[發明專利]冷熱介質及其容器分離的高壓超導限流器設計方法

有效

• 申請號: 201410016768.8
• 申請日: 2014-01-14
• 公開（公告）號: CN103762575B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 陳輝祥;信贏;朱浩駿;韋斌;余夢澤;王立中;張利鋒;牛瀟曄
• 申請（專利權）人: 廣東電網公司電網規劃研究中心;北京云電英納超導電纜有限公司
• 主分類號: H02H9/02
• 分類號: H02H9/02;H01F36/00;H01F27/24
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司44104
• 代理人: 周克佑

技術領域

本發明涉及一種冷熱介質及其容器分離的高壓超導限流器。本發明還涉及所述高壓超導限流器的設計方法。

背景技術

隨著對飽和鐵心型超導限流器研究的持續深入，超導限流器所適用的線路電壓等級也在逐級遞增，設備的容量和體積也隨之增大，設備現有結構也受到了一些限制，尤其是超高電壓等級的超導限流器。因其高壓繞組采用常規的變壓器油絕緣，而超導繞組采用液氮做為低溫冷卻介質，對于變壓器油和液氮兩種介質，前者正常運行時的溫度最高可達105℃，而后者液氮溫度約為-196℃（絕對溫度為77K），兩者溫度相差較大。如低溫杜瓦置于油箱之內，一方面杜瓦周圍變壓器油與其它位置的變壓器油將會產生很大的溫度梯度，這會使得變壓器油內的電場分布不均而造成局部放電，這是因為變壓器油除具有冷卻作用外，還起著高壓絕緣的作用，而變壓器油的電氣性能受溫度影響較大；另一方面高溫變壓器油會使杜瓦的外表面溫度升高，從而增大杜瓦的熱負荷。對于飽和鐵心型超導限流器來說，如能從結構設計上將冷熱介質及其容器徹底分離，將是設備長期安全運行的重要保障。

申請號為201010529353.2的發明專利提出一種通過改變油箱結構來實現冷熱介質及其容器分離，但尚存在以下幾點不足：1）油箱體積大，結構復雜，設備組裝困難；2）兩交流繞組之間的引線較長，且需從高壓跨過低壓再到高壓，無疑給高壓絕緣的安全帶來重大隱患；3、低溫容器杜瓦雖然與油箱分離，但完全被油箱包圍，如真空泄露引起表面結霜不易于及早發現，不利于杜瓦的維護。

發明內容

本發明所要解決的第一個技術問題，就是提供一種冷熱介質及其容器分離的高壓超導限流器。

本發明所要解決的第二個技術問題，就是提供一種上述高壓超導限流器的設計方法。

采用本發明的設計方法設計的高壓超導限流器，油箱體積小，結構簡單，容易組裝，且縮短了兩高壓交流繞組之間的聯接引線降低了運行過程中的安全隱患，還能使杜瓦置于易于觀察維護的位置，可隨時了解低溫杜瓦的運行情況。

解決上述第一個技術問題，本發明采用如下的技術方案：

一種冷熱介質及其容器分離的高壓超導限流器，包括組成超導限流器每一相的第一和第二兩個口字型鐵心（41、42），口字形鐵心在垂直方向的兩柱分別稱為交流鐵心柱（91、92）、直流鐵心柱（81、82），以及交流繞組（31）、1個或2個包含超導繞組（7）的杜瓦（5）、1個油箱(1)，其特征是：所述的交流繞組共有2個(31、32)，分別套裝在兩個交流鐵心柱上，并安裝在同一個油箱(1)內，浸泡在變壓器油(2)中，交流繞組之間設有聯接引線（10）；1個超導繞組(7)同時套裝兩個直流鐵心柱或2個超導繞組(7)分別套裝兩個直流鐵心柱，都置于裝有液氮（6）的杜瓦內。

在上述基礎上，本發明還可以有各種具體結構：

所述的第一、第二鐵心平面間的夾角θ為0°，兩鐵心前后平行，兩交流鐵心柱（91、92）位于直流鐵心柱（81、82）的同一側；

所述的第一、第二鐵心平面間的夾角θ大于0°且小于180°。

所述的兩鐵心可單獨制作也可做成一體。

所述的直流鐵心柱截面積大于交流鐵心柱截面積。

所述的直流鐵心柱81和82的截面積分別大于交流鐵心柱91和92的截面積，兩者截面比設為n；交流鐵心柱91與直流鐵心柱81的疊片厚度相等。

所述的杜瓦（5）的水平橫截面為圓形。

裝有交流鐵心柱的兩交流繞組置于同一個油箱中，可縮短兩繞組間的連接引線，降低了絕緣安全風險；而套裝在直流鐵心柱的超導繞組則置于一個低溫容器杜瓦中，暴露在空氣中，兩種介質及其容器獨立運行，互不干擾，增強了設備的安全可靠性。

上述高壓超導限流器的設計，對兩個鐵心平面間的夾角為0度的情況按一般的設計方法即可，特殊的是兩個鐵心平面間的夾角θ大于0°且小于180°時如何決定由直流鐵心柱81和82構成的中柱鐵心截面形狀？

兩鐵心之間夾角θ可以在0°～180°之間靈活取值，但并不是兩鐵心的簡單組合，而要遵循一定的規則和要求。對于超導限流器來說，由于功能特性和超導材料都具有一定的特殊性，鐵心采用不等截面設計，即直流鐵心柱81和82的截面積分別大于交流鐵心柱91和92的截面積，兩者截面比設為n。