超导电性是二十世纪最伟大的科学发现之一，自1911年超导发现至今，已诞生10位诺贝尔奖获得者。

超导电力装备及其应用是一个涉及超导材料、低温制冷、机械制造、电气绝缘、自动控制等多学科的系统工程。超导材料所特有的零电阻和完全抗磁等特性使其可以实现理想的应用性能。具备优良限流能力的超导故障限流器是目前电力系统中认可度最高的超导装置之一，在昆明、天津、广东已均有并网示范。

对于电阻型超导直流限流器而言，其区别于常规电阻限流器的最主要性能特点和技术优势表现在：系统正常运行情况下限流器处于零电阻的超导态，不产生系统运行损耗，限流器只会在故障发生后才在系统中体现出电阻。与此同时，伴随电阻型超导限流器失超增加系统故障回路电阻，可增大故障期间系统故障回路中能量的消耗速度，吸收一部分短路能量，从而降低直流断路器中能量吸收支路的压力，辅助故障隔离。

研究者对柔性直流系统换流器出口发生两极短路故障的情况进行理论求算，以研究超导直流限流器在柔性直流系统故障暂态过程中的影响。相应等效故障回路如图1所示：

图1  含电阻型超导直流限流器的MMC型柔性直流系统两极短路故障等效回路

所获得等效电容电压udc和直流线路短路电流if的解为：

                  (1)

其中，

令dif/dt=0，解得

                          (2)

通过对系统故障回路的等效及分析，获得结论为：超导限流器的失超改变了柔性直流电力系统的阻尼情况，其故障等效回路相当于从RLC二阶欠阻尼振荡状态变为非振荡的过阻尼状态。且直流故障电流if (t)在t=tmax时刻达到最大，若换流器闭锁时刻为tblc，则其闭锁条件需满足tblc<tmax。

事实上，当一台换流器出口母线接一条或多条输电线路后，一旦闭锁一端的换流站，将直接导致该换流器所连的全部直流线路停电，极大的威胁到整个直流系统的安全稳定运行，并会对交流系统造成一定的冲击。

为此，研究者又重点研究了在换流器闭锁前的电容放电过程中，超导直流限流器能否将故障电流抑制在换流器闭锁动作电流以下的性能问题，下述主要围绕失超阻值的设计与系统适配情况进行分析，如图2所示。

图2  不同失超阻值对两极短路故障电流的限制效果 (a)直流线路电流 (b)换流器桥臂电流

从分析结果可以看出，采用电阻型超导直流限流器，能够对故障初期的故障电流进行抑制，但所需限流电阻很大。在故障发生6ms内，当电阻型超导直流限流器阻值为4Ω时，桥臂电流可达到的最大值为1500A；当限流器阻值为16Ω时，桥臂电流可达到的最大值为750A；当限流器阻值为48Ω时，桥臂电流可达到的最大值为416A。

                      (3)

根据稳态运行时桥臂额定电流IarmN的计算方法，可以求出目标换流站桥臂的额定电流。假设将换流器过流保护闭锁电流的门槛值定义为换流器桥臂额定电流的2倍，则避免目标换流站桥臂触发保护闭锁的最大允许故障电流值为2IarmN A。值得注意的是，不同于常规电阻器，电阻型超导限流器若想达到大电阻，就意味着需要消耗更多的带材来增大失超阻值，与此同时还需要优化绕制工艺和结构布局，以保障均匀失超性能和机械强度。

以上分析结论对避免目标换流站在故障发生初期换流器桥臂电流不超出其自身保护闭锁动作电流、维持换流器能量传输具有重要的参考价值。