[發(fā)明專利]具有功率流控制器的低阻抗輸電線

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910149694.4
• 申請日: 2003-09-09
• 公開（公告）號: CN101697417A
• 公開（公告）日: 2010-04-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 阿諾德·P·科爾利
• 申請（專利權(quán)）人: 美國超導(dǎo)體公司
• 主分類號: H02J3/06
• 分類號: H02J3/06;C01G3/02;C01G13/02
• 代理公司: 中原信達知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 孫志湧;穆德駿

本申請是于2003年9月9日提交的、申請人為“美國超導(dǎo)體公司”的、發(fā)明名稱為“具有功率流控制器的低阻抗輸電線”的專利申請03821150.5的分案申請。

本申請要求2002年9月9日申請的美國臨時的申請No.60/409,286的權(quán)益，其內(nèi)容合并在此作為參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于公用電力系統(tǒng)的功率流調(diào)節(jié)。

背景技術(shù)

輸電線用來將電能從公用網(wǎng)絡(luò)中的一個點傳輸至另一點(例如從發(fā)電站傳輸?shù)阶冸娬?。輸電線具有相關(guān)的電阻抗，其典型地用歐姆表示。輸電線的阻抗越高，則沿線路的長度耗散的有效和無功功率的量越大。因此，當(dāng)輸電線的阻抗下降時，輸電線的效率和傳輸能量的能力增大了。

發(fā)明內(nèi)容

在本發(fā)明的一個方面中，一種多線路輸電系統(tǒng)包括：第一輸電線，具有第一阻抗特性；第二輸電線，與第一輸電線并聯(lián)和具有小于第一阻抗特性的第二阻抗特性；和功率流控制器，與第二輸電線聯(lián)結(jié)(couple)，用于控制通過第二輸電線的功率的量值和方向中的至少一個。

本發(fā)明的實施例可以包括一個或多個下列的特征。第二輸電線包括超導(dǎo)體，例如高溫超導(dǎo)體。超導(dǎo)體由低阻抗冷絕緣高溫超導(dǎo)電纜構(gòu)成，其使用由高溫超導(dǎo)體構(gòu)成的導(dǎo)體，例如：鉈-鋇-鈣-銅-氧化物；鉍-鍶-鈣-銅-氧化物；汞-鋇-鈣-銅-氧化物；釔-鋇-銅-氧化物；或鎂-硼化物。

制冷系統(tǒng)將冷絕緣高溫超導(dǎo)電纜保持在工作溫度上，其低至足以使冷絕緣高溫超導(dǎo)電纜能夠具有超導(dǎo)特性。

功率流控制器可以是電抗器。此外，例如相角調(diào)節(jié)器的雙向功率流控制器可以用來調(diào)節(jié)通過冷絕緣高溫超導(dǎo)電纜傳送的功率的方向。可以使用多個電抗器或多個相角調(diào)節(jié)器且以諸如并聯(lián)和串聯(lián)的各種結(jié)構(gòu)連接。通過改變這些設(shè)備的數(shù)目和結(jié)構(gòu)，可以調(diào)整電抗和/或相角變化的水平，因而調(diào)整功率流和方向的調(diào)節(jié)水平。

多線路系統(tǒng)可以包括一個或多個非超導(dǎo)輸電線以及一個或多個超導(dǎo)輸電線。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，一種方法包括下列步驟。具有第一阻抗特性的第一輸電線連接至具有小于第一阻抗特性的第二阻抗特性的第二輸電線。功率被提供給第一和第二輸電線。用于第二輸電線的功率流的水平被確定。通過第二輸電線傳送的功率量被調(diào)節(jié)。

本發(fā)明的這個方面可以包括一個或多個下列的特征。通過超導(dǎo)輸電線傳送的功率的方向也被調(diào)節(jié)。第二輸電線包括超導(dǎo)體，例如高溫超導(dǎo)體。

冷絕緣高溫超導(dǎo)體的工作溫度被保持在低至足以使冷絕緣高溫超導(dǎo)電纜能夠具有超導(dǎo)特性的水平上。

非超導(dǎo)輸電線可以是傳統(tǒng)的高架輸電線或地下電纜(例如交聯(lián)聚乙烯輸電電纜)。

根據(jù)上述本發(fā)明的上述各方面提供了一個或多個下列優(yōu)點。功率可以更加有效地在各位置之間傳送，使得功率損耗降低和壓降降低。與高溫超導(dǎo)體系統(tǒng)有關(guān)的無功功率損耗的降低也降低了對無功功率補償?shù)男枰驮试S系統(tǒng)兩端的更加統(tǒng)一的電壓分布。通過利用諸如一個合并的冷絕緣高溫超導(dǎo)體的超導(dǎo)輸電線進一步提高了效率。通過使用功率流控制器，例如電抗器和/或相角調(diào)節(jié)器，經(jīng)過超導(dǎo)輸電線的有效功率的量和方向可以被調(diào)節(jié)。這種調(diào)節(jié)進一步允許這種輸電線被合并入合并了傳統(tǒng)的輸電線的電力網(wǎng)或系統(tǒng)中，其中傳統(tǒng)的輸電線例如為傳統(tǒng)的高架輸電線或地下電纜(例如交聯(lián)聚乙烯輸電電纜)。此外，由于超導(dǎo)輸電線的低阻抗，價格比較低廉的相角調(diào)節(jié)器可用于提供相同水平的電流調(diào)節(jié)(當(dāng)與非超導(dǎo)輸電線相比時)。

本發(fā)明的一個或多個實施例的細(xì)節(jié)在附圖和下面的描述中給出。本發(fā)明的其他特征、目標(biāo)和優(yōu)點從下面的描述和附圖以及權(quán)利要求變得顯而易見。

附圖說明

圖1是使用傳統(tǒng)輸電線的輸電系統(tǒng)的示意圖；

圖2是輸電線的示意圖；

圖2A是示出了發(fā)送和接收電壓之間的角度關(guān)系的矢量圖；

圖3是使用超導(dǎo)輸電線的輸電系統(tǒng)的示意圖；和

圖4是多線路輸電方法的流程圖。

各種附圖中的相同的參考符號表示相同的元件。

具體實施方式

參考圖1，輸電系統(tǒng)10示出為包括多個輸電線12、14和16，用于在典型地分開許多英里的第一發(fā)電站18和第二發(fā)電站20之間傳送電能。發(fā)電站18和20還可以是發(fā)電廠或變電所。

輸電線典型地以115,000伏特和765,000伏特之間的高電壓傳送功率。這些高電壓通過變電站逐步降低至較低的電壓(例如69,000至138,000伏特)，和后來可以在發(fā)送給用戶之前通過配電站(未示出)再次逐步降低。這些值是典型的且根據(jù)應(yīng)用和位置而變化。