CN102592774A - 一种高温超导无感线圈间隔层 - Google Patents

一种高温超导无感线圈间隔层 Download PDF

Info

Publication number
CN102592774A
CN102592774A CN2012100570082A CN201210057008A CN102592774A CN 102592774 A CN102592774 A CN 102592774A CN 2012100570082 A CN2012100570082 A CN 2012100570082A CN 201210057008 A CN201210057008 A CN 201210057008A CN 102592774 A CN102592774 A CN 102592774A
Authority
CN
China
Prior art keywords
wall
width
coil
turn
spacing layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012100570082A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102592774B (zh
Inventor
张京业
戴少涛
赵连岐
张东
徐小飞
吴明建
施飞
滕玉平
许熙
周微微
王子凯
林良真
肖立业
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Electrical Engineering of CAS
Jiangsu Zhongtian Technology Co Ltd
Original Assignee
Institute of Electrical Engineering of CAS
Jiangsu Zhongtian Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Electrical Engineering of CAS, Jiangsu Zhongtian Technology Co Ltd filed Critical Institute of Electrical Engineering of CAS
Priority to CN201210057008.2A priority Critical patent/CN102592774B/zh
Publication of CN102592774A publication Critical patent/CN102592774A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102592774B publication Critical patent/CN102592774B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
    • H01F6/06—Coils, e.g. winding, insulating, terminating or casing arrangements therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2871—Pancake coils
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/32—Insulating of coils, windings, or parts thereof
    • H01F27/323—Insulation between winding turns, between winding layers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)

Abstract

一种高温超导无感线圈间隔层，所述的间隔层(1)为双绕无感饼式线圈匝间的间隔层，呈带状，置于双带并绕无感饼式线圈的匝间，即并绕双带间以及相邻带间的间隔内其特征在于，所述的间隔层(1)的宽度w比较高温超导带(3)的宽度宽约1-2mm；所述的间隔层(1)上有朝左右两侧开口的矩形冷却通道(2)，间隔层(1)去除冷却通道(2)后的支撑宽度k为间隔层(1)宽度w的1/3；冷却通道(2)的宽度l取5-6mm，冷却通道(2)长度h为间隔层(1)宽度w的2/3，间隔层(1)的厚度t满足下式：t＝2+2.8·L×10-3其中L为“S”型或“U”双绕高温超导带的长度。

