專利名稱：一種應(yīng)用于高壓直流輸電的超導(dǎo)平波限流電抗器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種應(yīng)用于高壓直流輸電領(lǐng)域的電抗器。
背景技術(shù)：
高壓直流輸電與交流輸電相比有不可替代的優(yōu)點(diǎn)線路費(fèi)用省、功率調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單、兩端系統(tǒng)無(wú)需穩(wěn)定同步運(yùn)行及電暈干擾小等。直流輸電現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于遠(yuǎn)距離大功率輸電、電纜輸電等方面。近些年來(lái)，柔性直流輸電的出現(xiàn)，更使直流輸電延伸到近距離小容量的輸電場(chǎng)合。雖然直流輸電技術(shù)發(fā)展已經(jīng)比較成熟，但是相對(duì)于交流輸電系統(tǒng)靈活、多樣的聯(lián)結(jié)方式，目前世界上已運(yùn)行的直流系統(tǒng)絕大多數(shù)仍采用兩端系統(tǒng)，其主要原因就是缺乏實(shí)用的高壓直流斷路器。隨著直流輸電技術(shù)的進(jìn)一歩發(fā)展，多端系統(tǒng)必然成為新的發(fā)展方向。而作為系統(tǒng)中起著控制和保護(hù)雙重作用的開(kāi)關(guān)電器，直流斷路器起到非常重要的作用。另ー方面，對(duì)于近年來(lái)興起的柔性直流輸電系統(tǒng)，雖然有電カ電子技術(shù)可直接控制和·保護(hù)系統(tǒng)，但作為最后的保護(hù)單元，直流斷路器也是必不可少的。目前直流斷路器的研制難點(diǎn)有三個(gè)方面(I)直流電流不像交流電流那樣有過(guò)零點(diǎn)，所以滅弧甚為困難；(2)直流回路的電感很大，所采用的平波電抗器一般為數(shù)百mH左右，而交流回路的電感僅為幾十mH，加上開(kāi)斷時(shí)的直流電流大，所以需由直流斷路器吸收的能量很大；(3)過(guò)電壓高。采取能耗限流、強(qiáng)制過(guò)零、磁吹滅弧等措施盡管可以一定程度上提高直流斷路器的開(kāi)斷能力，但仍然比交流斷路器低很多。為了保護(hù)直流電網(wǎng)運(yùn)行的安全性，迫切需要在直流電網(wǎng)中引入限流設(shè)備。另ー方面，對(duì)于高壓直流輸電，其主要變電設(shè)備除了換流變壓器、變流器之外，平波電抗器也是關(guān)鍵設(shè)備。直流平波電抗器的主要作用為(1)防止輕載時(shí)直流電流斷續(xù)。輕載吋，直流電流小，脈動(dòng)的直流電流容易在低值時(shí)刻突然中斷?？焖僮兓碾娏鲗⑹勾箅姼性O(shè)備，如換流變壓器和平波電抗器感應(yīng)產(chǎn)生危險(xiǎn)的過(guò)電壓而受損，也容易使換流閥阻尼電路過(guò)載而損壞。(2)抑制直流故障電流的快速増加，減小逆變器繼發(fā)換相失敗的幾率。(3 )減小直流電流紋波，與直流濾波器一起共同構(gòu)成換流站直流諧波濾波電路。(4 )防止直流線路或直流開(kāi)關(guān)站產(chǎn)生的陡波沖擊波進(jìn)入閥廳，從而使換流閥免遭過(guò)電壓應(yīng)カ過(guò)大而損壞。為了起到上述作用，平波電抗器的電感量一般趨于選大些，但也不能太大。