CN1787131A - 超导变压器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超导变压器，该超导变压器包括有铁心、超导线圈、低温容器，超导线圈置于低温容器内，低温容器与其内的超导线圈共同套装于铁心柱上，铁心置于低温容器外与超导线圈隔开，超导线圈的引线从低温容器引出，其中低温容器由壳体和盖板连接而成，壳体有多层，各层之间保持真空，并填充有保持真空度和防热辐射的绝缘材料，该绝缘材料中不含有任何可以围绕铁心形成闭环的导体及半导体材料。本发明不会增加空载损耗，可以有效减小低温容器的体积，并减少低温介质的热损耗。
Description
技术领域
本发明属于变压器技术领域，具体涉及一种超导变压器。
背景技术
常规变压器自身的工作效率很高，但因其数量多，总损耗仍很大。2003年全国年发电量约为19000亿千瓦时，而变压器的总损耗(负载损耗和空载损耗之和，负载损耗即铜损，空载损耗即铁损)就占发电量的10％左右，其中变压器总损耗中负载损耗所占比例很大，空载损耗所占比例小；所以降低变压器负载损耗对于降低变压器的总损耗具有重大意义。而超导变压器是利用超导线材绕制而成，在超导变压器运行时，超导线的电阻(R)为零，只有由于磁通约束及运动所生的与频率成正比的磁滞损耗，因此损耗极低，节电效果十分明显。而且由于超导体电流密度高(在77K比铜高两个量级以上)，因此超导变压器同时具有体积小、无环境污染以及无火灾隐患等优点，被公认为最有可能取代常规变压器的高新技术。
现有的超导变压器中，往往将变压器的铁心置于低温环境中。采用此种结构的超导变压器的空载损耗比较高。空载损耗主要指铁心的磁滞损耗和涡流损耗，铁心一般采用软磁材料，根据试验研究：一方面，软磁材料在低温下的饱和磁感应强度和矫顽力比常温下都有所增加，这就意味着低温下铁心的磁滞损耗将会比常温下更高一些；另一方面，软磁材料在低温下的电阻有所下降，这就意味着涡流损耗有所增加。因此不仅增大了超导变压器的空载损耗，也增大了低温介质的热损耗，从而也就降低了超导变压器的效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种超导变压器，这种结构的超导变压器不增加空载损耗，可以有效减小低温容器的体积，并减少低温介质的热损耗。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是该超导变压器包括有铁心、超导线圈、低温容器，超导线圈置于低温容器内，低温容器与其内的超导线圈共同套装于铁心柱上，铁心置于低温容器外与超导线圈隔开，超导线圈的引线从低温容器引出，所述低温容器为环形，中间开有可使铁心柱通过的室温孔。
低温容器可由壳体和盖板连接而成，壳体采用多层，各层之间保持真空，并填充有保持真空度和防热辐射的绝缘材料，该绝缘材料中不含有任何可以围绕铁心形成闭环的导体及半导体材料，这样就可以避免超导变压器运行时，因低温容器形成短路环，而造成事故发生。
本发明中，超导线圈引线与常规导线焊接在一起形成内部引线，内部引线通过低温容器上的引线通道从低温容器中引出。这种焊接容易、可靠，有效地避免了以往超导线焊接的困难。
附图说明
以下结合实施例附图对本发明作进一步的详细描述
图1为本发明实施例1的结构示意图
图2为本发明实施例2的结构示意图
图中：1—引线通道 2—盖板 3—壳体 4—拉螺杆 5—铁心 6—绕组下盖板 7—(绝缘线圈)外线圈 8—(绝缘线圈)内线圈 9—组上盖板 10—紧固螺栓 11—内部引线 12—超导绕组部件
具体实施方式
本发明主要由铁心5、超导线圈、低温容器构成，超导线圈置于低温容器内，低温容器与其内的超导线圈共同套装于铁心柱上，铁心5置于低温容器外与超导线圈隔开，铁心5工作在室温状态下(铁心不浸于制冷剂中)。铁心5由导磁材料制成，根据实际需要可采用单相铁心或多相铁心；超导线圈可采用低温超导材料或高温超导材料制成，根据实际需要可采用同心的双线圈结构或多线圈结构，超导线圈绕在绝缘骨架上；低温容器为环形，其中间开有可使铁心柱通过的室温孔，低温容器一般是采用由多层绝缘复合材料构成的绝热绝缘杜瓦。下面是分别采用单相铁心和三相铁心由此形成的单相超导变压器和三相超导变压器的生产过程。
实施例1：如图1所示，将绕制好的超导线圈同心套在一起形成外线圈7和内线圈8，然后在外线圈7和内线圈8的上端部放置绕组上盖板9；在外线圈7和内线圈8的下端部放置绕组下盖板6；再用若干沿圆周均布的拉螺杆4紧固绕组上盖板9和绕组下盖板6，从而压紧超导线圈，限制其在轴向和辐向的位移；将线圈引线与常规导体焊接在一起形成内部引线11，然后将内部引线11引出绕组上盖板9。内部引线通过低温容器上的引线通道1从低温容器中引出。将以上部分整体套入环形的低温容器的壳体3中，在壳体3和盖板2的结合面上敷上耐低温绝缘材料，再盖上盖板2；然后用紧固螺栓10紧固壳体3和盖板2，就形成超导绕组部件。将超导绕组部件套装在单相铁心5的铁心柱上，然后闭合铁心5；再将引出低温容器的内部引线11与外部引线连接，即组装成一台单相超导变压器。
实施例2：前面形成超导绕组部件12步骤跟实施例1相同，本实施例中铁心5采用三相铁心，如图2所示，将三个超导绕组部件12分别套在铁心5的三个铁心柱上；再将引出低温容器的内部引线11按变压器的连接组别连接后即形成三相超导变压器。
Claims (9)
1、一种超导变压器，包括有铁心、超导线圈、低温容器，其特征在于超导线圈置于低温容器内，低温容器与其内的超导线圈共同套装于铁心柱上，铁心置于低温容器外与超导线圈隔开，超导线圈的引线从低温容器引出。
2、根据权利要求1所述的超导变压器，其特征在于所述低温容器为环形，中间开有可使铁心柱通过的室温孔。
3、根据权利要求2所述的超导变压器，其特征在于低温容器由壳体和盖板连接而成，壳体有多层，各层之间保持真空，并填充有保持真空度和防热辐射的绝缘材料，该绝缘材料中不含任何可以围绕铁心形成闭环的导体及半导体材料。
4、根据权利要求3所述的超导变压器，其特征在于壳体和盖板通过螺栓连接，在壳体和盖板的结合面上敷有耐低温绝缘材料。
5、根据权利要求1或2或3所述的超导变压器，其特征在于线圈引线与常规导线焊接在一起形成内部引线，内部引线通过低温容器上的引线通道从低温容器中引出。
6、根据权利要求1或2或3所述的超导变压器，其特征在于超导线圈可采用低温超导材料或高温超导材料制成，其表面包有或涂有单层或多层绝缘材料。
7、根据权利要求6所述的超导变压器，其特征在于超导线圈采用同心的双线圈结构或多线圈结构。
8、根据权利要求1或2或3所述的超导变压器，其特征在于铁心由导磁材料制成。
9、根据权利要求8所述的超导变压器，其特征在于铁心可采用单相铁心或多相铁心。
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2004
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