Description

一种高温超导无感线圈间隔层
技术领域
本发明涉及一种电阻型故障限流器用高温超导无感线圈，特别涉及一种高温超导饼式无感线圈的间隔层。
背景技术
当前，为了与国民经济快速发展、电网规模不断增大和互联程度不断提高相适应，我国电网正向超大规模方向发展。然而，我国电网的稳定性问题却变得日益严重，电网的安全性和可靠性正在承受巨大的压力，短路故障是危及电力系统安全、导致巨大经济损失的严重故障之一。基于第二代高温超导带材的电阻型高温超导限流器串接在电网中，在正常运行时，限流器呈现无阻抗状态，对电网没有任何影响，在故障发生时，高温超导体失超而呈现高电阻状态进行限流，可以有效的解决上述问题，具有很好的应用与市场前景。这种限流器的核心技术是利用已经商业化生产的第二代高温超导带绕制的无感双绕饼式线圈，目前通用技术是利用单根或多根超导带制作成无感饼式线圈，然后通过多个无感饼式线圈串并联组合而成限流线圈。
这种双绕无感饼式线圈的关键技术是匝间的间隔层。因为在故障发生后通过第二代高温超导带材的失超电阻进行限流，该过程伴随有大量的焦耳热瞬间产生，同时在限流线圈的两端长生较大的电压降，使匝间，尤其是并绕双带的端部产生高电压。所以，匝间间隔层起到高电压绝缘与良好的冷却通道的双重作用。匝间间隔层的结构，目前的通用技术是采用绝缘材料制作的波纹形窄带，波纹带宽度比高温超导带稍宽，可以起到良好的冷却与高电压绝缘效果(http://www.superconductivityiea.org/whats-new-in-fault-current-limiters/notable-recent-accomplishments；专利：US 2011/0116198A1)。由于第二代高温超导带为陶瓷涂层材料，具有脆性、易碎等不可避免的缺陷，在线圈制作与使用过程中，极易损坏导致超导电性能退化。上述波纹带状间隔层的“浪尖”与高温超导带为线状接触，在线圈绕制过程的预应力会使超导带与线状接触处局部受力而弯折、损坏；在限流线圈由室温到液氮温度的预冷过程中，热收缩应力也会使超导带与线状接触处局部受力而弯折、损坏；在故障限流过程中，巨大的过电流冲击下的瞬间电磁作用，也会使超导带与线状接触处局部受力而弯折、损坏。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的在线圈的绕制、冷热循环与过电流冲击过程中极易损坏脆性陶瓷高温超导带的缺陷，提出一种双带并绕的无感饼式线圈的间隔层结构，本发明可以有效克服以上现有技术存在的问题与缺陷，在液氮浸泡的运行条件下具有良好的冷却和高电压绝缘效果。
本发明无感线圈间隔层为双绕无感饼式线圈匝间的间隔层。
所述的双绕无感饼式线圈匝间的间隔层为带状，置于双带并绕无感饼式线圈的匝间，即并绕双带间以及相邻带间的间隔内。所述间隔层的材料采用低温下具有良好电绝缘与机械性能、在室温下兼具柔性与塑性的聚四氟乙烯。间隔层的宽度w比较高温超导带的宽度宽约1-2mm；兼顾低温下的高电压绝缘性能和冷却效果，间隔层上有朝左右两侧开口的矩形冷却通道，冷却通道的宽度l取5-6mm、长度h＝2w/3，w为间隔层的宽度。间隔层去除冷却通道后支撑体形似“方波”，支撑体宽度k为间隔层的宽度w的1/3，间隔层的厚度t，即冷却通道的深度满足下式：
t＝2+2.8·L×10-3(1)
其中t单位为mm；L为“S”型或“U”双绕高温超导带的长度，单位为mm。
本发明间隔层为电阻型高温超导限流器的核心部件——双绕无感饼式线圈的关键技术，可以广泛应用于“S”型或“U”型等所有双带并绕无感饼式线圈的匝间(并绕双带间以及相邻带间)间隔，在液氮浸泡条件下，不仅具有良好的冷却和高电压绝缘效果，还可以有效的避免线圈绕制过程中，尤其是机械化绕制过程中的预应力、高温超导限流线圈预冷过程中的热收缩应力以及故障限流过程中巨大的过电流冲击下瞬间电磁作用等对高温超导的破坏作用。
