大容量永磁饱和型故障限流器参数设计与优化

为适应大容量应用需求,针对一种直线式永磁饱和型故障限流器(permanent-magnet-biased saturation based fault current limiter,PMFCL)磁拓扑结构,基于等效磁路法建立了以饱和深度比、电感比与电感和为基本变量的结构参数设计算法,并通过分析铁心上工作点的变化规律,将PMFCL结构参数优化转化为对3个独立变量的优化,即对铁心i-Be曲线上3个关键点的优化问题,为获得最优结构参数奠定了算法基础。将参数优化算法应用于110 kV系统设计实例,并基于Maxwell-2D软件建立了直线式PMFCL的场–路耦合仿真模型,验证了算法及优化结构参数的有效性。

永磁饱和型故障限流器的高压大容量化分析

为提高永磁体的偏置能力以利永磁饱和型故障限流器朝高压大容量发展,从温度和外磁场两方面分析了钕铁硼永磁体的稳定性问题,论证了其应用到该限流器的可行性;提出"饱和深度比"的定义,指出改善永磁体的偏置能力与提高铁心的饱和深度比等价;基于一种结构参数可调的永磁饱和型故障限流器拓扑,分析了限流器结构参数与铁心饱和深度比的数量关系,并通过有限元法仿真以及实验加以验证;最后给出了10kV等级永磁饱和型故障限流器的一个设计实例。仿真与实验结果均表明,增加永磁体的厚度与截面积可获得较优的偏置能力,实现永磁饱和型故障限流器的高压大容量化在技术上是可行的。

永磁饱和型故障限流器的永磁体稳定性实验研究

为获得用于永磁饱和型故障限流器(permanent-magnet-biased saturation based fault current limiter,PM-FCL)的钕铁硼(Nd-Fe-B)N35永磁体的运行稳定性能,从时间、温度和外磁场影响3方面展开了实验研究。以永磁体随时间的退磁率来表征时间稳定性,以可逆损失率和可逆温度系数来表征温度稳定性,并分析了永磁部件的面积厚度比S/L对温度稳定性的影响。进一步,用通电螺线管模拟220kV变电站的工程磁场环境,通过实验考查了PMFCL永磁体的外磁场稳定性。实验表明,钕铁硼永磁体具有较好的时间稳定性和外磁场稳定性,在温度较高时的退磁效应并不明显,并可通过设计面积厚度比S/L较低的限流拓扑予以抵消。所得研究结果为研制面向工程应用的高压大容量PMFCL提供了基础依据。