一种基于能量快速转移的混合式直流超导限流器

摘要

本发明公开了一种基于能量快速转移的混合式直流超导限流器，属于电工技术领域。其包括两个电感线圈、直流快速开关、旁路电阻、定值电阻以及金属氧化物避雷器，两个电感线圈并联，两个电感线圈由超导导线绕制、其匝数相同、结构一致、磁通正向耦合，直流快速开关与超导电感线圈整体串联以形成串联支路，旁路电阻并联在串联支路两端，定值电阻并联在快速开关两端，两个金属氧化物避雷器分别并联在两个电感线圈两端。本发明限流器能够在直流系统正常状态下为输电线路提供一个超导态的没有阻性损耗的平波电抗，还能在直流系统发生单极接地故障或者两级短路故障时，快速有效地抑制短路电流峰值，还能保护超导电感线圈安全稳定运行。

权利要求

1.一种基于能量快速转移的混合式直流超导限流器，其特征在于，其包括两个电感线圈、直流快速开关、旁路电阻、定值电阻以及金属氧化物避雷器，其中，所述两个电感线圈并联连接，形成超导电感线圈整体，所述两个电感线圈由超导导线绕制，两个电感线圈匝数相同、结构一致、磁通正向耦合，所述直流快速开关与所述超导电感线圈整体串联以形成串联支路，所述旁路电阻并联在所述串联支路两端，

所述定值电阻并联在所述快速开关两端，

所述金属氧化物避雷器有两个，分别并联在两个电感线圈两端。

2.如权利要求1所述的一种基于能量快速转移的混合式直流超导限流器，其特征在于，所述旁路电阻为定值电阻。

3.如权利要求1或2所述的一种基于能量快速转移的混合式直流超导限流器，其特征在于，两个电感线圈在超导限流器工作过程中一直处于超导态。

4.如权利要求3所述的一种基于能量快速转移的混合式直流超导限流器，其特征在于，所述超导限流器安装在直流输电线路的首端或末端。

5.如权利要求4所述的一种基于能量快速转移的混合式直流超导限流器，其特征在于，所述电感线圈可为空心结构或具有铁芯结构。

说明书

一种基于能量快速转移的混合式直流超导限流器

技术领域

[0001] 本发明属于电工技术领域，更准确地，本发明涉及一种适用于电力系统短路保护的故障电流限制器。

背景技术

[0002] 构建能源互联网，将来输电网络建设可选用的一种重要方式是电压源型高压直流输电(VSCHVDC)，直流短路故障电流的快速断开问题是VSC-HVDC电网亟待解决的关键技术问题之一。

[0003] 目前，尽管高压直流断路器被认为是解决直流电网短路故障问题的有效办法之一，但是，随着电网的不断发展和输电容量的不断上升，使得短路电流的水平不断提高，当短路大电流超过高压直流断路器的遮断容量时，则断路器无法动作，故障无法切除，而继续发展更大容量的直流断路器又面临一系列难点与挑战，如灭弧困难、过压高、吸收故障能量大，同时直流断路器还存在结构复杂，损耗高，体积大等缺点，而目前的混合式直流断路器虽有应用前景，但尚处于研制阶段且研发成本高昂，因此，目前缺乏实用的高压直流保护设备，这成为制约高压直流输(配)电网络实际工程应用和发展的主要瓶颈。

[0004] 故障电流限制器(Fault Current Limiter：FCL)的概念于上世纪70年代首先提出，其基本思想为：快速检测即将出现的短路电流峰值，并提前采取措施将其限定在较低水平，以满足已有断路器在不超过其切断能力的前提下切断短路故障。FCL是一种串联接在系统中的电气设备，在系统正常运行时它呈现出较低阻抗，在故障运行时转而呈现高阻抗以进行限流操作。

[0005] 超导限流器的结构简单，体积小，损耗低的特点成功弥补了直流断路器的不足，降低了直流断路器的开断电流水平，减小短路电流的同时提高了断路器动作的可靠性。因此，直流故障限流器与高压直流断路器配合是解决直流短路故障的一种新方法。通过直流故障限流器可有效限制故障电流的峰值和降低其上升速率，实现高压直流断路器的轻型化。研究直流超导限流设备与断路器配合使用是解决高压直流输电保护问题的关键。从设备及措施角度来看，如果能够在系统中某些点建设一些专门用于限制系统故障电流的设备，可以从根本上解决系统短路电流水平超标问题，从而大大简化系统规划的难度。另外，若在规划与建设阶段即考虑用限流器降低系统短路电流，还可能降低建设造价和运行费用。