双带一端焊接并绕的饼式无感线圈，通过焊接点实现电流的反向。本发明间隔层置于一端焊接并绕的无感饼式线圈的匝间，即并绕双带间以及相邻带间的间隔内。通过间隔层的支撑体可以使脆性超导带有平滑支撑，有效的避免线圈绕制过程中，尤其是机械化绕制过程中的预应力、高温超导限流线圈预冷过程中的热收缩应力以及故障限流过程中巨大的过电流冲击下瞬间电磁作用等对高温超导的破坏作用；本发明间隔层上的冷却通道还可以使超导带充分冷却，同时实现匝间高电压绝缘。
单根超导带“S”型回弯并绕方式的饼式线圈，是单根超导通过中间的“S”型回弯实现电流反向。本发明间隔层置于单根超导带“S”型回弯并绕的无感饼式线圈的匝间，即并绕双带间以及相邻带间的间隔内。本发明间隔层在单根超导带“S”型回弯并绕饼式线圈的作用与间隔层在双带一端焊接并绕的饼式无感线圈的作用相同。
单根超导带“U”型回弯并绕方式的饼式线圈，是单根超导通过中间的“U”型回弯实现电流反向。本发明间隔层置于单根超导带“U”型回弯并绕的无感饼式线圈的匝间，即并绕双带间以及相邻带间的间隔内。本发明间隔层在单根超导带“U”型回弯并绕饼式线圈的作用与间隔层在双带一端焊接并绕的饼式无感线圈的作用相同。
附图说明
图1为双带并绕无感饼式线圈间隔层，图中：1间隔层，2冷却通道，w间隔层1的宽度，t间隔层1的厚度，l冷却通道宽度，h冷却通道长度，k间隔层1支撑体宽度；
图2为单组无感饼式线圈的间隔层实施例，其中图2a为两根超导带中间短接后并绕方式，图2b为单根超导带“S”型回弯并绕方式，图中：3与4并绕超导带，i无感线圈电流；5超导带，i′无感线圈电流；
图3为多组无感饼式线圈的间隔层实施例3，图中：6与6′、7与7′、8与8′为三组并绕超导带，i1、i2与i3为三组并绕超导带的电流。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。
本发明采用商业化生产的二代高温超导带的典型产品尺寸可选范围：厚度0.1～0.3mm，宽度4～12mm。在液氮温度、无外磁场条件下，单位宽度的临界电流IC可以达到210A/cm。本发明采用的所有高温超导带3、4、5、6、7、8选用相同的外形尺寸，例如厚0.2mm、宽12mm。本发明主要包括双绕无感饼式线圈的间隔层1等部件。
如图1所示，双绕无感饼式线圈的间隔层1的材料采用低温下具有良好电绝缘与机械性能、在室温下兼具柔性与塑性的聚四氟乙烯。间隔层1的宽度w比较高温超导带3的宽度宽约1-2mm；兼顾低温下的高电压绝缘性能和冷却效果，间隔层1上有朝左右两侧开口的矩形冷却通道2，间隔层1去除冷却通道后的支撑体宽度k取间隔层1宽度w的1/3，冷却通道2的宽度l取5-6mm，长度h为间隔层1宽度w的2/3，间隔层1的厚度t，即冷却通道的深度，满足式(1)。
本发明匝间间隔层为电阻型高温超导限流器的核心部件——双绕无感饼式线圈的关键技术，可以广泛应用于“S”型或“U”型等所有双带并绕无感饼式线圈的匝间，即并绕双带间以及相邻带间间隔。在液氮浸泡条件下，不仅具有良好的冷却和高电压绝缘效果，还可以有效的避免线圈绕制过程中，尤其是机械化绕制过程中的预应力、高温超导限流线圈预冷过程中的热收缩应力以及故障限流过程中巨大的过电流冲击下瞬间电磁作用等对高温超导带3的破坏作用。
图2为实施例1的示意图，其中图2a为两根超导带中间短接后并绕方式，图2b为单根超导带“S”型回弯并绕方式。如图2a所示，高温超导带3、4一端焊接并绕，间隔层1同向绕在并绕双带间以及相邻带间，双绕饼式线圈的电流i反向从而没有电感；如图2b所示，单根高温超导带5通过中间的“S”型回弯，从而使双绕的高温超导带5中的电流i′反向，间隔层1在双绕高温超导带5间以及相邻高温超导带间。
图3为间隔层1的实施例3的示意图：三根高温超导带6与6′、7与7′、8与8′通过中间的“U”型回弯，从而使高温超导带6与6′、7与7′、8与8′中的电流i1、i2、i3反向，间隔层1在双绕高温超导带6与6′、7与7′、8与8′以及相邻高温超导带间。
在以上实施例中，间隔层1的支撑体可以使脆性超导带有平滑支撑，有效的避免线圈绕制过程中，尤其是机械化绕制过程中的预应力、高温超导限流线圈预冷过程中的热收缩应力以及故障限流过程中巨大的过电流冲击下瞬间电磁作用等对高温超导的破坏作用；本发明间隔层上的冷却通道还可以使超导带充分冷却，同时实现匝间高电压绝缘。

