁特性，有助于更准确地预测和控制电流限制性能。 接着，论文构建了一个仿真模型，将等效并联电阻和电感考虑在内，以便于对HVDCFCL在不同工作状态下的行为进行模拟。实验结果显示，当铁芯叠片未完全饱和时，实际测试数据与理论分析基本相符。然而，随着电压等级提高，铁芯叠片饱和度增加，两者之间的吻合度有所下降，这时并联电感效应开始显现，仿真结果与实测波形有更好的一致性。 通过改进F-B-O设计方法，论文提出了一种新的仿真策略，该策略成功地将故障电流限制在了400A以内，这对于保障EAST装置的稳定运行和设备安全至关重要。研究者们强调了在高压直流系统中考虑并联电感效应的重要性，这不仅提高了HVDCFCL的设计精度，也提高了整个系统的可靠性。 本文的核心内容围绕高压直流故障电流限制器的设计、分析方法、仿真建模以及在实际应用中的性能验证展开，对于理解和优化此类保护设备在复杂电力环境下的运行有着重要的学术价值和实践意义。