[發(fā)明專利]一種緊耦合式空心高溫超導(dǎo)電抗器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910063311.1
• 申請(qǐng)日: 2009-07-24
• 公開（公告）號(hào): CN101640121A
• 公開（公告）日: 2010-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜忠東;王曉琪;陳軒恕;劉飛;李輝;尹婷;杜硯;張杰;張良華;趙軍;張冰;柳歡歡;但小容;胡媛媛;黃琴;許任重;邱進(jìn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院武漢南瑞有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H01F36/00
• 分類號(hào): H01F36/00;H01F6/04;F25D3/10
• 代理公司: 武漢帥丞知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 朱必武

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種緊耦合式空心高溫超導(dǎo)電抗器，屬于電工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，許多城市用電量逐年上升，城市中心區(qū)域的電力負(fù)荷激增，輸配電容量大幅增加，減少電網(wǎng)損耗和提高電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性等問題也隨之提出。目前電網(wǎng)系統(tǒng)在輸配電環(huán)節(jié)損耗很大，因此各國(guó)都在尋找減少電網(wǎng)損耗的方案，其中超導(dǎo)材料是減少電網(wǎng)損耗的最重要方案之一，超導(dǎo)材料具有低損耗、高效率、傳輸電流密度高等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于未來電力行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。同時(shí)由于電網(wǎng)容量加大，負(fù)荷急劇上升，使電網(wǎng)中的額定電流和短路電流急劇加大，使目前工作的大部分?jǐn)嗦菲鬟\(yùn)行在臨界狀態(tài)，對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成巨大威脅。

近年來，隨著高溫超導(dǎo)材料技術(shù)的發(fā)展，高溫超導(dǎo)材料的電磁特性和機(jī)械特性得到了很大提高，使高溫超導(dǎo)材料實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化生產(chǎn)。目前的高溫超導(dǎo)線圈主要通過Bi系高溫超導(dǎo)帶材Bi-2223來繞制，高溫超導(dǎo)材料有較高的臨界溫度，可以運(yùn)行在液氮溫區(qū)(77K)下而通過較高的電流密度；因此，使用高溫超導(dǎo)材料繞制的高溫超導(dǎo)線圈裝置正在得到越來越廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，伴隨著國(guó)際上高溫超導(dǎo)材料價(jià)格的走低，高溫超導(dǎo)線材在國(guó)內(nèi)也實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，這些都為超導(dǎo)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。

超導(dǎo)電抗器是高溫超導(dǎo)材料重要應(yīng)用方向之一，高溫超導(dǎo)材料的應(yīng)用使電抗器具有高效率、高安全、高可靠等特點(diǎn)，較傳統(tǒng)電抗器具有體積小、重量輕，無污染、無火災(zāi)隱患等優(yōu)點(diǎn)。斷路器是確保電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要設(shè)備之一，隨著用戶負(fù)荷急劇增加，對(duì)斷路器具有高開斷短路能力的需求迅速提升。在不改變?cè)袛嗦菲髟O(shè)計(jì)方案情況下，利用高溫超導(dǎo)電抗器能迅速提高斷路器承載額定電流的能力和開斷短路電流的能力。因此，高溫超導(dǎo)電抗器的研制和應(yīng)用對(duì)我國(guó)電網(wǎng)的發(fā)展將具有重要意義。

