[發明專利]一種新型的直流超導限流器及直流斷路器

無效

• 申請號: 201410074849.3
• 申請日: 2014-03-03
• 公開（公告）號: CN103956718A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 王建華;劉志遠;項彬;耿英三;柳父悟;譚亞雄;楊騉
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02H9/02
• 分類號: H02H9/02
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

技術領域

本發明涉及限流器技術領域，具體涉及一種新型的直流超導限流器及直流斷路器。

背景技術

雖然直流輸電技術發展已經比較成熟,但是相對于交流輸電系統靈活、多樣的聯結方式,目前世界上已運行的直流系統絕大多數仍采用兩端系統,其主要原因就是缺乏實用的高壓直流斷路器。隨著直流輸電技術的進一步發展,多端系統必然成為新的發展方向，而運用高壓直流斷路器可以實現改變現有的高壓直流輸電線路的“點對點模式”，使高壓輸電線路變為組網的模式，利用高壓直流斷路器可以實現將兩端直流輸電系統向多端直流輸電系統的發展，并且使實現高壓直流網絡成為可能。作為系統中起著控制和保護雙重作用的開關電器,直流斷路器的研制具有十分重要的意義。現今我國特高壓直流輸電方式采用雙端網絡，存在著傳輸方式的單一性。如果有適用的特高壓直流斷路器，不僅能夠建立直流多站系統，還可以建立直流系統之間的聯絡，使直流系統具有靈活的運行方式和可靠的調節手段。因此，直流斷路器是解決系統聯網、提高可靠性和可控性的重要途徑。目前常用的高壓直流斷路器的原理有自激振蕩型，它激振蕩型和利用限流器件先限流再開斷型。利用限流器先限流再開斷是當今熱門的研究方向，這也與目前限流技術的快速發展是分不開的。限流技術之所以受到關注，主要有以下兩個原因：第一，電網容量不斷增加，短路電流水平也隨之增加，限制短路電流可以提高電力系統的安全穩定性、電網供電質量以及電網的運行靈活性；第二，現有功率器件過載能力低，而且能承受的di/dt、du/dt有限，為防止故障時對功率器件造成擊穿或損壞，需使用電流限制器。若只使用超導帶材進行故障電流的限制，一是直流系統故障電流大，極易損壞超導帶材，二是若只使用超導帶材限流，則需要把故障電流限制到很低的水平，故障電流全部由超導帶材承擔，需要大量的超導帶材，使超導限流器的價格十分昂貴。

發明內容

為了解決上述現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種新型的直流超導限流器及直流斷路器，本發明新型的直流超導限流器能夠運用在高電壓場合，具有限制大故障電流的能力。

為達到以上目的，本發明采用如下技術方案：

一種新型的直流超導限流器，包括相并聯的超導帶材1和直流電阻2，所述超導帶材1為一個或多個超導帶材并聯和/或串聯的形式，所述直流電阻2為一個或多個直流電阻并聯和/R或串聯的形式。

通過在所述超導帶材1上添加磁場的方法來提高超導帶材的失超速度，提高其限制電流的能力，使限流更加迅速。

在所述超導帶材1上還并聯有過電壓吸收裝置5，用于吸收超導帶材1兩端的過電壓。

所述過電壓吸收裝置5為氧化鋅避雷器。

一種直流斷路器，由上述所述的新型的直流超導限流器和直流開斷模塊3相串聯組成。

超導帶材并聯直流電阻的選擇：

超導帶材并聯的直流電阻的主要作用為分流，使大部分故障電流從并聯的直流電阻中通過，從而使流過超導帶材的電流減小，超導帶材的產熱量減少，從而減少超導帶材的長度。本實施例并聯電阻為純電阻的形式，不采用直流電阻和電感的串聯形式，因為若串聯直流電感，在故障電流到來時，電感的阻值增大，使并聯電阻部分的阻值增大，電流轉移到超導帶材中去，從而起不到保護超導帶材和減少超導帶材長度的目的。

并聯直流電阻的阻值選擇可為超導帶材失超后電阻的五分之一，所以故障電流的六分之五從并聯電阻中流過，只有故障電流的六分之一從超導帶材中流過，超導帶材的失超后電阻會逐漸增大，所以超導帶材中的電流會逐漸減小，從而起到保護超導帶材的目的。

本發明和現有技術相比，具有如下優點：

1、現有的直流超導限流器采用超導帶材直接限流，故障電流值全部由超導帶材本身承擔，由于大的故障電流由超導帶材本身承擔，超導帶材在瞬間產生大量熱量，容易徹底損壞；本發明采用超導帶材和電阻相并聯的形式，故障電流由超導帶材和并聯的電阻共同承擔，大部分的故障電流從并聯電阻中流過，超導帶材承的障電流值減小，產生的熱量減少，損壞的可能性大大降低。并聯電阻起到了保護超導帶材的目的。

2、超導帶材并聯電阻后總的電阻值減小，直流系統中的電阻4和此總電阻值共同分壓，所以超導帶材需要承受的電壓值減小，需要的超導帶材的長度減少可以減少為原來的20%左右。可以減少直流超導限流器的成本和體積。