Question

隨著我國各大電網互聯，發生短路故障后系統短路電流巨大，而且短路電流波及范圍擴大，超導限流器這種電力設備應運而生，可以限制電網的短路電流水平、減少短路電流對電網的沖擊，隔斷電網短路電流的傳播，維護電網的穩定．它的電阻R隨電流I變化關系如圖所示．如圖為35千伏/90兆瓦超導限流器，接入電網的示意圖．
（1）當電路中的電流為2kA時，電路中用電器消耗的功率是多大？
（2）為了使用電器短路后電路能保持穩定狀態，R應滿足什么條件？
（3）在R滿足條件時，有人把超導限流器稱為“不斷電保險絲”，請你說明理由．

Answer 1

【答案】分析：（1）由圖可見電路中電流小于2.5kA時，超導限流器的阻值為零，電路中只有用電器工作，根據P=UI計算出電功率；
（2）當用電器短路時，為保證電路不短路，通過限流器的電流必須大于2.5kA，根據歐姆定律計算出R的阻值；
（3）當用電器正常工作時，限流器電阻為零，當用電器短路時，限流器為一定值電阻，電流中電流不會很大，電路沒有切斷，擔起到了保護作用．
解答：解：（1）由圖可見，電路中電流I≤2.5kA時，限流器電阻為0，電路中只有用電器工作，
∴用電器消耗的功率P=UI=35V×10³V×2×10³A=70×10⁶W=70MW
 答：當電路中的電流為2kA時，用電器消耗的功率是70MW．
（2）用電器被短路后，為使電路保持穩定狀態，限流器電阻不能為零，
由圖可見I＞2.5kA時，限流器電阻為R，
∴R＜==14Ω
 答：為使用電器短路后電路能保持穩定狀態，R應滿足的條件是：R＜14Ω．
（3）在R滿足的條件下，有人把超導限流器稱為“不斷電保險絲”，理由是：當電路電流小于某一電流值（2.5kA）時，限流器電阻為0，電路正常工作；當電路短路時，限流器電阻為一定值，電路電流減小，處于穩定狀態，電路中仍有電流，電路沒有被切斷．
點評：（1）從限流器的特性上分析，只有電流很大（基本上是發生短路或用電器總功率過大）時，才具有電阻值，使得電源不會短路，起保護作用；
（2）普通保險絲，電流過大時熔斷保護電路，但故障排除后，需更換保險絲，比較麻煩；超導限流器既能起到保護電路的作用，又不會斷電，因此稱為“不斷電保險絲”．