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在高电压等级电网中,可控电抗器作为一种灵活有效的无功补偿装置而被广泛应用。常规可控电抗器由于损耗、容量、体积等制约因素,难以满足电网日益发展的需要。超导材料具有零电阻、高通流密度的电磁特性,超导技术的引入可望在传统可控电抗器技术基础上实现新的突破。因此,本文对三相35kV的高温超导可控电抗器展开设计和研究,以期在电网中得以应用。 本文首先从原理上对高漏抗式超导可控电抗器进行研究,并采用数值计算法对电抗器的铁芯和工作绕组进行参数计算。在实验的基础上通过对比,选取Amperium12型带材,确定超导绕组的工作电流并计算出绕组的初始参数。然后使用有限元软件,以最少超导带材用量为设计目标,以仿真计算所得的电抗值和超导绕组中的短路电流为约束条件。通过改变超导绕组的内径以及绕组单层的匝数和层数,实现最优设计参数。通过计算三相电流分别达到幅值时的磁场和电感值,验证了设计的可靠性。本文最后分析了不同状态切换时的暂态过程,得出了在电压初相角α=π/2时超导绕组短路电流最小的结论。在此基础上,本文设计的基于PLC控制双向晶闸管的投切方案在380V小型电抗器样机上得到了实验验证,证明该方案可在35kV超导电抗器上得以应用。