CN112688287A - 一种渐开式超导故障限流器限流单元 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种渐开式超导故障限流器限流单元，包括：支撑骨架、并绕超导带和带间支撑波浪带；并绕超导带一端固定于支撑骨架上，另一端以渐开式几何形状向外逐层缠绕在支撑骨架上；带间支撑波浪带置于相邻的并绕超导带之间，带间支撑波浪带为渐变不等周期结构，其有效支撑高度随向外缘发展增大。本发明实施例提供了一种渐开式超导故障限流器限流单元，结构简单，加工制作不复杂。
Description
技术领域
本发明涉及超导限流技术领域，尤其涉及一种渐开式超导故障限流器限流单元。
背景技术
超导限流器SFCL(Superconducting Fault Current Limiter)是利用超导技术而研制出的快速有效的限流装置。其中，电阻型超导直流限流器充分利用超导体的零电阻和状态转变特性，具有结构简单、抗扰动能力强、对电力系统影响小等显著优势，应用前景广阔。电阻型超导限流器原理是利用超导体从超导态(无阻)向常态(高阻)快速转变来限制电力系统的故障电流。这一类型超导限流器通常由无感绕制的超导线圈(或线圈组)组成，拥有自动检测故障、结构紧凑、响应迅速、原理简单及实现容易等优点。
现有用于电阻型高温超导故障限流器的限流单元，一般采用模块化设计，通常采用所谓的“无感线圈”设计(如CN200580033795.5)，即两根超导带并联绕制，在线圈内芯末端短接。这样，当通入电流时，两根带材流过大小相等、方向相反的电流，线圈的电感几乎全部被抵消。
采用上述方式绕制的限流单元，尽管结构简单、制作方便，但在使用时存在匝间绝缘的问题，即限流过程中，由于超导带材失超，呈现电阻态，由于限流过程中超导带材中流过较大电流，带材长度方向出现电势差，该电势差与长度正相关，在线圈的末端达到最大值。在一定条件下引起端部击穿，破坏系统绝缘，影响系统安全可靠运行。
发明内容
本发明的实施例提供了一种渐开式超导故障限流器限流单元，以克服现有技术的缺陷。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
一种渐开式超导故障限流器限流单元，包括：支撑骨架1、并绕超导带2和带间支撑波浪带3；
所述并绕超导带2一端固定于支撑骨架1上，另一端以渐开式几何形状向外逐层缠绕在支撑骨架1上；
所述带间支撑波浪带3置于相邻的并绕超导带之间，所述带间支撑波浪带3为渐变不等周期结构，其有效支撑高度随向外缘发展增大。
优选地，所述并绕超导带2包括一根或多根超导带材；
当并绕超导带2包括多根超导带材时，多根超导带材的末端焊接在一起形成短接连接，该短接连接端固定于支撑骨架1上，多根超导带材未短接的一端以渐开式几何形状向外逐层缠绕在支撑骨架1上。
优选地，所述带间支撑波浪带3的有效支撑高度的变化规律为线性。
优选地，所述带间支撑波浪带3为周期的等腰梯形、方形或圆形。
优选地，所述支撑骨架1为环状结构，环内开有键槽12与支撑架连接配合，支撑骨架1的外缘开设有固定槽11，所述固定槽11用于与并联超导带2连接。
优选地，所述并绕超导带2短接的一端固定于固定槽11内。
优选地，所述固定槽11的厚度大于并绕超导带2的厚度。
优选地，所述支撑骨架1采用环氧树脂材料制作。
优选地，所述带间支撑波浪带3采用四氟乙烯材料制作。
由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供了一种渐开式超导故障限流器限流单元，通过带间支撑波浪带采用渐变不等周期结构，使超导带绕制呈渐开式，不仅具备常规无感限流单元的基本特性，同时解决了末端在失超过程中可能的高压击穿问题。同时，本发明结构简单，加工制作不复杂。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种渐开式超导故障限流器限流单元结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种渐开式超导故障限流器限流单元的支撑骨架的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种渐开式超导故障限流器限流单元的带间支撑波浪带的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
本发明实施例提供了一种渐开式超导故障限流器限流单元，如图1所示，包括：支撑骨架1、并绕超导带2和带间支撑波浪带3，并绕超导带2一端固定于支撑骨架1上，另一端以渐开式几何形状向外逐层缠绕在支撑骨架1上，带间支撑波浪带3置于相邻的并绕超导带之间，带间支撑波浪带3为渐变不等周期结构，其有效支撑高度随向外缘发展增大。并绕超导带2一般由一根或多根超导带材组成。当并绕超导带2包括多根超导带材时，多根超导带材的末端焊接在一起形成短接连接，该短接连接端固定于支撑骨架1上，多根超导带材未短接的一端以渐开式几何形状向外逐层缠绕在支撑骨架1上。并绕超导带2的外端两个端子串入线路，即其中一端子通入电流，另一端子流出电流，相邻超导带由于通入电流大小相等、方向相反，大部分电感被抵消，从而实现所谓的电阻性超导限流单元功能。由于并绕超导带2自身无法实现精准定位，渐开的几何约束是由带间支撑波浪带3限位的。
如图2所示，本发明一种渐开式超导故障限流器限流单元的支撑骨架。支撑骨架1采用低温下性能良好的环氧树脂材料制作，为环状结构。支撑骨架1的环内开有键槽12，用于与位于圆心处的支撑架(由环氧等材料做成的支撑架)连接配合；支撑骨架1的外缘开有固定槽11，用于与并联超导带2连接。固定槽11的厚度略大于并绕超导带的厚度，优选为0.15mm；槽长度在5-10cm之间，优选8cm。
如图3所示，本发明一种渐开式超导故障限流器限流单元的带间支撑波浪带。带间支撑波浪带3一般采用低温下绝缘性能良好、机械性能良好的四氟乙烯材料制作，同时兼有支撑、绝缘和强化散热等功能。带间支撑波浪带3外形为周期的等腰梯形、方形或圆形。为了实现渐开式的支撑，带间支撑波浪带3的有效支撑高度随向外缘(半径增大的方向)发展增大。