[0006] 与普通的限流装备相比，超导限流器具有以下优点：(1)利用超导体自身的特性，超导限流器在短路故障发生时的响应速度快，能够在很短的时间内做出反应，从而几毫秒之内就可以完成对短路电流的限制，大大增加了电网的安全可靠性。(2)超导限流器在运行时呈超导状态，为系统带来的额外的功率损失很小，不会对电网造成多余的损耗。(3)超导限流器结构简单且容易实现，是一种静态的限流器，除却超导体之外只需少数的外部辅助装备即可实现。

[0007] 目前，超导限流器研发最多的是电阻型、桥路型、磁屏蔽型以及饱和铁芯型的超导限流器。瑞士ABB首先于1996年研制出10.5kV/1.2MVA磁屏蔽型超导故障限流器，1997年进行短路测试。中国科学院电工所于1997年便着手开发1kV/100A的桥路型SFCL，在1999年成功进行样机的测试。2007年12月，云南电网公司与北京云电英纳超导电缆有限公司成功研制出35kV/90MVA饱和铁芯型超导限流器挂网样机。2008年1月7日，35kV/90MVA饱和铁心型超导限流器挂网样机在云南电网公司昆明供电局220kV普吉变电站成功地挂网试运行。2012年，中国科学院电工研究所开始进行200kV/1.5kA直流超导限流器的概念设计。2013年，上海交通大学也将一台由多个YBCO限流单元组成的10kV/200A限流器用于直流限流试验。上述四种超导限流器的限流方式根据限流成分可以划分为两种：电阻限流和电感限流。
其中桥路型，磁屏蔽型和饱和铁芯型为电感限流。

[0008] 在直流系统中，电阻型限流器利用超导材料失超特性可以实现故障时自动触发、自动限流、响应迅速，缺点是失超初期限流电阻没有达到最大值，限制短路电流峰值能力较弱，失超过程控制难度较大，降低了设备的可靠性，自恢复时间长；在直流系统中，电感型限流器故障时自动限流，响应迅速，能很好的限制短路电流峰值，缺点是缺少阻性分量，故障切除前短路电流趋于稳定，限流器电感无法抑制稳态短路电流。

[0009] 因此，目前迫切需要一种能够在高压直流输电系统中应对单极接地短路故障和两级短路故障、同时能够抑制短路电流峰值和稳态值的直流超导限流器。

发明内容

[0010] 针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于能量快速转移的混合型超导限流器，本发明依据电阻限流和电感限流特点，提出了一种既有电阻分量又有电感分量的混合型直流超导限流器拓扑结构，从而能限制直流系统短路故障。本发明的基于能量转移的混合型直流超导限流器设备结构简单，易于工程化，可兼顾成本、体积、系统复杂度、触发速度的性能指标。

[0011] 为实现本发明目的，本发明提供一种基于能量快速转移的混合式直流超导限流器，其包括两个电感线圈、直流快速开关、旁路电阻、定值电阻以及金属氧化物避雷器，其中，

[0012] 所述两个电感线圈并联连接，形成超导电感线圈整体，所述两个电感线圈由超导导线绕制，两个电感线圈匝数相同、结构一致、磁通正向耦合，

[0013] 所述直流快速开关与所述超导电感线圈整体串联以形成串联支路，[0014] 所述旁路电阻并联在所述串联支路两端，

[0015] 所述定值电阻并联在所述快速开关两端，

[0016] 所述金属氧化物避雷器有两个，分别并联在两个电感线圈两端。

[0017] 以上发明构思中，包括直流超导限流器本体拓扑结构，所述混合型直流超导限流器采用超导电感线圈整体并联旁路限流电阻的主体结构，故障时电感阻碍电流上升，故障电流流通路径转移至电阻支路，实现快速投入限流电阻限制短路电流峰值。主体结构中，超导电感线圈整体由两个匝数相同、结构一致、磁通正向耦合的超导电感线圈并联而成，磁通正向耦合可以提高整体超导电感增益，减小超导线圈并联所带来的整体电感值下降的影响，同时两个相同的电感线圈并联，可以让两个电感线圈在短路故障时共同承担短路电流分量的冲击，使每个电感线圈的所承受的电流冲击为整体超导电感线圈结构所承受的一半。降低了短路电流分量对于超导电感线圈的影响。主体结构中，在超导电感线圈整体所在支路串联接入一个直流快速开关并联定值电阻的结构。直流系统处于正常状态时，直流快速开关闭合，系统电流的流通路径是超导电感线圈支路，此时限流器起到平波电抗的作用。当发生短路故障时，直流快速开关断开，超导电感线圈支路快速投入一个开关旁路电阻以限制电感支路电流峰值，从而保护超导电感线圈，防止因电流过大发生损坏，同时保证在短路电流趋于稳定时，电感支路因含有阻性分量而使限流器可以限制稳态短路电流。而直流快速开关因其两端并联有定值电阻使断口电压被钳位，大大降低开关开断条件，提高开关运行可靠性，使直流快速开关轻型化，降低限流器制造成本。金属氧化物避雷器主要防止电感过电压。

[0018] 进一步的，所述旁路电阻为定值电阻。

[0019] 进一步的，所述超导电感线圈在超导限流器工作过程中一直处于超导态。

[0020] 进一步的，所述超导限流器安装在直流输电线路的首端或末端。

[0021] 进一步的，所述电感线圈可为空心结构或具有铁芯结构。

[0022] 进一步的，所述避雷器为金属氧化物型避雷器。

[0023] 总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

[0024] 相比于常规限流器在成本、体积、系统复杂程度、触发速度等性能指标难以兼顾的缺陷，本发明依据电阻限流和电感限流特点，提出了一种既有电阻分量又有电感分量的混合型直流超导限流器拓扑结构来限制直流系统短路故障。在系统正常时，该直流超导限流器可以用做平波电抗器且没有能量损耗。在短路故障时，限流器有显著的限流效果同时对直流系统的电压跌落进行补偿。由于在限流器结构中采用超导电感并联电阻结构，在故障发生时，限流器使故障冲击电流快速转移至限流电阻支路，可以迅速限制短路电流峰值。当开关打开时，为开断状态，限流功能得到进一步提升，可以继续限制稳态短路电流。超导电感线圈在限流过程中不发生失超，保证了超导结构的安全和稳定。

[0025] 本发明的基于能量快速转移的混合型超导限流器，该直流超导限流器能够适用于涵盖直流系统低压线路到高压直流输电线路，且能够应对单极接地短路故障和两级短路故障，从而适应在电网短路容量不断增大的情况下对故障限流器这种电网建设重要设备的需求，实现维持系统继电保护配置和稳定，还可以提高电网暂态稳定性和稳态安全性。

[0026] 本发明的基于能量转移的混合型直流超导限流器设备结构简单，易于工程化，可兼顾成本、体积、系统复杂度、触发速度等性能指标。

附图说明

[0027] 图1为本发明中基于能量转移的混合型直流超导限流器拓扑结构图。

[0028] 图2为本发明中基于能量转移的混合型直流超导限流器运行原理图，其中，图2(a)为系统正常状态时，限流器通流状态图；图2(b)为系统发生短路故障时(t＝t1)，快速直流开关开断前限流器通流状态图；图2(c)为系统发生短路故障时(t＝t2＝t1+Δt)，快速直流开关开断后限流器通流状态图。

[0029] 图3为本发明中基于能量转移的混合型直流超导限流器的高压直流输电系统接入图。

[0030] 图4为本发明中高压直流输电系统两极接地短路故障时，不安装限流器与安装限流器情况下，系统直流电压变化对比图。

[0031] 图5为本发明中高压直流输电系统两极短路故障时，不安装限流器与安装限流器情况下，系统直流电流变化对比图。

[0032] 图6为本发明中高压直流输电系统两极接地短路故障时，所述直流超导限流器的等效限流电阻变化情况。

[0033] 图7为本发明中高压直流输电系统两极接地短路故障时，所述直流超导线圈整体结构通流与并联电感分流情况。

[0034] 图8为本发明中高压直流输电系统两极接地短路故障时，超导电感线圈支路无直流开关并联定值电阻结构和有直流开关并联定值电阻结构的情况下，超导电感线圈整体结构通流变化对比图。

[0035] 图9为本发明中高压直流输电系统两极接地短路故障时，直流开关并联定值电阻和不并联定值电阻的情况下，开关断口电压变化对比图。

[0036] 图10为本发明中两个超导线圈并联无耦合的结构示意图。

[0037] 图11为本发明两个超导线圈并联发生正向耦合及等效电路图。

具体实施方式

[0038] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

[0039] 本发明提供一种基于能量快速转移的混合式直流超导限流器，其包括电感线圈、直流快速开关、旁路电阻、定值电阻以及金属氧化物避雷器，其中，所述两个电感线圈由超导导线绕制，所述两个电感线圈匝数相同、结构一致、磁通正向耦合、并联连接以形成超导电感线圈整体结构，所述直流快速开关与所述超导电感线圈整体结构串联以形成串联支路，所述旁路电阻并联在所述串联支路两端，所述定值电阻并联在所述快速开关两端，所述金属氧化物避雷器有两个，分别并联在两个电感线圈两端。

[0040] 本发明中，所述限流拓扑的主体结构是两个相同的电感线圈正向耦合且并联连接形成的超导电感线圈整体，超导电感线圈整体并联限流电阻，形成两条主要通流支路。所述电感线圈为超导导线绕制，电感线圈可以采用空心结构也可以采用带铁芯结构，所述限流电阻为定值电阻。在实际运行过程中，所述限流器中超导电感线圈需要一直维持超导态运行。

[0041] 本发明中，在超导电感线圈整体结构所在支路中串联有直流开关并联定值电阻结构。系统无故障时，直流开关处于闭合状态，开关旁路电阻被短接，在直流系统中，限流电阻支路因为电感支路无阻性成分而被短路，直流稳态电流仅流过超导电感线圈支路，此时限流器无阻性成分，损耗很小可以忽略，超导电感线圈提供平波电抗。当发生短路故障时，限流器快速限制短路电流峰值并且对直流系统电压跌落进行一定补偿，同时直流开关迅速断开，超导电感线圈电流峰值得到限制，同时稳态短路电流得到限制。

[0042] 本发明中，在所述的直流超导限流器中，短路故障时，直流开关断开，与开关无旁路定值电阻相比，直流开关因为有旁路定值电阻结构，使其开断时断口电压受到电阻钳位，断口电压峰值更小，由此降低直流开关开断条件，较小直流开关开断容量，大大降低直流开关制造成本。

[0043] 本发明中，所述直流超导限流器安装于直流输电线路的首端或末端。

[0044] 本发明的限流器的工作原理如下：

[0045] 本发明限流器能够在直流系统正常状态下，为输电线路提供一个超导态的平波电抗，减小系统输电线路交流脉动分量并滤除部分谐波，同时保证平波电抗没有阻性损耗。

[0046] 当直流系统发生单极接地故障或者两级短路故障时，本发明的限流器响应迅速，利用电感电流不能突变的原理和电感并联电阻结构，在故障发生瞬间，快速向直流系统中投入所并联的旁路电阻，形成较大的等效限流阻抗以有效抑制短路电流峰值，电感的旁路电阻为短路电流提供转移通路，降低了超导电感线圈整体结构所承受的短路电流冲击，同时两个电感的并联结构可以共同分担短路电流，降低单个电感线圈所承受的短路电流冲击。两个超导电感线圈电感正向耦合，可以削减电感并联导致的超导电感整体结构电感值的下降，使超导电感整体结构的电感值在满足限流要求的同时减少线圈匝数，降低用线量。利用直流快速开关并联电阻机构，开断开关向电感线圈支路投入定值电阻抑制超导电感线圈失超，保护超导电感线圈安全稳定运行，而开关断口电压由于定值电阻的钳位作用而降低，降低直流快速开关的开断条件，提高开关动作的有可靠性。

[0047] 为进一步阐述本发明装置，下面结合具体实施例进一步说明。

[0048] 图1为本发明中基于能量转移的混合型直流超导限流器拓扑结构图，如图1所示，基于能量快速转移的混合式直流超导限流器方案中，本发明的新型直流限流器拓扑结构由两个定值电阻R1和R2、两个超导电感线圈L1和L2、两个金属氧化物避雷器RMOA1和RMOA2，一个快速直流开关S1构成。其中R1是限流电阻，也是旁路电阻。L1并联L2的整体结构提供平波电抗，L1和L2并联可以共同分担电流，降低单个电感线圈的短路电流冲击，L1和L2正向耦合可以提供电感增益。快速开关S1两端并联定值电阻R2，可以钳位开关动作过电压，降低快速开关S1的断口电压。S1与R2的并联结构可以削弱超导电感线圈L1和L2的过电流防止超导电感线圈发生失超。两个金属氧化物避雷器RMOA1和RMOA2可以分别限制电感L1和L2的动态过电压。