Claims (2)

1.一种高温超导无感线圈间隔层，所述的间隔层(1)为双绕无感饼式线圈匝间的间隔层，呈带状，置于双带并绕无感饼式线圈的匝间，即并绕双带间以及相邻带间的间隔内，其特征在于，所述的间隔层(1)的宽度w比高温超导带(3)的宽度宽约1-2mm；所述的间隔层(1)上有朝左右两侧开口的矩形冷却通道(2)，所述的间隔层(1)去除冷却通道(2)后的支撑体的宽度k为间隔层(1)宽度w的1/3；冷却通道(2)的宽度l取5-6mm，冷却通道(2)长度h为间隔层(1)宽度w的2/3，间隔层(1)的厚度t满足下式：
t＝2+2.8·L×10-3
式中：L为“S”型或“U”双绕高温超导带的长度。
2.按照权利要求1所述的高温超导无感线圈间隔层，其特征在于，所述的间隔层(1)的材料为聚四氟乙烯。
CN201210057008.2A 2012-03-06 2012-03-06 一种高温超导无感线圈间隔层 Expired - Fee Related CN102592774B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210057008.2A CN102592774B (zh) 2012-03-06 2012-03-06 一种高温超导无感线圈间隔层

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210057008.2A CN102592774B (zh) 2012-03-06 2012-03-06 一种高温超导无感线圈间隔层

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102592774A true CN102592774A (zh) 2012-07-18
CN102592774B CN102592774B (zh) 2014-02-12

Family

ID=46481279

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210057008.2A Expired - Fee Related CN102592774B (zh) 2012-03-06 2012-03-06 一种高温超导无感线圈间隔层

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102592774B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103117145A (zh) * 2013-03-12 2013-05-22 中国科学院电工研究所 高温超导无感线圈绝缘与冷却间隔层
CN110828098A (zh) * 2019-10-08 2020-02-21 上海交通大学 超导无感线圈匝间隔层结构、超导无感线圈及其实验方法
CN111244921A (zh) * 2020-03-09 2020-06-05 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种混合式直流超导限流器及短路电流限制方法
CN111463765A (zh) * 2020-02-26 2020-07-28 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种超导直流限流器和超导直流限流装置
CN111527573A (zh) * 2017-12-22 2020-08-11 超级电力研究所 包括至少四根超导线缆的超导限流偶极子
CN113096945A (zh) * 2021-03-30 2021-07-09 中国电力科学研究院有限公司 一种超导限流变压器绕组及其冷却结构和冷却方法
CN113555182A (zh) * 2021-09-22 2021-10-26 上海超导科技股份有限公司 超导线圈及制作方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4421946A (en) * 1979-05-18 1983-12-20 The Furukawa Electric Co., Ltd. High current capacity superconductor
JPS629606A (ja) * 1985-07-08 1987-01-17 Mitsubishi Electric Corp 超電導コイル
WO2004006345A2 (de) * 2002-07-03 2004-01-15 Siemens Aktiengesellschaft Bifilare bandleiterstruktur eines hochtemperatursupraleiters zur strombegrenzung
CN1555102A (zh) * 2003-12-23 2004-12-15 沈阳东软数字医疗系统股份有限公司 一种超导技术的断路器及其制备方法
CN101036243A (zh) * 2004-10-04 2007-09-12 西门子公司 具有带状高越变温度超导印制导线的电阻式超导限流装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4421946A (en) * 1979-05-18 1983-12-20 The Furukawa Electric Co., Ltd. High current capacity superconductor
JPS629606A (ja) * 1985-07-08 1987-01-17 Mitsubishi Electric Corp 超電導コイル
WO2004006345A2 (de) * 2002-07-03 2004-01-15 Siemens Aktiengesellschaft Bifilare bandleiterstruktur eines hochtemperatursupraleiters zur strombegrenzung
CN1555102A (zh) * 2003-12-23 2004-12-15 沈阳东软数字医疗系统股份有限公司 一种超导技术的断路器及其制备方法
CN101036243A (zh) * 2004-10-04 2007-09-12 西门子公司 具有带状高越变温度超导印制导线的电阻式超导限流装置