因?yàn)殡姼辛刻螅\(yùn)行時(shí)容易產(chǎn)生過(guò)電壓，使直流輸電系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)特性的反應(yīng)速度下降，而且也會(huì)增加平波電抗器的投資。因此，平波電抗器的電感量在滿足主要性能要求的前提下應(yīng)盡量小些，通常為0. 27-1. 5H (針對(duì)直流架空線路)或12-200mH (針對(duì)直流電纜線路)。常規(guī)平波電抗器通常為環(huán)氧玻璃鋼包封的干式結(jié)構(gòu)，采用常規(guī)銅導(dǎo)線或鋁導(dǎo)線繞制，正常運(yùn)行通流數(shù)千安培時(shí)電阻損耗很大，且不具備限流的功能。常規(guī)超導(dǎo)限流器主要應(yīng)用于交流場(chǎng)合，采用無(wú)感線圈方式繞制，散熱方式良好，但應(yīng)用于直流場(chǎng)合并無(wú)平波能力。將平波和限流功能集于一體的超導(dǎo)平波限流電抗器，目前尚無(wú)相關(guān)報(bào)道。日本Seikei大學(xué)在 1991 年提出直流超導(dǎo)限流器樣機(jī)(T. Ishigohka, N. Sasaki. Fundamental test of newdc superconducting fault current limiter[J]. IEEE Trans on Magnetics,1991,27(2):2341-2344.)，運(yùn)用兩個(gè)緊耦合超導(dǎo)線圈以反并聯(lián)方式繞制，正常運(yùn)行時(shí)兩超導(dǎo)線圈產(chǎn)生的磁通互相抵消，無(wú)電阻和電抗，在發(fā)生短路故障吋，兩個(gè)超導(dǎo)線圈產(chǎn)生磁通不平衡，從而產(chǎn)生大的電抗抑制短路電流。日本Seikei大學(xué)發(fā)明的超導(dǎo)直流限流器僅具有限流的功能，而不具有平波功能，且超導(dǎo)磁體采用NbTi低溫超導(dǎo)線繞制，需運(yùn)行在液氦介質(zhì)中，難以應(yīng)用于高電壓場(chǎng)合。中國(guó)發(fā)明專利200410013346. I提出的直流超導(dǎo)故障限流器，也采用兩個(gè)緊耦合超導(dǎo)線圈以反并聯(lián)方式繞制，與日本Seikei大學(xué)方案不同，其中一個(gè)超導(dǎo)線圈采用直流電源做偏置，同樣不具備平波能力。上述兩組直流超導(dǎo)限流器應(yīng)用短路時(shí)磁通不平衡產(chǎn)生大電感限流，且不具備平波能力。應(yīng)用于儲(chǔ)能、磁共振等領(lǐng)域的超導(dǎo)線圈的結(jié)構(gòu)與超導(dǎo)平波限流電抗器類(lèi)似，但其主要應(yīng)用于低壓、小電流領(lǐng)域，電感值比平波電抗器的電感更大，為幾個(gè)至幾十個(gè)H，但電壓和電流一般較小，電壓為幾千伏或幾百伏量級(jí)、電流為幾百安培量級(jí)，冷卻介質(zhì)通常為液氦。應(yīng)用于上述領(lǐng)域的超導(dǎo)線圈設(shè)計(jì)時(shí)不需考慮限流功能，因此通常采用NbTi、Nb3Sn低溫超導(dǎo)帶或Bi2223高溫超導(dǎo)帶繞制，無(wú)需采用基帶電阻率較高的YBCO帶材繞制，線圈采用密繞結(jié)構(gòu)，無(wú)需留有散熱通道。·