结合图1和图3，支撑波浪带3的末端的支撑高度d的变化规律为线性，这是由于失超后超导带材长度方向的电势差为长度的线性函数。边界条件由绕制的线圈的末端预期电压确定。确定方法为：预计失超后并绕超导带末端两端子最大电势差为U，两端子间绝缘材料的0.1％击穿强度为E，则支撑波浪带3的末端的支撑高度d＝U/E。支撑高度的计算应分别校核雷电冲击、操作冲击、工频耐压等条件，取其中最大者。为形成对元件的有效保护，支撑高度还应考虑一定的裕度，裕度一般不应小于50％，优选75％。
结合图1和图3，可知本发明并绕超导带的绕法在靠近外缘处，并绕超导带带间间距加大，电感抵消程度下降，从而解决了末端失超过程中可能高压击穿的问题；但并绕超导带在靠近支撑骨架处带间间距更小，电感抵消程度增大。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种渐开式超导故障限流器限流单元，其特征在于，包括：支撑骨架(1)、并绕超导带(2)和带间支撑波浪带(3)；
所述并绕超导带(2)一端固定于支撑骨架(1)上，另一端以渐开式几何形状向外逐层缠绕在支撑骨架(1)上；
所述带间支撑波浪带(3)置于相邻的并绕超导带之间，所述带间支撑波浪带(3)为渐变不等周期结构，其有效支撑高度随向外缘发展增大。
2.根据权利要求1所述的限流单元，其特征在于，所述并绕超导带(2)包括一根或多根超导带材；
当并绕超导带(2)包括多根超导带材时，多根超导带材的末端焊接在一起形成短接连接，该短接连接端固定于支撑骨架(1)上，多根超导带材未短接的一端以渐开式几何形状向外逐层缠绕在支撑骨架(1)上。
3.根据权利要求1所述的限流单元，其特征在于，所述带间支撑波浪带(3)的有效支撑高度的变化规律为线性。
4.根据权利要求1所述的限流单元，其特征在于，所述带间支撑波浪带(3)为周期的等腰梯形、方形或圆形。
5.根据权利要求1所述的限流单元，其特征在于，所述支撑骨架(1)为环状结构，环内开有键槽(12)与支撑架连接配合，支撑骨架(1)的外缘开设有固定槽(11)，所述固定槽(11)用于与并联超导带(2)连接。
6.根据权利要求4所述的限流单元，其特征在于，所述并绕超导带(2)短接的一端固定于固定槽(11)内。
7.根据权利要求4所述的限流单元，其特征在于，所述固定槽(11)的厚度大于并绕超导带(2)的厚度。
8.根据权利要求1所述的限流单元，其特征在于，所述支撑骨架(1)采用环氧树脂材料制作。
9.根据权利要求1所述的限流单元，其特征在于，所述带间支撑波浪带(3)采用四氟乙烯材料制作。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090264294A1 (en) * | 2006-07-17 | 2009-10-22 | Hans-Peter Kramer | Superconducting current limiter device of the resistive type having a holding element |
| CN102067252A (zh) * | 2008-06-23 | 2011-05-18 | 西门子公司 | 含至少两个由超导性导体带组成的导体组合的用于电阻式开关元件的导体配置 |
| 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 |
| JP2015082543A (ja) * | 2013-10-22 | 2015-04-27 | 株式会社東芝 | 超電導限流装置 |
| CN108597722A (zh) * | 2018-03-07 | 2018-09-28 | 北京交通大学 | 一种高温超导无感线圈匝间隔层 |
| CN108899157A (zh) * | 2018-08-17 | 2018-11-27 | 广东电网有限责任公司 | 一种螺旋结构的限流器超导线圈 |
| CN111210965A (zh) * | 2020-02-26 | 2020-05-29 | 东部超导科技（苏州）有限公司 | 一种超导限流器无感线圈及其连接方法 |
| CN210957798U (zh) * | 2019-11-06 | 2020-07-07 | 南京理工大学 | 一种基于电阻型超导限流器的10kV供配电系统 |
-
2021
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090264294A1 (en) * | 2006-07-17 | 2009-10-22 | Hans-Peter Kramer | Superconducting current limiter device of the resistive type having a holding element |
| CN102067252A (zh) * | 2008-06-23 | 2011-05-18 | 西门子公司 | 含至少两个由超导性导体带组成的导体组合的用于电阻式开关元件的导体配置 |
| 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 |
| JP2015082543A (ja) * | 2013-10-22 | 2015-04-27 | 株式会社東芝 | 超電導限流装置 |
| CN108597722A (zh) * | 2018-03-07 | 2018-09-28 | 北京交通大学 | 一种高温超导无感线圈匝间隔层 |
| CN108899157A (zh) * | 2018-08-17 | 2018-11-27 | 广东电网有限责任公司 | 一种螺旋结构的限流器超导线圈 |
| CN210957798U (zh) * | 2019-11-06 | 2020-07-07 | 南京理工大学 | 一种基于电阻型超导限流器的10kV供配电系统 |
| CN111210965A (zh) * | 2020-02-26 | 2020-05-29 | 东部超导科技（苏州）有限公司 | 一种超导限流器无感线圈及其连接方法 |
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