[0049] 图2为基于能量转移的混合型直流超导限流器运行原理图。图2(a)为系统正常状态时，限流器通流状态图。图2(b)为系统发生短路故障时(t＝t1)，快速直流开关开断前限流器通流状态图。图2(c)为系统发生短路故障时(t＝t2＝t1+Δt)，快速直流开关开断后限流器通流状态图。如图2.(a)所示，在稳态时，直流系统无故障运行，此时快速直流开关S1处于闭合状态。直流系统电流仅流过超导电感线圈L1和L2，且两个电感分别承担一半电流。在直流电流下，当超导电感线圈处于超导态时，线圈几乎没有阻性电压，因此整个超导限流器在77K液氮下处于超导态，没有能量损耗。低能量损耗有助于串联接入直流系统中的电力设备长期运行。同时，超导电感线圈串联接入直流系统可以提供平波电抗，能减小交流脉动分量，滤除部分谐波分量从而减少对传输线路的通信干扰，避免不稳定的谐波调节。由于电感值L1＝L2，且电感正向耦合的互感值为M，因此，超导线圈整体结构电感值L＝M+(L1-M)/2或L＝M+(L2-M)/2。

[0050] 如图2.(b)所示，当t＝t1时，直流系统中发生短路故障，超导直流限流器进入限流状态。因为流过超导电感整体结构的电流i2必须连续不能发生突变，因此线圈电流的上升受到电感抑制，大部分短路电流i1流过旁路电阻R1。电感对于电流变化的阻碍作用使线路中自动投入电阻R1，因此电阻R1发挥限流作用使短路故障电流峰值受到抑制。由于相同的电感L1与L2并联连接，因此分别流过两个电感的电流为i2的一半。在这种情况下，短路电流主要有4个分量，分别为i1、i2、i3和i4，其中i1＞i2，i3＝i4＝i2/2。

[0051] 如图2.(c)所示，Δt是故障检测时间。经过Δt时间后，直流快速开关S1在t2开断。此时，流过超导电感电流i2将受到限制从而保护超导电感线圈L1和L2·不发生失超。超导电感线圈端电压由于R2电阻分压而被降低，同时在开关S1两端，开关动作过电压受到电阻R2的钳位，因此断口电压幅值受到限制。此时R1、R2及超导电感线圈L1和L2一同接入直流系统，对故障电流进行作用，因限流阻抗中存在电阻-电感性成分，故称其为混合式。

[0052] 图3为基于能量转移的混合型直流超导限流器的高压直流输电系统接入图，是本发明所述直流超导限流器的一个应用场景，它是一个简单VSC高压直流输电系统。其中，SFCL表示本发明的中混合式直流超导限流器。限流器被设计安装在传输线路的端部。该系统假设在输电线路端部发生接地短路故障，故障发生时刻设置在t1＝2s，经过5ms，限流器中开关S1在t2(t2＝2.005s)打开。

[0053] 图4为高压直流输电系统两极接地短路故障时，不安装限流器与安装限流器情况下，系统直流电压变化对比图，或者说图4是系统端部直流电压Udc的波形。通过该直流系统安装限流器前后对比可知，故障发生后，该限流器可以在一定程度上补偿系统电压，降低直流电压跌落速率。

[0054] 图5为高压直流输电系统两极接地短路故障时，不安装限流器与安装限流器情况下，系统直流电流变化对比图，或者说图5是传输线路直流电流波形，从图中可知，该限流器在短路故障时有明显的限流效果，短路电流峰值从57.81kA限至25.89kA，短路电流抑制率达到了55.2％。

[0055] 图6为高压直流输电系统两极接地短路故障时，所述直流超导限流器的等效限流电阻变化情况，或者说图6是限流器的等效电阻变化曲线，图中显示该限流器有很快的响应速度，当短路故障发生时，限流等效电阻可以迅速从0Ω变化至3.79Ω，最后稳定至2.4Ω。因此该限流器可以在故障初期以最大限流等效电阻3.79Ω限制短路电流峰值，之后以2.4Ω等效限流电阻限制持续的稳态短路电流。当限流器的等效电阻为0Ω时，限流器的阻性电压为0V，此时限流器几乎无能量损耗。当限流器等效电阻呈现高阻抗时，限流器可以有效的限制短路电流。