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有高壓直流輸電領(lǐng)域直流斷路器難以開(kāi)斷短路電流、普通平波電抗器能耗高等缺點(diǎn)，提出了ー種同時(shí)具備平波功能和限流功能的超導(dǎo)平波限流電抗器。本發(fā)明技術(shù)方案如下本發(fā)明超導(dǎo)平波限流電抗器基于超導(dǎo)帶材失超原理，由超導(dǎo)線圈、線圈骨架、線圈上支撐板、線圈下支撐板、線圈緊固螺桿、拉桿、低溫杜瓦筒、低溫杜瓦上蓋板、電流引線、過(guò)渡線、套管保溫層、套管絕緣層構(gòu)成。所述的超導(dǎo)線圈、線圈骨架、線圈上支撐板、線圈下支撐板、線圈緊固螺桿組成超導(dǎo)磁體。所述的超導(dǎo)線圈繞制在線圈骨架外部，線圈上支撐板和線圈下支撐板分別位于超導(dǎo)線圈的上部和下部，通過(guò)線圈緊固螺桿將超導(dǎo)線圈壓緊。低溫杜瓦筒和低溫杜瓦上蓋板組成低溫杜瓦。所述的超導(dǎo)磁體安裝在低溫杜瓦的內(nèi)部空間中，由液氮直接蒸發(fā)冷卻或液氮加制冷機(jī)冷卻。超導(dǎo)磁體通過(guò)拉桿與低溫杜瓦上蓋板安裝在一起。所述的電流引線的上端連接到直流電網(wǎng)，電流引線的下端位于低溫杜瓦內(nèi)部，由過(guò)渡線連接到所述的超導(dǎo)線圏。所述的電流引線的外部依次為套管保溫層、套管低溫絕緣層和套管常溫絕緣層，以保證良好的絕緣并減少漏熱。超導(dǎo)線圈可繞制成多層圓筒串并聯(lián)或多餅串并聯(lián)結(jié)構(gòu)。多層圓筒式結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)線圈中，每層或每隔幾層放置有絕緣墊條或瓦楞板，以保證良好散熱。餅式結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)線圈中，單餅線圈內(nèi)部每匝或每隔幾匝放置絕緣墊條或瓦楞板，單餅線圈之間安裝帶孔隙的絕緣隔板，以保證良好散熱。超導(dǎo)線圈采用基帶電阻率較高的YBCO高溫超導(dǎo)線帶材繞制。目前YBCO高溫超導(dǎo)帶材已實(shí)現(xiàn)了較大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化，其單根長(zhǎng)度已達(dá)數(shù)百米，臨界電流密度Jc已超過(guò)150A/mm2 (77K，自場(chǎng))。由于超導(dǎo)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)很強(qiáng)，與超導(dǎo)帶材表面垂直的磁場(chǎng)會(huì)使超導(dǎo)帶材臨界電流產(chǎn)生退降，設(shè)計(jì)線圈時(shí)，根據(jù)繞組橫向漏磁場(chǎng)的不同，電流密度可取在50-100A/mm2之內(nèi)。低溫杜瓦筒和低溫杜瓦上蓋板可采用無(wú)磁不銹鋼或玻璃鋼材料制作，為了降低低溫杜瓦的漏熱損耗，低溫杜瓦筒采用真空夾層保溫；另外，為了保證超導(dǎo)平波限流電抗器運(yùn)行的安全性，低溫杜瓦上蓋板還需安裝壓カ釋放閥、爆破閥、壓カ表、液位計(jì)等設(shè)備和儀表。線圈骨架、線圈上支撐板、線圈下支撐板采用在低溫下絕緣性能優(yōu)良的高強(qiáng)度玻璃鋼材料制作。電流引線、過(guò)渡線采用紫銅或無(wú)氧銅材料制作。電流引線的套管保溫層采用真空保溫管或環(huán)氧玻璃鋼材料制作；由于套管絕緣層在很寬的溫區(qū)下(65K-300K)工作，因此在套管絕緣層設(shè)計(jì)時(shí)采用了多溫區(qū)設(shè)計(jì)方法，套管低溫絕緣層采用環(huán)氧玻璃鋼材料制作，套管常溫絕緣層采用硅橡膠材料或電エ陶瓷材料制作。所述的的超導(dǎo)磁體除了可以設(shè)計(jì)為空芯結(jié)構(gòu)之外，還可以設(shè)計(jì)為帶間隙的鐵芯結(jié)構(gòu)。帶間隙的鐵芯可為低溫鐵芯或常溫鐵芯，低溫鐵芯安裝在低溫杜瓦筒和低溫杜瓦上蓋板所圍繞空間的內(nèi)部，常溫鐵芯安裝在低溫杜瓦筒和低溫杜瓦上蓋板所圍繞空間外部。如果采用低溫鐵芯，本發(fā)明超導(dǎo)平波限流電抗器的結(jié)構(gòu)更為緊湊，但是低溫杜瓦筒需要承受鐵芯的重量，對(duì)低溫杜瓦筒的強(qiáng)度要求更高；如果采用常溫鐵芯，所述的超導(dǎo)平波限流電抗·器的體積和重量會(huì)偏大ー些，并且低溫杜瓦筒和低溫杜瓦上蓋板都需設(shè)計(jì)為中空結(jié)構(gòu)。本發(fā)明超導(dǎo)平波電抗器正常運(yùn)行時(shí)的電流為疊加了高次諧波的直流電流。諧波電流的大小與直流電カ系統(tǒng)本身和所述超導(dǎo)平波電抗器的電感取值有夫。所述的超導(dǎo)平波電抗器的磁場(chǎng)由直流磁場(chǎng)和諧波磁場(chǎng)兩部分組成，其主要成分是直流磁場(chǎng)。直流磁場(chǎng)會(huì)引起鐵磁材料飽和，因此所述超導(dǎo)平波電抗器需要采用空心結(jié)構(gòu)或帶間隙的鐵芯結(jié)構(gòu)。所述超導(dǎo)平波電抗器的絕緣設(shè)計(jì)與單純交流或直流設(shè)備不同，需要考慮交、直電壓作用和極性反轉(zhuǎn)時(shí)的電場(chǎng)分布。所述超導(dǎo)平波電抗器的繞組結(jié)構(gòu)一般采用多層圓筒串并聯(lián)結(jié)構(gòu)或多個(gè)雙餅串并聯(lián)結(jié)構(gòu)，每ー層或餅都存在自感和互感。各并聯(lián)支路的直流電流按各支路電阻分配，而諧波電流主要按照各支路電感分配。為了使得平波電抗器各層電流分配比較均勻，就需要事先計(jì)算出各線圈的自感和互感參數(shù)，然后通過(guò)合理?yè)Q位使得各并聯(lián)支路電流分配均勻。本發(fā)明超導(dǎo)平波限流電抗器的電感值、運(yùn)行電壓和電流與應(yīng)用于儲(chǔ)能、磁共振等領(lǐng)域的超導(dǎo)線圈有很大差異，并且線圈繞制采用的材料和結(jié)構(gòu)也與上述線圈不同。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)I.本發(fā)明超導(dǎo)平波限流電抗器在直流情況下繞組無(wú)電阻損耗和交流損耗，僅僅存在電流引線和低溫杜瓦的漏熱，能耗很低；2.本發(fā)明超導(dǎo)平波限流電抗器的超導(dǎo)線圈應(yīng)用基帶電阻率較高的YBCO高溫超導(dǎo)帶材繞制在直流電網(wǎng)出現(xiàn)短路故障時(shí)，超導(dǎo)帶材失超變?yōu)橛凶钁B(tài)，可有效限制電流，提高了短路電流的開(kāi)斷能力；3.本發(fā)明超導(dǎo)平波限流電抗器充分利用了超導(dǎo)帶材在直流情況下無(wú)損耗，在大電流情況下電阻増加的特性，相對(duì)常規(guī)平波電抗器體積小、重量輕、安全、應(yīng)用液氮作為絕緣介質(zhì)，無(wú)火災(zāi)隱患，可以應(yīng)用于不同電壓和容量的兩端及多端直流輸電場(chǎng)合。


圖I為應(yīng)用于高壓直流輸電的超導(dǎo)平波限流電抗器電路原理圖；圖2為實(shí)施例I空芯結(jié)構(gòu)超導(dǎo)平波限流電抗器示意圖3為多層圓筒式串聯(lián)結(jié)構(gòu)超導(dǎo)線圈示意圖；圖4為多層圓筒式并聯(lián)結(jié)構(gòu)超導(dǎo)線圈示意圖；圖5為餅式結(jié)構(gòu)超導(dǎo)線圈示意圖；圖6為實(shí)施例2帶間隙的低溫鐵芯結(jié)構(gòu)超導(dǎo)平波限流電抗器示意圖；圖7為實(shí)施例3帶間隙的常溫鐵芯結(jié)構(gòu)超導(dǎo)平波限流電抗器示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步說(shuō)明。圖I為本發(fā)明應(yīng)用于高壓直流輸電的超導(dǎo)平波限流電抗器電路原理圖。如圖I所示，高壓直流輸電換流站中包括換流變壓器、變流器、超導(dǎo)平波限流電抗器等主要設(shè)備。超·導(dǎo)平波限流電抗器串聯(lián)在直流線路中，在直流電カ系統(tǒng)正常工作時(shí)損耗非常小，所述的超導(dǎo)平波限流電抗器僅起到平波的作用，在電網(wǎng)發(fā)生短路故障時(shí)，電抗器的電阻突然増大，從而將短路電流抑制到一定的水平。下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例I為采用空芯結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)平波限流電抗器。如圖2所示，超導(dǎo)平波限流電抗器由超導(dǎo)線圈I、線圈骨架2、線圈上支撐板3、線圈下支撐板4、線圈緊固螺桿5、拉桿6、低溫杜瓦筒7、低溫杜瓦蓋板8、電流引線9、過(guò)渡線10、套管保溫層11、套管低溫絕緣層12和套管常溫絕緣層13構(gòu)成。超導(dǎo)線圈I、線圈骨架2、線圈上支撐板3、線圈下支撐板4、線圈緊固螺桿5組成超導(dǎo)磁體。超導(dǎo)線圈I繞制在線圈骨架2外部，線圈上支撐板3和線圈下支撐板4分別位于超導(dǎo)線圈I的上部和下部，通過(guò)線圈緊固螺桿5將超導(dǎo)線圈I壓緊。由低溫杜瓦筒7和低溫杜瓦上蓋板8組成低溫杜瓦。所述的超導(dǎo)磁體安裝在低溫杜瓦的內(nèi)部，由液氮直接蒸發(fā)冷卻或液氮加制冷機(jī)冷卻。超導(dǎo)磁體通過(guò)拉桿6與低溫杜瓦上蓋板2安裝在一起。所述的電流引線9的上端連接到直流電網(wǎng)，電流引線9的下端位于低溫杜瓦內(nèi)部，由過(guò)渡線10連接到超導(dǎo)線圈I。超導(dǎo)磁體通過(guò)電流引線9與過(guò)渡線10連接到直流電網(wǎng)。電流引線9的外部依次為套管保溫層11、套管低溫絕緣層12和套管常溫絕緣層13，以保證良好的絕緣并減少漏熱。超導(dǎo)線圈I可繞制成多層圓筒串并聯(lián)或多個(gè)雙餅串并聯(lián)結(jié)構(gòu)。