可控電阻型超導故障限流器的製作方法
2023-07-03 14:51:26 1
專利名稱：可控電阻型超導故障限流器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種主要應用於電力輸配電設備保護的短路電流限制技術，特別是一種可控電阻型超導故障限流器。
背景技術：
隨著國民經濟的迅速發展，電力工業也在迅速發展，人們對電能的需求日益增長，同時對供電的可靠性以及供電質量的要求也越來越高。因此電網聯繫緊密，結構加強，環網增多，電網向超大規模方向發展，使電網的容量越來越大。電力系統的高速發展導致了系統短路電流水平急劇增加，短路電流水平的增加不僅對電網的穩定運行帶來更大的威脅，而且使原有開關設備的遮斷容量不能滿足系統發展的要求。
目前國內外電力系統限制短路電流措施主要有(1)增大主系統到配電設備間的阻抗，如採用高阻抗變壓器；中性點經小電抗接地限制單相短路電流等。(2)改變系統運行方式來限制短路電流，如分割母線、分割系統以及對具有大容量機組的電廠採用單元接線等。
然而，上述方法實現起來都有一定的局限性，如採用高阻抗變壓器將使電壓調節變得困難；採用分割母線、分割系統改變系統運行方式來限制短路電流，使電站的出線迴路數大大增加，這樣又會大大增加電站的投資，同時使本來已十分複雜的電站總體布置和出線走廊更加複雜化。為此必須尋求適應電力系統發展、安全可靠、切實可行的限制系統短路電流的方法。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足與缺陷，提供一種可控電阻型超導故障限流器，將超導技術應用於限制輸配電線路的短路電流，使輸配電線路中的用電設備安全運行。相對於現有技術可大大提高限流速度和超導恢復速度，併集檢測、觸發和限流於一身，以達到比較理想的故障限流。
為達上述目的，本發明提供一種可控電阻型超導故障限流器，其包括一銅線限流繞組，用優質裸銅線繞制，串聯在電網中；一高溫超導載流導體，由高溫超導管材製成，其兩端通過銅排端頭與所述的銅線限流繞組並聯；一高溫超導繞組，繞制在所述的高溫超導載流導體上，其兩端與一直流穩壓電源連接；一低溫液氮容器，將所述的高溫超導載流導體連同高溫超導繞組一起容置於其中。
所述的高溫超導管材為鉍系高溫超導管材。
所述的高溫超導繞組由鉍系高溫超導帶材繞制而成。
所述的高溫超導載流導體進一步包括一由非導磁的不鏽鋼製成的保護外殼，置於高溫超導載流導體的外圍。
本發明的優點在於，可控電阻型超導故障限流器結構簡單，觸發和恢復時間短，限流效果好；電網正常工作時在限流器上產生的交流損耗小；線路短路故障時在限流器上產生的過電壓小；通過調節超導載流導體的背景磁場，該裝置可以限制不同水平的短路電流。本發明與傳統的限流技術相比，限流速度和超導恢復速度都很快，可控電阻型超導故障限流器集檢測、觸發和限流於一身，是目前比較理想的限流技術之一。
圖1為可控電阻型超導故障限流器的工作原理示意圖；圖2為可控電阻型超導故障限流器的結構示意圖；圖3為高溫超導載流導體的結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例詳細說明本發明的具體實施方式
。
請參考附圖1和圖2，分別為可控電阻型超導故障限流器的工作原理示意圖和可控電阻型超導故障限流器的結構示意圖。為了便於說明和作圖，此二附圖只表示可控電阻型超導故障限流器的單相結構，對於電力系統的三相電力線路，每一相都具有同樣的故障限流器的結構，在此予以說明。
