Question

隨著我國(guó)各大電網(wǎng)互聯(lián)，發(fā)生短路故障后系統(tǒng)短路電流巨大，而且短路電流波及范圍擴(kuò)大，超導(dǎo)限流器這種電力設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生，可以限制電網(wǎng)的短路電流水平、減少短路電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊，隔斷電網(wǎng)短路電流的傳播，維護(hù)電網(wǎng)的穩(wěn)定．它的電阻R隨電流I變化關(guān)系如圖所示．如圖為35千伏/90兆瓦超導(dǎo)限流器，接入電網(wǎng)的示意圖．
（1）當(dāng)電路中的電流為2kA時(shí)，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(wěn)定狀態(tài)，R₀應(yīng)滿足什么條件？
（3）在R₀滿足條件時(shí)，有人把超導(dǎo)限流器稱為“不斷電保險(xiǎn)絲”，請(qǐng)你說明理由．

Answer 1

分析：（1）由圖可見電路中電流小于2.5kA時(shí)，超導(dǎo)限流器的阻值為零，電路中只有用電器工作，根據(jù)P=UI計(jì)算出電功率；
（2）當(dāng)用電器短路時(shí)，為保證電路不短路，通過限流器的電流必須大于2.5kA，根據(jù)歐姆定律計(jì)算出R₀的阻值；
（3）當(dāng)用電器正常工作時(shí)，限流器電阻為零，當(dāng)用電器短路時(shí)，限流器為一定值電阻，電流中電流不會(huì)很大，電路沒有切斷，擔(dān)起到了保護(hù)作用．

解答：解：（1）由圖可見，電路中電流I≤2.5kA時(shí)，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=35×10³V×2×10³A=70×10⁶W=70MW
 答：當(dāng)電路中的電流為2kA時(shí)，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(wěn)定狀態(tài)，限流器電阻不能為零，
由圖可見I＞2.5kA時(shí)，限流器電阻為R₀，
∴R₀＜

U

I

=

35×103V

2.5×103A

=14Ω
 答：為使用電器短路后電路能保持穩(wěn)定狀態(tài)，R₀應(yīng)滿足的條件是：R₀＜14Ω．
（3）在R₀滿足的條件下，有人把超導(dǎo)限流器稱為“不斷電保險(xiǎn)絲”，理由是：當(dāng)電路電流小于某一電流值（2.5kA）時(shí)，限流器電阻為0，電路正常工作；當(dāng)電路短路時(shí)，限流器電阻為一定值，電路電流減小，處于穩(wěn)定狀態(tài)，電路中仍有電流，電路沒有被切斷．

點(diǎn)評(píng)：（1）從限流器的特性上分析，只有電流很大（基本上是發(fā)生短路或用電器總功率過大）時(shí)，才具有電阻值，使得電源不會(huì)短路，起保護(hù)作用；
（2）普通保險(xiǎn)絲，電流過大時(shí)熔斷保護(hù)電路，但故障排除后，需更換保險(xiǎn)絲，比較麻煩；超導(dǎo)限流器既能起到保護(hù)電路的作用，又不會(huì)斷電，因此稱為“不斷電保險(xiǎn)絲”．