與常規(guī)超導(dǎo)線圈僅需考慮絕緣不同的是，超導(dǎo)限流平波電抗器需要有限流的功能，因此需要采用足夠好的散熱措施。所采取措施如下如圖3和圖4所示，多層圓筒串并聯(lián)結(jié)構(gòu)線圈中，每層或每隔幾層放置有絕緣墊條或瓦楞板，以保證良好散熱。如圖5所示，餅式結(jié)構(gòu)線圈中，單餅線圈內(nèi)部每匝或每隔幾匝放置絕緣墊條或瓦楞板，單餅線圈之間安裝帶孔隙的絕緣隔板，以保證良好散熱。超導(dǎo)線圈I采用基帶電阻率較高的YBCO高溫超導(dǎo)帶材繞制。低溫杜瓦筒7和低溫杜瓦上蓋板8采用無(wú)磁不銹鋼或玻璃鋼材料制作。線圈骨架2、線圈上支撐板3、線圈下支撐板4采用玻璃鋼材料制作。電流引線9、過(guò)渡線10采用紫銅或無(wú)氧銅材料制作。所述的套管保溫層11采用真空保溫管或環(huán)氧材料制作。套管低溫絕緣層12采用環(huán)氧玻璃鋼材料制作。套管常溫絕緣層13采用硅橡膠材料或電エ陶瓷材料制作。實(shí)施例2應(yīng)用于高壓直流輸電的超導(dǎo)平波限流電抗器采用帶間隙的鐵芯電抗器結(jié)構(gòu)。如圖6所示，超導(dǎo)平波限流電抗器由超導(dǎo)線圈I、線圈骨架2、線圈上支撐板3、線圈下支撐板4、線圈緊固螺桿5、低溫杜瓦筒7、低溫杜瓦上蓋板8、電流引線9、過(guò)渡線10、套管保溫層11、套管低溫絕緣層12、套管常溫絕緣層13、鐵芯14、間隙15、線圈上墊塊16、線圈下墊塊17和鐵芯下墊塊18構(gòu)成。超導(dǎo)線圈I、線圈骨架2、線圈上支撐板3、線圈下支撐板
4、線圈緊固螺桿5組成超導(dǎo)磁體。超導(dǎo)線圈I繞制在線圈骨架2外部，線圈上支撐板3和線圈下支撐板4分別位于超導(dǎo)線圈I的上部和下部，通過(guò)線圈緊固螺桿5將超導(dǎo)線圈I壓紫。由低溫杜瓦筒7和低溫杜瓦上蓋板8組成低溫杜瓦，鐵芯14放置在低溫杜瓦內(nèi)部，所述的超導(dǎo)磁體安裝在低溫杜瓦的內(nèi)部，由液氮直接蒸發(fā)冷卻或液氮加制冷機(jī)冷卻。超導(dǎo)線圈I位于線圈上墊塊16和線圈下墊塊17之間，并通過(guò)線圈上墊塊16和線圈下墊塊17固定在鐵芯14的窗口中。鐵芯14為三柱結(jié)構(gòu)，為防止鐵芯飽和，中心柱中留有多個(gè)間隙15。鐵芯下墊塊18位于鐵芯下方，超導(dǎo)磁體通過(guò)鐵芯下墊塊18安裝在低溫杜瓦筒7的下底部。與實(shí)施例I相同，電流引線9上端連接到直流電網(wǎng)，電流引線9下端位于低溫杜瓦內(nèi)部，由過(guò)渡線10連接到超導(dǎo)線圈I ;電流引線9外部依次為套管保溫層11、套管低溫絕緣層12和套管常溫絕緣層13，以保證良好的絕緣并減少漏熱。實(shí)施例2和實(shí)施例I的區(qū)別在于超導(dǎo)平波限流電抗器的超導(dǎo)磁體采用帶間隙的·鐵芯電抗器結(jié)構(gòu)，由于超導(dǎo)平波限流電抗器為直流磁體，因此，本實(shí)施例中將鐵芯14放到低溫杜瓦內(nèi)部。鐵芯可采用高性能硅鋼片制作，在直流場(chǎng)合下應(yīng)用高次諧波損耗很小，安裝在低溫杜瓦內(nèi)部不會(huì)帶來(lái)很大的制冷負(fù)擔(dān)。另外，鐵芯中心柱采用多個(gè)間隙15可以避免平波限流電抗器在突發(fā)短路時(shí)由于鐵芯飽和而帶來(lái)的不利影響。實(shí)施例3為應(yīng)用于高壓直流輸電的超導(dǎo)平波限流電抗器采用的另ー種帶間隙的鐵芯電抗器結(jié)構(gòu)。