[發明專利]一種超導限流器

有效

• 申請號: 202111454158.2
• 申請日: 2021-12-01
• 公開（公告）號: CN114024296B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 何大瑞;李妍;韓笑;王鑫
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力有限公司經濟技術研究院
• 主分類號: H02H9/02
• 分類號: H02H9/02
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 吳靜安;吳揚帆

本發明的超導限流器，包括管式超導元件、端部導電元件以及分流螺線管，所述管式超導元件包括：用于傳輸低溫冷卻介質的中心冷卻管、超導電纜以及鎧裝管，所述超導電纜并聯絞制于中心冷卻管上并套接于所述鎧裝管內；所述分流螺線管留有間距地環繞管式超導元件外周排布，分流螺線管環的端部通過所述端部導電元件與管式超導元件電連接，端部導電元件設有與中心冷卻管相連通的冷卻介質通道。有益效果：增加了超導限流器的可靠性，減小了限流器的尺寸。在提供高電場強度的同時，保證了大電流沖擊下的力學穩定性。

技術領域

本發明屬于電氣工程領域，尤其涉及一種超導限流器。

背景技術

電力輸電系統發生短路時，會產生數值很大的短路電流。如果不加以限制，就很難保持電氣設備的動態穩定和熱穩定。為了滿足某些斷路器遮斷容量的要求，直流輸電的換流站通常裝有平波電抗器，用于增大短路阻抗，限制短路電流，并可防止由直流線路產生的陡波沖擊進入閥廳，使換流閥免遭過電壓的損壞。柔直系統通過在換流站直流母線和直流線路之間串入平波電抗器，可達到抑制直流線路故障電流上升率，并降低MMC閉鎖前后直流側短路電流的作用。為降低直流短路電流幅值，平波電抗器的電感值通常需要數十mH。但對于高電壓等級較大容量的平波電抗器，其穩態運行損耗和體積均較大。

超導限流器作為近年來超導電力技術領域研究的焦點，是一種有效的短路故障電流限制裝置。其正常運行時，對電網的影響很小；發生短路故障時，同樣能在極短時間內有效地降低系統短路電流，迅速將短路電流限制到可接受的水平，進而避免過大的短路電流對電網和電氣設備的安全穩定運行構成重大危害。超導限流器通常有電阻型、電感型和混合型三種類型。

電阻型超導限流器是直接利用超導材料在超導態時電阻近似為零、但在故障電流的激勵下瞬間從超導態轉變為非超導態且失超后產生大電阻的特性，起到抑制故障電流的作用。優點在于結構緊湊、響應速度快，穩態阻抗阻值較大，限流效果明顯，運行損耗較小，一般情況下采用無感繞組的制作方式。但是由于其限流阻抗值較小，因而超導帶材的使用量較大，且失超恢復時間較長，在故障限制過程中容易產生并積累焦耳熱。

電感型超導限流器，是在限制故障電流的過程中，利用電感來降低故障電流上升的斜率。其限流作用的起效時間和失超恢復時間都更短，但正常工作時由于電感值較高，會導致能耗的增加和裝置的壓降，并且還會降低裝置的限流能力。

混合型的阻感超導限流器則結合了電阻型和電感型超導限流器的優點，其穩態運行損耗和體積都較小，限流效果明顯，限流響應時間和失超恢復時間都很短。

但與現有的電阻型超導限流器相比，阻感型超導限流器在穩態運行和限流過程中繞組面臨更復雜的動穩定性、匝間過電壓等難題。尤其是當采用阻感型結構時，大的電流沖擊使得繞組超導體將承載數百倍于穩態的動態電磁力作用，對超導體及外圍結構的力學穩定性都提出了極高的要求。

如何使阻感型超導限流器能夠承受大的電流沖擊和動態電磁力作用，為其替換常規柔直系統的平波電抗器提供可能，是目前亟需解決的問題。

發明內容

本發明為了解決現有技術中存在的問題，提供一種超導限流器，用于替換常規柔直系統的平波電抗器，避免了采用多個線圈并聯導致傳輸電流不均勻的問題，本發明提出的技術方案為：

所述超導限流器，包括管式超導元件、端部導電元件以及分流螺線管，所述管式超導元件包括：用于傳輸低溫冷卻介質的中心冷卻管、超導電纜以及鎧裝管，所述超導電纜并聯絞制于中心冷卻管上并套接于所述鎧裝管內；所述分流螺線管留有間距地環繞管式超導元件外周排布，分流螺線管環的端部通過所述端部導電元件與管式超導元件電連接，端部導電元件設有與中心冷卻管相連通的冷卻介質通道。

所述超導限流器的進一步設計在于，還包括管狀的電感調節單元，所述電感調節單元套接于管式超導元件鎧裝管的內表面或外表面，且電感調節單元與端部導電元件相隔離。