[發(fā)明專(zhuān)利]一種混合調(diào)節(jié)超導(dǎo)可控電抗器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310040766.8
• 申請(qǐng)日: 2013-01-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103077814A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董洪達(dá);任麗;沈石峰;宋萌;曹昆南;王達(dá)達(dá);徐穎;馮強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華中科技大學(xué);云南電力試驗(yàn)研究院（集團(tuán)）有限公司電力研究院
• 主分類(lèi)號(hào): H01F36/00
• 分類(lèi)號(hào): H01F36/00;H01F27/24;H01F27/30
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專(zhuān)利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電抗器技術(shù)，具體涉及一種混合調(diào)節(jié)超導(dǎo)可控電抗器。

背景技術(shù)

電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的大規(guī)模化和復(fù)雜化是電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)，高壓、特高壓輸電網(wǎng)絡(luò)比重的增加對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行及電能質(zhì)量提出了更高的要求。電力系統(tǒng)中的無(wú)功補(bǔ)償裝置可以改善系統(tǒng)的潮流分布，調(diào)節(jié)無(wú)功平衡，降低有功損耗，維持節(jié)點(diǎn)電壓穩(wěn)定，抑制線(xiàn)路過(guò)電壓和過(guò)電流，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。目前在電力系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的無(wú)功補(bǔ)償裝置之一是可控電抗器。通過(guò)調(diào)節(jié)電抗值，在電力系統(tǒng)故障和輕負(fù)荷時(shí)吸收無(wú)功功率，控制無(wú)功潮流，這樣就可以穩(wěn)定電力系統(tǒng)的運(yùn)行電壓，提高輸電能力。

傳統(tǒng)意義上的可控電抗器都是利用常導(dǎo)材料制造的，目前國(guó)內(nèi)外傳統(tǒng)意義上的可控電抗器發(fā)展比較成熟，主要包括調(diào)匝式，調(diào)磁通式，開(kāi)關(guān)投切式以及逆變器控制式四種。其中以調(diào)磁路式的磁閥式和磁飽和式可控電抗器應(yīng)用范圍最廣。超導(dǎo)可控電抗器是基于超導(dǎo)材料的超導(dǎo)電特性制造的，在低溫下運(yùn)行的超導(dǎo)可控電抗器和傳統(tǒng)意義上的可控電抗器相比，具有體積小、重量輕、效率高、容量大、阻燃、諧波小等優(yōu)點(diǎn)，大大降低了裝置的成本和空間，提高了電力系統(tǒng)在高壓、特高壓輸電網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)功補(bǔ)償能力和輸電能力。

基于超導(dǎo)材料的超導(dǎo)可控電抗器對(duì)電抗的調(diào)節(jié)主要包括兩種方式，一種方式是失超型超導(dǎo)可控電抗器，也就是傳統(tǒng)意義上的超導(dǎo)故障限流器；另外一種是不失超型超導(dǎo)可控電抗器，即在電抗器的調(diào)節(jié)過(guò)程中，超導(dǎo)材料不失超，在液氮或液氦等低溫區(qū)完成調(diào)節(jié)。

失超型超導(dǎo)可控電抗器是利用超導(dǎo)體的超導(dǎo)態(tài)(S)/正常態(tài)(N)轉(zhuǎn)變特性。線(xiàn)路正常時(shí)，超導(dǎo)體處于超導(dǎo)態(tài)，其電抗值非常小；在發(fā)生故障時(shí)，它轉(zhuǎn)為正常態(tài)，也即失超，此時(shí)超導(dǎo)電抗器具有很大的電抗，也就實(shí)現(xiàn)了電抗的可調(diào)。失超型超導(dǎo)可控電抗器在實(shí)際中常用來(lái)限制故障電流。但失超型超導(dǎo)電抗器的缺點(diǎn)是電抗不能連續(xù)可調(diào)，而且存在失超保護(hù)和失超后的恢復(fù)問(wèn)題，在實(shí)際應(yīng)用中控制起來(lái)比較復(fù)雜。