如圖7所示，超導(dǎo)平波限流電抗器由超導(dǎo)線圈I、線圈骨架2、線圈上支撐板3、線圈下支撐板4、線圈緊固螺桿5、低溫杜瓦筒7、低溫杜瓦上蓋板8、電流引線9、過(guò)渡線10、套管保溫層11、套管低溫絕緣層12、套管常溫絕緣層13、鐵芯14、間隙15和鐵芯下墊塊18構(gòu)成。由超導(dǎo)線圈I、線圈骨架2、線圈上支撐板3、線圈下支撐板4、線圈緊固螺桿5組成超導(dǎo)磁體。與實(shí)施例I相同，超導(dǎo)線圈I繞制在線圈骨架2外部，線圈上支撐板3和線圈下支撐板4分別位于超導(dǎo)線圈I的上部和下部，通過(guò)線圈緊固螺桿5將超導(dǎo)線圈I壓緊。由低溫杜瓦筒7和低溫杜瓦上蓋板8組成低溫杜瓦，所述的超導(dǎo)磁體安裝在低溫杜瓦內(nèi)部，由液氮直接蒸發(fā)冷卻或液氮加制冷機(jī)冷卻。超導(dǎo)磁體通過(guò)拉桿6與低溫杜瓦上蓋板2安裝在一起。實(shí)施例3和實(shí)施例2的區(qū)別在于，超導(dǎo)平波限流電抗器的鐵芯14處于常溫環(huán)境中，高次諧波引起的鐵芯損耗能量可以直接釋放到環(huán)境中。低溫杜瓦筒7和低溫杜瓦蓋板8制作成中空結(jié)構(gòu)，鐵芯14和間隙15從低溫杜瓦中心孔穿過(guò)。低溫杜瓦通過(guò)鐵芯下墊塊18安裝在鐵芯14的底部鐵軛上。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于高壓直流輸電的超導(dǎo)平波限流電抗器，其特征在于所述的超導(dǎo)平波限流電抗器由超導(dǎo)線圈(I)、線圈骨架(2)、線圈上支撐板(3)、線圈下支撐板(4)、線圈緊固螺桿(5)、拉桿(6)、低溫杜瓦筒(7)、低溫杜瓦上蓋板(8)、電流引線(9)、過(guò)渡線(10)、套管保溫層(11)、套管低溫絕緣層(12)和套管常溫絕緣層(13)構(gòu)成；所述的超導(dǎo)線圈(I)、線圈骨架(2)、線圈上支撐板(3)、線圈下支撐板(4)和線圈緊固螺桿(5)組成超導(dǎo)磁體；所述的超導(dǎo)線圈(I)繞制在線圈骨架(2)的外部，所述的線圈上支撐板(3)和線圈下支撐板(4)分別位于超導(dǎo)線圈(I)的上部和下部，通過(guò)線圈緊固螺桿(5)將超導(dǎo)線圈(I)壓緊；所述的低溫杜瓦筒(7)和低溫杜瓦上蓋板(8)組成低溫杜瓦，所述的超導(dǎo)磁體為空芯結(jié)構(gòu)，安裝在低溫杜瓦的內(nèi)部，由液氮直接蒸發(fā)冷卻或液氮加制冷機(jī)冷卻；超導(dǎo)磁體通過(guò)拉桿(6)與低溫杜瓦上蓋板(2)安裝在一起；所述的電流引線(9)的上端連接到直流電網(wǎng)，電流引線(9)下端位于低溫杜瓦內(nèi)部，由過(guò)渡線(10)連接到超導(dǎo)線圈(I);電流引線(9)的外部依次為套管保溫層(11)、套管低溫絕緣層(12)和套管常溫絕緣層(13)。
2.如權(quán)利要求I所述的超導(dǎo)平波限流電抗器，其特征在于所述的超導(dǎo)線圈(I)繞制成多層圓筒串并聯(lián)結(jié)構(gòu)或多個(gè)雙餅串并聯(lián)結(jié)構(gòu)；所述多層圓筒串并聯(lián)結(jié)構(gòu)的線圈每層或每隔幾層放置絕緣墊條或瓦楞板；所述多個(gè)雙餅串并聯(lián)結(jié)構(gòu)的單餅線圈內(nèi)部每匝或每隔幾匝放置絕緣墊條或瓦楞板，單餅線圈之間安裝帶孔隙的絕緣隔板。
