CN111404132A - 一种可调节电感螺线管型超导限流器 - Google Patents

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马韬
张静
戴少涛
胡磊
王邦柱
张腾
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    • H02H9/02—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current
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    • H—ELECTRICITY
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Abstract

本发明涉及一种可调节电感的螺线管型超导限流器，包括多个串联的螺线管，通过电流引线将超导线圈固定在螺线管型限流器骨架上，不同的螺线管通过螺线管型超导限流器骨架上电流引线进行连接，其中所述多个串联的螺线管中相邻两螺线管的连接方式中包括反向串联和正向串联。一方面，由于螺线管连接方式可以选择一个对电网在正常运行条件下影响小的；另一方面，螺线管的连接方式可以选择一个冲击特性比较好的，对故障电流抑制率高的连接方式。将两种条件下螺线管连接方式进行分析，选择一种两种条件下其特性都比较好的连接方式。

Description

一种可调节电感螺线管型超导限流器
技术领域
本发明涉及一种可调节电感的螺线管型超导限流器，属于超导限流器的技术领域。
背景技术
随着电网容量的扩大，短路电流值不断增高，严重威胁着设备和人身的安全。随着电压等级的升高，断路器的开断容量已经不能满足电网的需要，由此在断路器断开前需要先进行一些限制短路电流的措施。如利用空芯电抗器、热敏电阻、高内阻变压器、可关断晶闸管等限流,但这些方法均会给系统带来负面影响或存在使用条件的限制。超导限流器在正常运行时对电网影响小，在发生故障时能有效限制故障电流，可作为限制故障电流的有效设备。
螺线管型超导限流器作为电阻型超导限流器的一种，采用螺线管反向串联的方式，实现无感连接。如图1中所示，图1为无感型螺线管式超导限流器的二维轴对称结构图，该结构主要包括多个螺线管1，螺线管1的数量必须为偶数个，相邻螺线管1反向串联，使相邻螺线管1的电流方向相反，实现无感连接。无感的限流单元对电网正常运行影响很小，但是在故障发生时，电感会起到抑制故障电流的效果。由此对于反向串联的螺线管在故障限流时刻比含电感的限流单元抑制故障电流的效果要弱。设计一个可调节电感的螺线管型超导限流器对抑制故障电流十分有必要。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种可调节电感的螺线管型超导限流器，本发明的技术方案如下：
一种可调节电感的螺线管型超导限流器，包括多个串联的螺线管，通过电流引线将超导线圈固定在螺线管型限流器骨架上，不同的螺线管通过螺线管型超导限流器骨架上电流引线进行连接，其中所述多个串联的螺线管中相邻两螺线管的连接方式中包括反向串联和正向串联。
优选地，所述多个串联的螺线管的数量为8个。
可选地，其中第一个螺线管与第二个反向串联，第二个和第三个正向串联，第三个和第四个反向串联，第四个和第五个反向串联，第五个和第六个正向串联，第六个和第七个反向串联，第七个和第八个正向串联。
优选地，所述多个串联的螺线管的材料为环氧绝缘材料。
优选地，所述多个串联的螺线管的每个螺线管上开设有用于缠绕超导带从而形成线圈的螺旋形线圈通道。
优选地，所述多个串联的螺线管的每个螺线管上开设有与线圈通道交叉的流通槽。
优选地，所述多个串联的螺线管的每个螺线管上开设有用于固定电流引线的固定槽。
本发明在传统螺线管式电阻型超导限流器的基础上，改变了螺线管的连接方式，进而代替了传统螺线管反向串联抵消磁通的过程。螺线管的连接方式组合有很多种，通过有限元仿真可以得到该连接方式的电感和磁场。在磁场分布不影响超导线圈临界电流等条件下，以及在不同连接方式带来的其冲击特性的变化，根据实际需求，设计出不同电感值的螺线管型超导限流器。
该结构的螺线管型超导限流器主要用于电网限制故障电流的场合，可以是交流电网系统，也可以是直流电网系统。一方面，由于螺线管连接方式可以选择一个对电网在正常运行条件下影响小的；另一方面，螺线管的连接方式可以选择一个冲击特性比较好的，对故障电流抑制率高的连接方式。将两种条件下螺线管连接方式进行分析，选择一种两种条件下其特性都比较好的连接方式。
附图说明
为了更容易理解本发明的技术方案和有益的技术效果，通过参照在附图中示出的本发明的具体实施方式来对本发明进行详细的描述。该附图仅绘出了本发明的典型实施方式，并不构成对本发明的保护范围的限制，其中：
图1为无感型螺线管式超导限流器的二维轴对称结构图；
图2为根据本发明的可调节螺线管型超导限流器的一个实施方式的二维轴对称结构图；
图3为图2中可调节螺线管型超导限流器二维电场分布图。
具体实施方式
下面将结合附图2-3对本发明作进一步的详细说明。
如图2所示，其示出了一种可调节螺线管型超导限流器，其包括8个串联的螺线管1，其中第一个螺线管与第二个反向串联，第二个和第三个正向串联，第三个和第四个反向串联，第四个和第五个反向串联，第五个和第六个正向串联，第六个和第七个反向串联，第七个和第八个正向串联。如图3所示，通过有限元仿真软件对图二进行了仿真，得到图二结构的电感为0.43mH，对图1结构的超导限流器仿真得到超导限流器的电感为0.06mH。如图3所示，为可调节螺线管型超导限流器二维磁场分布图，可调节螺线管型超导限流器最大磁场强度为1.6mT，在超导线圈稳态运行的磁场范围内。
螺线管1的连接方式有很多种，图2仅示出了可调节多种连接方式的一种，当然，本领域技术人员可以在本发明披露的精髓的基础上根据实际需要选择所需的连接方式。
另外，所述这些串联的螺线管的材料为环氧绝缘材料。的每个螺线管上开设有用于缠绕超导带从而形成线圈的螺旋形线圈通道。这些串联的螺线管的每个螺线管上开设有与线圈通道交叉的流通槽，便于线圈的散热。这些串联的螺线管的每个螺线管上开设有用于固定电流引线的固定槽。
本发明可以以其他具体的形式进行体现，但并不会脱离本发明的保护范围，本发明的保护范围仅由所附的权利要求限定。

Claims (7)

1.一种可调节电感的螺线管型超导限流器，包括多个串联的螺线管，通过电流引线将超导线圈固定在螺线管型限流器骨架上，不同的螺线管通过螺线管型超导限流器骨架上电流引线进行连接，其中所述多个串联的螺线管中相邻两螺线管的连接方式中包括反向串联和正向串联。
2.根据权利要求1所述的可调节电感的螺线管型超导限流器，其中所述多个串联的螺线管的数量为8个。
3.根据权利要求2所述的可调节电感的螺线管型超导限流器，其中第一个螺线管与第二个反向串联，第二个和第三个正向串联，第三个和第四个反向串联，第四个和第五个反向串联，第五个和第六个正向串联，第六个和第七个反向串联，第七个和第八个正向串联。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的可调节电感的螺线管型超导限流器，其中所述多个串联的螺线管的材料为环氧绝缘材料。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的可调节电感的螺线管型超导限流器，其中所述多个串联的螺线管的每个螺线管上开设有用于缠绕超导带从而形成线圈的螺旋形线圈通道。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的可调节电感的螺线管型超导限流器，其中所述多个串联的螺线管的每个螺线管上开设有与线圈通道交叉的流通槽。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的可调节电感的螺线管型超导限流器，其中所述多个串联的螺线管的每个螺线管上开设有用于固定电流引线的固定槽。
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