随着全球互联式电网的迅速发展,高温超导限流器因集自触发、限流、损耗较小等优点成为了解决输电网短路故障的有效设备,为电力系统中电能的传输质量和稳定性提供了有效保障。其中,混合型高温超导限流器作为失超型限流器因其具有反应灵敏、经济、安全等特点受到限流器设计者的广泛关注。超导限流单元是高温超导限流器的核心部件,其在线路故障状态下表现的暂态电阻特性以及在线路非故障状态下的电磁稳定性研究对限流器本体具重要的意义。为了减小限流单元对线路阻抗的影响和自身的损耗,目前的限流单元多数设计为无感的类型。本文首先介绍了无感限流单元的电感计算原理,利用有限元仿真软件COMSOL对传统无感型超导限流单元进行了电感量的计算和比较。提出新型无感超导限流单元结构,并根据电感量大小和绝缘能力确定了设计的关键参数。针对新型超导限流单元,为保证低损耗和稳定性,本文对其交流损耗进行了研究。首先分析了超导带材产生交流损耗的基本原理,对交流损耗进行了简单的分类;通过对交流损耗数值计算的理论基础和计算方法介绍,解释了交流损耗数值计算的原理;建立二维和三维仿真模型,分别对新型无感超导限流单元进行交流损耗仿真,得出在工频50 Hz不同传输电流下的交流损耗值,并与有感状态下的情况进行对比。根据新型超导限流单元在非故障态下设计参数,研究其在短路故障时的暂态电阻变化特性。本文通过对YBCO超导材料电性能与热性能的分析,建立了电阻型超导限流单元瞬态电阻与其通过的电流和所在环境温度变化规律的数学模型;应用电力系统电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC进行线路建模和短路故障运行状态模拟,并联合采用MATLAB构建等效数学模型;通过数值暂态联合仿真分析,获得了单相短路故障情况下与三相短路故障情况下超导故障限流器的限流比率、超导限流单元的电阻变化规律以及超导限流单元的温度变化特征。最后,对新型无感超导限流单元在设计和仿真中体现的各种性质进行实验验证。文章首先对超导带材的暂态电阻特性验证,利用冲击实验平台测量出其限流电阻的暂态变化;通过临界电流测试平台,对新型超导限流单元设计方式进行可行性验证实验;最后搭建超导限流单元交流损耗测试平台,利用补偿线圈法对超导限流单元样品进行交流损耗测试,从而对比不同交流损耗仿真方法的准确性。