瑞典專利(SE?92024553)“超導(dǎo)變壓器、電抗器的繞組支撐結(jié)構(gòu)”中公開了一種降低繞組端部垂直漏磁場(chǎng)并減小繞組交流損耗的繞組結(jié)構(gòu)，高溫超導(dǎo)帶材饒制在刻有環(huán)形斜槽的呈管狀的繞組骨架上，在鐵芯和繞組骨架之間有低溫容器壁，繞組骨架上斜槽的寬度略大于帶材的寬度，而傾斜方向?yàn)樵撎庪姶艌?chǎng)的方向。在美國(guó)專利US5659277中公開了一種降低繞組端部橫向磁場(chǎng)的繞組結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在繞組端部增加了磁屏蔽裝置，不論是交流還是直流磁體，該結(jié)構(gòu)均可在一定程度上降低繞組端部橫向漏磁場(chǎng)的分量。中國(guó)專利CN200420068725.6“超導(dǎo)電抗器”包括鐵芯、繞組，在繞組端部?jī)?nèi)側(cè)置有電屏蔽裝置，電屏蔽裝置為反磁金屬環(huán)，可有效降低高溫超導(dǎo)繞組端部漏磁場(chǎng)的橫向分量。但是以上三個(gè)專利均只是針對(duì)高溫超導(dǎo)繞組端部漏磁的問題作出的結(jié)構(gòu)改變。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種緊耦合式空心高溫超導(dǎo)電抗器，與傳統(tǒng)電抗器相比，本發(fā)明具有體積小、重量輕、高可靠和低功耗等優(yōu)點(diǎn)；其特點(diǎn)為限流能力和自動(dòng)均流能力強(qiáng)，杜絕了油浸電抗器漏油、易燃等缺點(diǎn)，保證了運(yùn)行安全；沒有鐵芯，不存在鐵磁飽和，電感值的線性度好。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種緊耦合式空心高溫超導(dǎo)電抗器，包括短連接排、順時(shí)針繞組、逆時(shí)針繞組和液氮，短連接排分別與順時(shí)針繞組和逆時(shí)針繞組連接，順時(shí)針繞組和逆時(shí)針繞組浸入液氮中，順時(shí)針繞組和逆時(shí)針繞組的匝間和層間均絕緣，繞組材料為高溫超導(dǎo)材料Bi2223；其特征在于：還包括非金屬杜瓦容器、制冷系統(tǒng)和聚酰亞胺薄膜；聚酰亞胺薄膜包扎超導(dǎo)繞組材料；液氮存儲(chǔ)在非金屬杜瓦容器中，制冷系統(tǒng)、非金屬杜瓦容器、順時(shí)針繞組、逆時(shí)針繞組和液氮連接形成液氮循環(huán)冷卻系統(tǒng)。

如上所述的緊耦合式空心高溫超導(dǎo)電抗器，其特征在于：制冷系統(tǒng)包括壓力傳感器、壓力控制系統(tǒng)、真空泵、真空隔熱管、熱交換器和循環(huán)泵，壓力傳感器和真空泵都同時(shí)連接壓力控制系統(tǒng)和熱交換器；液氮循環(huán)冷卻系統(tǒng)分為熱交換單元、杜瓦容器單元和液氮泵單元，單元間采用真空隔熱管連接；熱交換單元包括壓力傳感器、壓力控制系統(tǒng)、真空泵、飽和液氮和熱交換器；杜瓦容器單元包括過冷液氮、順時(shí)針繞組和逆時(shí)針繞組；液氮泵單元為過冷液氮和循環(huán)泵。

如上所述的緊耦合式空心高溫超導(dǎo)電抗器，其特征在于：杜瓦容器采用非金屬材料FRP玻璃纖維加強(qiáng)聚脂采光板制作，非金屬杜瓦容器為雙層容器，分為外壁和內(nèi)壁，兩層膽壁都涂滿銀。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明中杜瓦容器采用非金屬材料FRP(玻璃纖維加強(qiáng)聚脂采光板)制作，增強(qiáng)了耐壓能力并且減少電磁渦流損耗，降低超導(dǎo)電抗器的損耗。

本發(fā)明中采用聚酰亞胺薄膜包扎繞組材料，加強(qiáng)了聚酰亞胺在超導(dǎo)線材表面涂層的均勻度，使場(chǎng)強(qiáng)分布均勻，增加絕緣強(qiáng)度，并此方案很好的解決了超導(dǎo)電抗器繞組線材的絕緣問題。