3.如權(quán)利要求I所述的超導(dǎo)平波限流電抗器，其特征在于所述的超導(dǎo)線圈(I)采用YBCO高溫超導(dǎo)帶材繞制；所述的低溫杜瓦筒(7)和低溫杜瓦上蓋板(8)采用無(wú)磁不銹鋼或玻璃鋼材料制作；所述的線圈骨架(2)、線圈上支撐板(3)、線圈下支撐板(4)采用玻璃鋼材料制作。
4.如權(quán)利要求I所述的超導(dǎo)平波限流電抗器，其特征在于所述的電流引線(9)和過(guò)渡線(10)采用紫銅或無(wú)氧銅材料制作；所述的套管保溫層(11)采用真空保溫管或環(huán)氧玻璃鋼材料制作；套管低溫絕緣層(12)采用環(huán)氧玻璃鋼材料制作；套管常溫絕緣層(13)采用硅橡膠材料或電工陶瓷材料制作。
5.如權(quán)利要求I所述的超導(dǎo)平波限流電抗器，其特征在于所述的超導(dǎo)平波限流電抗器采用帶間隙的鐵芯結(jié)構(gòu)；所述的超導(dǎo)磁體位于線圈上墊塊(16)和線圈下墊塊(17)之間，并通過(guò)線圈上墊塊(16)和線圈下墊塊(17)固定在鐵芯(14)的窗口中；鐵芯(14)為三柱結(jié)構(gòu)，其中心柱中有多個(gè)間隙(15)，鐵芯(14)置于低溫杜瓦(7)內(nèi)部；鐵芯下墊塊(18)位于鐵芯(14)下方，超導(dǎo)磁體通過(guò)鐵芯下墊塊(18)安裝在所述低溫杜瓦筒(7)的下底部。
6.如權(quán)利要求6所述的超導(dǎo)平波限流電抗器，其特征在于所述的采用帶間隙鐵芯結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)平波限流電抗器中，所述的鐵芯(14)處于常溫環(huán)境中；所述的低溫杜瓦筒(7)和低溫杜瓦蓋板(8)采用中空結(jié)構(gòu)；所述的鐵芯(14)和所述的間隙(15)從低溫杜瓦中心孔穿過(guò)；低溫杜瓦通過(guò)鐵芯下墊塊(18)安裝在鐵芯(14)的底部鐵軛上。
全文摘要
一種應(yīng)用于高壓直流輸電的超導(dǎo)平波限流電抗器，由超導(dǎo)線圈(1)、線圈骨架(2)、線圈上支撐板(3)、線圈下支撐板(4)、線圈緊固螺桿(5)組成的超導(dǎo)磁體安裝在低溫杜瓦筒(7)和低溫杜瓦上蓋板(8)組成的低溫杜瓦內(nèi)部，由液氮直接蒸發(fā)冷卻或液氮加制冷機(jī)冷卻。超導(dǎo)磁體通過(guò)拉桿(6)與低溫杜瓦上蓋板(2)安裝在一起。超導(dǎo)磁體通過(guò)電流引線(9)與過(guò)渡線(10)連接到直流電網(wǎng)；電流引線(9)外為套管保溫層(11)、套管低溫絕緣層(12)和套管常溫絕緣層(13)，保證良好的絕緣并減少漏熱。本發(fā)明在直流電網(wǎng)正常工作時(shí)無(wú)損耗，僅起到平波的作用，當(dāng)直流電網(wǎng)發(fā)生短路故障時(shí)，電抗器的電阻迅速增大，將短路電流抑制到一定水平。
文檔編號(hào)H01F6/06GK102789883SQ20121030930
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月27日
發(fā)明者宋乃浩, 張京業(yè), 張志豐, 戴少濤, 林良真, 肖立業(yè), 邱清泉 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院電工研究所