一种自旁路型耦合电感直流故障限流器

许悦; 赵西贝; 韩民晓; 徐玲铃; 张国华; 刘黎; 刘心旸

doi:10.13334/j.0258-8013.pcsee.240402

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一种自旁路型耦合电感直流故障限流器

电力电子 | 更新时间：2026-10-12

- 一种自旁路型耦合电感直流故障限流器
- A Coupled-inductor Based Fault Current Limiter With Self-bypassing Capability
- 中国电机工程学报 2025年45卷第16期页码：6473-6484
- 作者机构：
  
  1. 华北电力大学, 北京市昌平区,102206
  2. 国家电网有限公司直流技术中心, 北京市西城区,100032
  3. 国网浙江省电力有限公司舟山供电公司,浙江省,舟山市,316000
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.240402
  中图分类号：
- 纸质出版：2025
- 稿件说明：
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许悦, 赵西贝, 韩民晓, 等. 一种自旁路型耦合电感直流故障限流器[J]. 中国电机工程学报, 2025,45(16):6473-6484.

XU Yue, ZHAO Xibei, HAN Minxiao, et al. A Coupled-inductor Based Fault Current Limiter With Self-bypassing Capability[J]. 2025, 45(16): 6473-6484.
许悦, 赵西贝, 韩民晓, 等. 一种自旁路型耦合电感直流故障限流器[J]. 中国电机工程学报, 2025,45(16):6473-6484. DOI： 10.13334/j.0258-8013.pcsee.240402.

XU Yue, ZHAO Xibei, HAN Minxiao, et al. A Coupled-inductor Based Fault Current Limiter With Self-bypassing Capability[J]. 2025, 45(16): 6473-6484. DOI： 10.13334/j.0258-8013.pcsee.240402.

摘要

随着直流系统容量不断增大，对断路器的开断电流和耗能容量提出更高要求，导致投资成本激增。利用限流电感抑制故障电流是一种常用手段，但现有的直流侧限流电感值固定不变，难以取得系统动态响应速度和限流效果的平衡，因此利用限流器控制电感投切成为一条可行思路。该文提出一种自旁路型耦合电感限流器，在不增大系统中的电抗设备投资基础上，利用耦合电感的去耦变换调控限流器等效电感，在稳态时体现为小电感，在故障后通过耦合电感的顺序串联实现更强的限流效果，兼顾系统动态响应速度与限流效果，并通过自旁路过程辅助断路器快速分断故障线路。对所提限流器的拓扑、工作机理与参数设置进行了研究，通过仿真和实验验证方案的可行性，所提限流器能够降低30%故障电流峰值，且对系统动态响应速度有改善作用。对已有故障限流器的比较分析，所提限流器成本较低，而限流效果更优。

Abstract

As the capacity of DC system increasing

it puts forward higher requirements on the DC circuit breakers (DCCB)

which may lead to high investment costs. The fixed reactor is widely used in current limiting

but it has difficulty on the balance of high dynamic response and deep current suppression

then fault current limiter (FCL) becomes a feasible solution. This paper proposes a coupled-inductor FCL (CFCL) with self-bypassing capability. The CFCL can switch on/off its IGBTs for high dynamic response or current suppression

then bypassed to help reduce DCCB energy consumption. The topology

working principle and parameter design of CFCL are analyzed. PSCAD/EMTDC simulations and experiments are conducted to verify the feasibility of the scheme which indicate that CFCL can reduce peak fault current by 30% and improve system dynamic response speed. Compared with existing FCLs

CFCL has lower cost and better current limiting effect.

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