[0056] 图7为高压直流输电系统两极接地短路故障时，所述直流超导线圈整体结构通流与并联电感分流情况图。当发生短路故障时，超导线圈整体结构所承受的短路电流i2最大值为3.3kA，由于两个超导电感线圈L1与L2并联分流作用，每个超导电感线圈仅承担1.65kA，即电流i2的50％。降低了超导电感线圈的失超风险，提高了超导线圈运行的可靠性。

[0057] 图8为高压直流输电系统两极接地短路故障时，超导电感线圈支路无直流开关并联定值电阻结构和有直流开关并联电阻结构的情况下，超导电感线圈电流变化对比图。由于R1的分流作用，超导电感线圈中的故障电流分量远低于线路总的故障电流。R2并联快速开关S1的结构可以有效的限制超导电感线圈的中短路故障电流分量。如没有定值电阻R2并联开关S1的结构，超导电感线圈电流在短路故障发生后会因为故障电流分量而导致线圈电流峰值达到7.2kA，过高的电流冲击会使超导电感线圈发生失超升至损坏。因为R2并联开关S1结构的存在，使得在故障发生5ms后开关S1断开超导电感线圈所在线路投入电阻R2，超导电感线圈电流因此受到限制，线圈中故障电流峰值仅为3.3kA。如果该超导电感线圈整体结构所设计的临界电流为3.5kA，则当短路故障发生时，超导电感线圈不会发生失超。该限流器拓扑的优势就在于可以用较低临界电流的超导电感线圈去限制系统中很高的短路冲击电流。

[0058] 图9为高压直流输电系统两极接地短路故障时，直流开关并联定值电阻和不并联定值电阻的情况下，开关断口电压变化对比图。图9表明，当开关S1两端无并联电阻R2时，开关断口电压会达到104kV。当开关S1两端并联定值电阻R2后，S1开断时定值电阻R2可以有效钳位S1的断口电压，断口电压被限制在19.85kV从而降低了开关S1的运行条件。更低的运行条件可以保证直流快速开关S1的有效开断并降低开关的制造成本。

[0059] 总的来说，本发明优点就在于对超导电感的结构改进，与单个直流超导电感线圈相比，两个并联电感线圈可以共同分担短路电流冲击。如果单个电感线圈将承受3000A的电流冲击，则两个并联电感所承受的电流冲击只有其中的二分之一，为1500A。

[0060] 对于超导导线而言，目前技术所量产的二代直流超导导线的自场临界电流最大也只有500A-600A左右，而由于二代高温超导导线的各向异性，导致当超导导线绕制成线圈时，由于磁场作用，会使得超导线圈的临界电流大幅衰减，为了使超导线圈能够通过更大电流而不超过超导线圈临界电流使导线发生失超，需要对超导导线进行并绕。如果目标导通电流过大，就需要对超导导线进行多根并绕，大大增加制作工艺的难度，而其中所需要解决的技术问题就在于多根导线并绕的均流问题，过多的导线并绕会增大超导线圈导线换位困难，影响超导线圈的绕制。通过两个超导线圈的并联，将大大降低超导线圈导通电流并减少超导导线并绕根数，便于实施超导导线换位和线圈绕制，降低超导线圈制作工艺的难度。

[0061] 超导线圈并联在降低单个超导线圈电流冲击的同时，在相同的磁场环境下也降低了超导线圈所承受的电磁应力，更好的保证了超导线圈在临界电流和临界应力的指标一下运行，防止超导线圈发生失超甚至损坏。

[0062] 如图10所示，线圈并联会降低超导线圈整体所呈现的等效电感值，在L1＝L2的条件下，等效电感值为L＝L1/2＝L2/2，如果需要超导线圈提供更大的等效电感值，就要大幅提高L1和L2的电感值，即提高超导线圈匝数，从而增加超导导线用线量，提高了超导线圈制作成本。

[0063] 如图11所示，如果通过对超导线圈进行设计与绕制，在L1＝L2，使超导线圈进行正向耦合，则会获得一个正向互感值M，则并联线圈整体的等效电感值会变为：L＝M+(L1-M)/2＝(L1+M)/2或L＝M+(L2-M)/2＝(L2+M)/2。如果通过优化设计提高线圈耦合度，例如使两个线圈磁通串联，减小漏磁等方式，可以增大互感值M，从而在不通过增加线圈匝数来提高线圈自感的前提下通过增大互感值来提高并联线圈整体的电感值，与单纯的线圈并联相比可以降低超导线圈的用线量。

[0064] 本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。