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103117145A (zh) * 2013-03-12 2013-05-22 中国科学院电工研究所 高温超导无感线圈绝缘与冷却间隔层
CN111527573A (zh) * 2017-12-22 2020-08-11 超级电力研究所 包括至少四根超导线缆的超导限流偶极子
KR20200100796A (ko) * 2017-12-22 2020-08-26 슈퍼그리드 인스티튜트 적어도 4개의 초전도 케이블을 포함하는, 초전도 전류 제한 쌍극자
CN111527573B (zh) * 2017-12-22 2022-01-11 超级电力研究所 包括至少四根超导线缆的超导限流偶极子
US11961663B2 (en) 2017-12-22 2024-04-16 Supergrid Institute Superconducting current limiting dipole, comprising at least four superconducting cables
CN110828098A (zh) * 2019-10-08 2020-02-21 上海交通大学 超导无感线圈匝间隔层结构、超导无感线圈及其实验方法
CN111463765A (zh) * 2020-02-26 2020-07-28 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种超导直流限流器和超导直流限流装置
CN111244921A (zh) * 2020-03-09 2020-06-05 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种混合式直流超导限流器及短路电流限制方法
CN113096945A (zh) * 2021-03-30 2021-07-09 中国电力科学研究院有限公司 一种超导限流变压器绕组及其冷却结构和冷却方法
CN113555182A (zh) * 2021-09-22 2021-10-26 上海超导科技股份有限公司 超导线圈及制作方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102592774B (zh) 2014-02-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102592774B (zh) 一种高温超导无感线圈间隔层
CN103117145A (zh) 高温超导无感线圈绝缘与冷却间隔层
CN102637502B (zh) 一种桶式高温超导无感线圈
JP2010251713A (ja) 限流装置
CN108711472B (zh) 一种基于rebco超导带材的准圆截面高温超导导体
JP6737811B2 (ja) 超伝導故障電流限流器システムおよび超伝導テープを接続するための接続システム
CN101361143A (zh) 超导电缆
US20070217097A1 (en) Fault Current Limiter Having Superconducting Bypass Reactor For Simultaneous Quenching
Chen et al. Final design of the 40 T hybrid magnet superconducting outsert
CN107437449B (zh) 一种高温超导磁体串并联组合结构
KR102033032B1 (ko) 초전도성 직류 케이블 시스템을 구비한 배열
KR20110137769A (ko) 초전도성 전기 케이블
US6137388A (en) Resistive superconducting current limiter
KR101620495B1 (ko) 전류 제한 장치
CN108597722A (zh) 一种高温超导无感线圈匝间隔层
CN110828098B (zh) 超导无感线圈匝间隔层结构、超导无感线圈及其实验方法
US7333309B2 (en) Self field triggered superconducting fault current limiter
Zhang et al. Design, fabrication, and tests of three HTS coils for a model fault current limiter
JP5039985B2 (ja) 変圧器型超電導限流器
CN201887459U (zh) 一种具有自保护功能的复合型超导故障限流装置
KR100763164B1 (ko) 초전도한류기의 한류모듈
Yagi et al. Development of a 10 m long 1 kA 66/77 kV YBCO HTS cable with low AC loss and a joint with low electrical resistance
RU178606U1 (ru) Держатель для высокотемпературной сверхпроводящей ленты
KR100552335B1 (ko) 22.9ｋＶ급 더블 팬케이크 코일형 고온초전도 변압기의초전도체 턴간 절연설계구조
Schmidt et al. Superconducting cables for power transmission applications: a review

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20140212

Termination date: 20160306

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee