超導限流器的案例
基于Simdroid實現超導限流器阻抗計算
超導限流器是在輸（配）電網發生短路故障時能夠將電網短路電流限制在設定的安全幅值之下的電力設備，主要是利用超導體的超導態、正常態轉變的物理特性，實現對短路電流的抑制，提高電網的暫態穩定性。超導限流器具有兩個基本特征：一是在電網正常運行時呈現出很低的阻抗，不會對輸電質量和輸電損耗產生顯著的不利影響；二是在電網發生短路故障時呈現較高的暫態阻抗，從而達到抑制短路電流幅值的作用。
單相飽和鐵心型超導限流器原理示意圖
限流器研制廠家往往通過實驗的方式進行限流阻抗測試，成本較高；而采用仿真的方式能夠顯著節約成本、縮短研發周期，并可靈活改變限流器模型參數、激勵參數，快速優化設計方案。
本次仿真計算的某型號超導限流器模型主要包括鐵心、直流繞組和交流繞組。其中，鐵心采用非線性材料，相應的BH曲線如圖所示。由于限流器模型具備對稱性，所以采用1/2模型進行超導限流器穩態和限流態仿真計算，可以極大降低仿真計算的工作量。
鐵心BH曲線
1 穩態阻抗計算
Calculation of steady-state
穩態阻抗是限流器帶直流正常運行時表現出來的阻抗。此時，交流電流為額定電流附近，直流勵磁使鐵心充分飽和，限流器表現為低阻抗狀態。
首先，給出了限流器在穩態時交流繞組的電流波形和電壓波形，并與主流商業軟件計算結果對比，兩者變化趨勢一致，吻合度較高，而且在0.1s時電流波形已基本處于穩定狀態。
電流波形對比圖
電壓波形對比圖
同時，給出了限流器鐵心在電流波形穩定后、0.14s時刻的磁感應強度云圖和矢量圖，鐵心處于深度飽和狀態。
阻抗計算以電壓和電流有效值的比值來表征，即
其中，Vm、Im是限流器兩端電壓、電流有效值。穩態阻抗的計算結果與商軟誤差在1%以內。
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04 輔助變流器內部流場仿真APP
輔助變流器內部流場仿真分析APP封裝了變流器腔室內部風阻擋板的不同旋轉角度設置，以及內流體的物性、網格尺寸、入口流速等參數?？煽焖儆嬎悴煌瑩醢褰嵌葧r，入口流量及流動介質的變化對流經散熱翅片、電抗器等元件的氣體流動狀態的變化，輔助變流器內部流場仿真分析APP可查看不同擋板角度的幾何模型、速度、壓力云圖、速度矢量等所需結果?？蓪o助變流器內部的流場進行預測分析，為后續變流器內部的通風散熱設計提供堅實的基礎。
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05 飽和鐵心型超導限流器限流瞬態仿真APP
超導限流器是電力工業應用的主要研究方向之一。超導限流器具備兩個主要特征，正常運行時表現為低阻抗發生短路故障時表現為高阻抗。因此，超導限流器可以用來降低電網上的短路電流水平，保障電網的安全穩定運行本APP可以分析短路故障發生時超導限流器的動態行為，得到限流器磁感應強度云圖、矢量圖、電流、電壓磁鏈等結果。
本APP模擬飽和鐵心型超導限流器的限流瞬態功能。考慮超導繞組的保護元件氧化鋅壓敏電阻，動態展示短路故障發生后，交流繞組和直流繞組的電壓、電流，為限流性能校驗和系統設計安全檢驗提供參考。
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06 樹脂絕緣干式變壓器諧響應分析仿真APP
樹脂絕緣干式變壓器是一種用環氧樹脂對線圈整體真空澆注絕緣的干式變壓器，廣泛運用于電站、電廠、工礦企業、城市的高層建筑、用戶配電站等電力和配電系統。
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