[發明專利]一種分檔可調超導可控電抗器

有效

• 申請號: 201310033954.8
• 申請日: 2013-01-29
• 公開（公告）號: CN103093946A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 沈石峰;唐躍進;任麗;董洪達;徐穎;劉洋;宋萌;曹昆南;王達達
• 申請（專利權）人: 華中科技大學;云南電力試驗研究院（集團）有限公司電力研究院
• 主分類號: H01F36/00
• 分類號: H01F36/00;H01F27/24;H01F6/06;H02J3/18
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

技術領域

本發明屬于電抗器技術，具體涉及一種分檔可調超導可控電抗器。

背景技術

電網中的無功補償，可以改善輸電系統的穩定性，提高輸電能力，抑制系統過電壓。發展高壓、特高壓輸電是我國電力工業發展的必然趨勢，特高壓、超高壓輸電對電網的安全穩定運行及電能質量提出了更高的要求。可控電抗器是目前在電網中應用最廣泛的無功補償裝置之一。可控電抗器是一種特殊的高壓或特高壓電抗器。通過對傳輸線路負荷的電抗進行調節來提供連續的無功補償，控制電網中的無功容量，這樣就可以降低傳輸線路的損耗，同時提高傳輸的有功容量。

一般意義上的高壓、特高壓可控電抗器都是利用常導材料制成的，目前國內外的傳統意義上的可控電抗器發展比較成熟，主要包括調電路式，調氣隙式和調磁路式以及TCR型四種。其中以調磁路式的磁閥式可控電抗器和磁飽和式可控電抗器應用最廣。超導可控電抗器是基于超導材料的超導電特性制成的，在低溫下運行的超導可控電抗器和傳統意義上的可控電抗器相比，具有體積小、重量輕，效率高，阻燃，諧波小等優點，大大降低了裝置的成本和空間，提高了系統的穩定性。

基于超導材料的超導可控電抗器對電抗的調節主要包括兩種方式，一種方式就是不失超型超導可控電抗器，即在電抗器的調節過程中，超導材料不失超，在液氮低溫區完成調節；另外一種就是失超型超導可控電抗器，也就是傳統意義上的超導故障限流器。

不失超型超導可控電抗器目前應用的不多，分為可連續可調型超導可控電抗器和不可連續可調型超導可控電抗器。目前國內外研究最深入的不連續可調的超導可控電抗器是飽和鐵芯型超導可控電抗器。而連續可調不失超型超導可控電抗器的研究還是本學科的前沿研究課題，特別是高壓、特高壓不失超型可連續可調的超導可控電抗器的研究，在理論和工程實踐方面都具有很強的挑戰性，目前已初步取得了一些理論成果。

失超型超導可控電抗器是利用超導體的超導態(S)/正常態(N)轉變特性。線路正常時，超導體處于超導態，其電抗值非常小；在發生故障時，它轉為正常態，也即失超，此時超導電抗器具有很大的電抗，也就實現了電抗的可調。失超型超導可控電抗器在實際中常用來限制故障電流。但失超型超導電抗器的缺點是電抗不能連續可調，而且存在失超保護和失超后的恢復問題，在實際應用中控制起來比較復雜。

發明內容

本發明的目的在于提供一種分檔可調超導可控電抗器，目的在于大容量分檔調節電抗器的電抗，以補償電網的無功功率，實現無功控制調節。

本發明提供的一種分檔可調超導可控電抗器，包括鐵芯、超導工作繞組和一個杜瓦，其特征在于，它還包括至少一個內側超導短路繞組和至少一個外側超導短路繞組，內側超導短路繞組、超導工作繞組、外側超導短路繞組和杜瓦由內至外依次套在所述鐵芯的同一個芯柱上，且各相鄰部件之間均留有作為液氮通道的間隙。

本發明提供的分檔可調超導可控電抗器(以下簡稱“電抗器”)，改善了輸電系統的安全性和穩定性，提高了輸電能力及電網的電能控制水平。具體而言，與現有技術相比，本發明具有以下技術效果：

(1)本發明的電抗器充分利用了超導短路繞組的短路容量和電抗器的漏磁，具有良好的經濟性。本發明的電抗器的各個繞組之間以及繞組和鐵芯之間均有一定的間隙，這些間隙給電抗器的漏磁通提供了通道，使得本發明的電抗器具有很大的漏抗，也使得電抗器的電抗主要表現為漏抗。通過對內、外側超導短路繞組依次進行短路和開路的操作，就可以改變間隙的漏磁通密度，當對其中一個超導短路繞組進行短路的時候，該超導短路繞組所包圍的空間里的漏磁通密度會急劇降低，表現為電抗器漏抗的降低。不同的超導短路繞組的短路個數對應不同的電抗值，因此，可以改變內、外側超導短路繞組的個數來實現電抗器的電抗值的分檔調節。另外，由于外側超導短路繞組的存在，當同時把內、外側超導短路繞組進行短路的時候，可以讓電抗器的全部漏磁通在超導短路繞組所包圍的空間里流動，也即實現了電抗器的漏磁通的完全利用。本發明的電抗器分檔調節的檔數與內側、外側超導短路繞組的總個數的組合數一致，如果內側、外側超導短路繞組的總個數為n，那么電抗器的分檔數為2ⁿ。現有超導電抗器的電抗調節檔數相比本發明的電抗器的電抗調節檔數要至少少1檔，這樣會造成超導短路繞組的短路容量的浪費。