不失超型超導(dǎo)可控電抗器目前應(yīng)用的不多，可分為不連續(xù)可調(diào)型超導(dǎo)可控電抗器和連續(xù)可調(diào)型超導(dǎo)可控電抗器。目前國(guó)內(nèi)外研究最深入的不連續(xù)可調(diào)的超導(dǎo)可控電抗器是飽和鐵芯型的超導(dǎo)可控電抗器。而連續(xù)可調(diào)超導(dǎo)可控電抗器的研究目前還是本學(xué)科的前沿研究課題，特別是高壓、特高壓不失超型連續(xù)可調(diào)超導(dǎo)可控電抗器的研究，在理論和工程實(shí)踐方面都具有很強(qiáng)的挑戰(zhàn)性，目前已初步取得了一些理論成果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種混合調(diào)節(jié)超導(dǎo)可控電抗器，目的在于大容量連續(xù)可調(diào)的補(bǔ)償電力系統(tǒng)的無(wú)功功率，調(diào)節(jié)無(wú)功平衡，降低有功損耗，抑制線(xiàn)路過(guò)電壓和過(guò)電流，提高系統(tǒng)的輸電能力和穩(wěn)定性。

本發(fā)明提供的混合調(diào)節(jié)超導(dǎo)可控電抗器，其特征在于，它包括鐵芯組，超導(dǎo)控制繞組，工作繞組，超導(dǎo)短路繞組和非導(dǎo)磁低溫杜瓦；

鐵芯組包括依次并行排列且相互間隔的控制繞組鐵芯，工作繞組鐵芯和短路繞組鐵芯，各繞組鐵芯通過(guò)上、下鐵芯板無(wú)縫連接成一個(gè)整體；超導(dǎo)控制繞組和超導(dǎo)短路繞組均放置于非導(dǎo)磁低溫杜瓦中，短路繞組鐵芯可以由一個(gè)或多個(gè)在空間上錯(cuò)開(kāi)的鐵芯柱構(gòu)成，工作繞組用于與電網(wǎng)直接連接，超導(dǎo)控制繞組用于與直流電源連接。

本發(fā)明所指的混合調(diào)節(jié)包括分檔調(diào)節(jié)和連續(xù)調(diào)節(jié)，通過(guò)二種調(diào)節(jié)相互配合，實(shí)現(xiàn)電抗器的大容量連續(xù)調(diào)節(jié)。分檔調(diào)節(jié)由超導(dǎo)短路繞組實(shí)現(xiàn)。通過(guò)各超導(dǎo)短路繞組的開(kāi)路與短路操作，改變電抗器的磁力線(xiàn)路徑，進(jìn)而調(diào)節(jié)工作繞組磁路的磁阻，實(shí)現(xiàn)對(duì)工作繞組電感值的分檔調(diào)節(jié)。連續(xù)調(diào)節(jié)由超導(dǎo)控制繞組實(shí)現(xiàn)。超導(dǎo)控制繞組的電流由直流電源提供，通過(guò)調(diào)節(jié)超導(dǎo)控制繞組中的電流來(lái)改變電抗器鐵芯的磁飽和程度，實(shí)現(xiàn)對(duì)工作繞組電感值的連續(xù)調(diào)節(jié)。電抗器鐵芯一側(cè)可以采用窗口寬度不等的結(jié)構(gòu)，增大了窗口利用率，減小了超導(dǎo)短路繞組的空間；采用多個(gè)鐵芯無(wú)縫連接的結(jié)構(gòu)，增大了工作繞組和超導(dǎo)控制繞組所在鐵芯的截面積，減小了電抗器的飽和程度，進(jìn)而增大了超導(dǎo)控制繞組的電流調(diào)節(jié)范圍，從而增大了工作繞組電感值的連續(xù)調(diào)節(jié)范圍，并且減小了電抗器的諧波成分。電抗器采用分檔調(diào)節(jié)與連續(xù)調(diào)節(jié)相互配合的調(diào)節(jié)方式。連續(xù)調(diào)節(jié)的無(wú)功容量與分檔調(diào)節(jié)每一檔的無(wú)功容量保持一致，分檔調(diào)節(jié)的無(wú)功容量相繼投入，增大了電抗器的無(wú)功容量調(diào)節(jié)范圍。另外，控制繞組和短路繞組采用超導(dǎo)磁體，增大了控制繞組和短路繞組的通流能力，減小了繞組的體積和損耗，從而增大了電抗器的無(wú)功容量調(diào)節(jié)范圍。本發(fā)明工作繞組電感調(diào)節(jié)范圍大，諧波含量小，繞組損耗低，裝置體積小，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)高壓、超高壓電網(wǎng)的大容量連續(xù)無(wú)功補(bǔ)償。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)例提供的混合調(diào)節(jié)超導(dǎo)可控電抗器的3D模型圖；