如圖2所示，本發明提供一種可控電阻型超導故障限流器，其包括一銅線限流繞組1，採用乾式空心結構，用優質裸銅線繞制，線盤間墊環氧酚醛布板塊，整個線圈用無磁性夾件緊固，串聯在電網6中；一高溫超導載流導體2，請同時參考圖3所示，由高溫超導管材21製成，其兩端通過銅排端頭22與所述的銅線限流繞組1並聯；一高溫超導繞組3，繞制在所述的高溫超導載流導體2上，其兩端與一直流穩壓電源4連接，通過調節其上電流大小，可以改變高溫超導載流導體2的背景磁場；一低溫液氮容器5，將所述的高溫超導載流導體2連同高溫超導繞組3一起容置於其中。
所述的高溫超導管材21為鉍系高溫超導管材。
所述的高溫超導繞組3由鉍系高溫超導帶材繞制而成。
如圖3所示，所述的高溫超導載流導體2進一步包括一由非導磁的不鏽鋼製成的保護外殼23，置於高溫超導載流導體2的外圍，並緊密連接，可增加高溫超導載流導體2的的機械強度，當電網發生短路故障時，該保護外殼23還有一定的限制短路電流能力。
本發明根據不同電壓等級的電網系統可以生產不同型號的可控電阻型超導故障限流器，下面列舉三種型號的可控電阻型超導故障限流器例一10kV/6930kVar可控電阻型超導故障限流器。
技術指標額定電壓10kV，額定電流400A，限制電流2000A，響應時間10ms。
鉍系高溫超導管材21為空心圓柱結構，軸向長48毫米，內徑33毫米，壁厚2.5毫米，自場下臨界電流密度為500A/cm2，在77K時，切向臨界電流為600A。
例二10kV/10400kVar可控電阻型超導故障限流器。
技術指標額定電壓10kV，額定電流600A，限制電流3000A，響應時間15ms。
鉍系高溫超導管材21為空心圓柱結構，軸向長120毫米，內徑21毫米，壁厚2.5毫米，自場下臨界電流密度為300A/cm2，在77K時，切向臨界電流為900A。
例三
35kV/18200kVar可控電阻型超導故障限流器。
技術指標額定電壓35kV，額定電流300A，限制電流1500A，響應時間15ms。
鉍系高溫超導管材21為空心圓柱結構，軸向長48毫米，內徑33毫米，壁厚2.5毫米，自場下臨界電流密度為500A/cm2，在77K時，切向臨界電流為600A。
權利要求
1.一種可控電阻型超導故障限流器，其特徵在於，包括一銅線限流繞組，用優質裸銅線繞制，串聯在電網中；一高溫超導載流導體，由高溫超導管材製成，其兩端通過銅排端頭與所述的銅線限流繞組並聯；一高溫超導繞組，繞制在所述的高溫超導載流導體上，其兩端與一直流穩壓電源連接；一低溫液氮容器，將所述的高溫超導載流導體連同高溫超導繞組一起容置於其中。
2.根據權利要求1所述的可控電阻型超導故障限流器，其中，所述的高溫超導管材為鉍系高溫超導管材。
3.根據權利要求1所述的可控電阻型超導故障限流器，其中，所述的高溫超導繞組由鉍系高溫超導帶材繞制而成。
4.根據權利要求1所述的可控電阻型超導故障限流器，其中，所述的高溫超導載流導體進一步包括一由非導磁的不鏽鋼製成的保護外殼，置於高溫超導載流導體的外圍。
全文摘要
本發明涉及一種可控電阻型超導故障限流器，其包括一銅線限流繞組，用優質裸銅線繞制，串聯在電網中；一高溫超導載流導體，由高溫超導管材製成，其兩端通過銅排端頭與所述的銅線限流繞組並聯；一高溫超導繞組，繞制在所述的高溫超導載流導體上，其兩端與一直流穩壓電源連接；一低溫液氮容器，將所述的高溫超導載流導體連同高溫超導繞組一起容置於其中，本發明結構簡單，觸發和恢復時間短，限流效果好，可以限制不同水平的短路電流，其集檢測、觸發和限流於一身，是目前比較理想的限流技術之一。
文檔編號H02H9/02GK1635642SQ200310123540
公開日2005年7月6日 申請日期2003年12月26日 優先權日2003年12月26日
發明者張永, 信贏, 龔偉志, 劉航, 王洋, 柳楊, 任安林 申請人:北京雲電英納超導電纜有限公司