CN1815839A - 带短路环的超导故障限流器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种带短路环的超导故障限流器，其包括：由硅钢片裁剪叠合成的铁心组、串接在交流电网中并套设在铁心组的铁心柱外的交流绕组、与恒流直流电源相接并包围所有内侧铁心柱的超导直流绕组、将超导直流绕组全部容置于其真空腔的杜瓦、以及恒流直流电源，其中，还包括与所述的超导直流绕组紧耦合、与交流绕组松耦合的短路环，该短路环用普通导线或超导材料绕制而成。本发明利用短路环可以解决限流器在限制短路电流过程中直流侧的高电压冲击，使直流回路中超导直流绕组的感应电压趋为零，不仅保护了恒流直流电源，而且使恒流直流电源更好地工作，其结构简单，成本低廉，是当前解决限流器在限制短路电流过程中直流侧高电压冲击的最好办法。
Description
技术领域
本发明涉及一种高电压冲击限制技术，主要应用于对超导故障限流器的保护，特别是一种带短路环的超导故障限流器。
背景技术
随着电力系统装机容量的不断扩大和并网电站的增多，电网的短路电流水平迅速增大，如果全部更新电网中的断路器和其它电气设备，费用很高。特别是随着电压等级的提高，研制高额定电流的断路器存在困难。如果在电网中安装限流器，将短路电流限制到各种设备可以接受的程度，就可以不必更新设备，甚至可以采用小型的断路器来保护电网，这样可以大大降低成本。
1989年以来，美国、德国、法国、瑞士和日本等都相继开展了高温超导限流器的研究。目前研究较多的有电阻型、感应屏蔽型、饱和铁芯型和桥路型等。其中饱和铁芯型超导故障限流器是利用传统的饱和电抗器原理来限流。只是传统的普通直流绕组用超导材料来代替。首先超导绕组在整个过程中都不失超，因此没有恢复时间；其次响应时间快；再次超导绕组中为直流，无交流损耗；第四，所需的直流电源功率很小，这是超导直流绕组最大的益处，因为若用普通直流绕组，则需要很大功率的直流电源为其供电，这在恒流源的制造上有很大的难度。
目前，国内外都有研究这种类型限流器的实验室模型，无一不提到在限制短路电流期间，交流侧对直流侧的影响，为此都在探讨解决超导直流绕组上高压冲击问题。本申请人曾于2004年7月28日申请中国发明专利“快速限流型超导故障限流器”(申请号：200410058695.5)，其包括：铁心组，包括两个及两个以上成对的相同的口字形铁心，均由硅钢片裁剪叠合而成；交流绕组，分别套设在口字形铁心的铁心柱外，每一相的所有交流绕组相互串联后，串接在交流电网中；超导直流绕组，包围所有铁心的内侧铁心柱，并与恒流直流电源相接；短路辅助绕组，放置在超导直流绕组的内侧或外侧，其形状与超导直流绕组匹配；感应断路器，接在超导直流绕组的直流回路中；杜瓦，为一低温容器，将所述的超导直流绕组全部容置于其真空腔中。快速限流型超导故障限流器响应迅速，限制短路电流比一般超导故障限流器的速度快，同时可以避免高压冲击对直流侧的影响。但是，由于在限制短路电流瞬间，需要切断恒流直流电源，因此其中必须设置感应断路器，该感应断路器的控制部分很复杂，使整个装置的制作难度加大，价格升高。在进一步的研究和试验中，本申请人发现不用感应断路器，而对短路环进行改进和提高，同样可以达到限制高电压冲击甚至更好的效果，从而发明了一种简单可行、切实有效的带短路环的超导故障限流器。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足和缺陷，提出一种带短路环的超导故障限流器，利用短路环解决限流器在限制短路电流过程中直流侧的高电压冲击，使直流回路中超导直流绕组的感应电压趋为零，不仅保护了恒流直流电源，而且使恒流直流电源更好地工作，其结构简单，成本低廉，易于实现。
为达上述目的，本发明提供一种带短路环的超导故障限流器，其包括：由硅钢片裁剪叠合成的铁心组、串接在交流电网中并套设在铁心组的铁心柱外的交流绕组、与恒流直流电源相接并包围所有内侧铁心柱的超导直流绕组、以及将超导直流绕组全部容置于其真空腔的杜瓦，其中，还包括与所述的超导直流绕组紧耦合、与交流绕组松耦合的短路环，该短路环用普通铜导线或超导材料绕制而成。
所述的用于绕制短路环的超导材料选自超导带材或超导线材。
所述的短路环的截面形状选自圆形、跑道形、圆角正方形、圆角矩形。
作为一种实施方式，所述的短路环设置在所述的超导直流绕组的外侧。
作为另一种实施方式，所述的短路环设置在所述的超导直流绕组的内侧。
作为再一种实施方式，所述的短路环与所述的超导直流绕组同轴，所述的短路环设置在所述的超导直流绕组的上部。
作为又一种实施方式，所述的短路环与所述的超导直流绕组同轴，所述的短路环设置在所述的超导直流绕组的下部。
本发明的优点在于：本发明利用短路环解决限流器在限制短路电流过程中直流侧的高电压冲击，使直流回路中超导直流绕组的感应电压趋为零，不仅保护了恒流直流电源，而且使恒流直流电源更好地工作，其结构简单，成本低廉，易于实现，是当前解决限流器在限制短路电流过程中直流侧的高电压冲击的最好的办法。
附图说明
图1a为本发明中的圆形短路环的截面示意图；
图1b为本发明中的跑道形短路环的截面示意图；
图1c为本发明中的圆角正方形短路环的截面示意图；
图1d为本发明中的圆角长方形短路环的截面示意图；
图2a为短路环设置在超导直流绕组外侧的示意图；
图2b为短路环设置在超导直流绕组内侧的示意图；
图2c为短路环设置在超导直流绕组上部的示意图；
图2d为短路环设置在超导直流绕组下部的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的具体实施方式。
本发明提供一种带短路环的超导故障限流器，其包括：由硅钢片裁剪叠合成的铁心组、串接在交流电网中并套设在铁心组的铁心柱外的交流绕组、与恒流直流电源相接并包围所有内侧铁心柱的超导直流绕组、以及将超导直流绕组全部容置于其真空腔的杜瓦，由于以上技术特征均为现有技术，不再详细说明，其中，还包括与所述的超导直流绕组紧耦合、与交流绕组松耦合的短路环1，该短路环1用普通铜导线或超导材料绕制而成。
所述的用于绕制短路环1的超导材料选自超导带材或超导线材。
如图1a、图1b、图1c、图1d所示，所述的短路环1的截面形状可以根据超导直流绕组和杜瓦的形状选自圆形、跑道形、圆角正方形、圆角矩形。
如图2a所示，作为一种实施方式，所述的短路环1设置在所述的超导直流绕组2的外侧。
如图2b所示，作为另一种实施方式，所述的短路环1设置在所述的超导直流绕组2的内侧。
如图2c所示，作为再一种实施方式，所述的短路环1与所述的超导直流绕组2同轴，所述的短路环1设置在所述的超导直流绕组2的上部。
如图2d所示，作为又一种实施方式，所述的短路环1与所述的超导直流绕组2同轴，所述的短路环1设置在所述的超导直流绕组2的下部。
在发生短路故障时，限流器的交流绕组将在铁心里产生很高的后者自然也会在超导直流绕组2上产生很高的
Nk是超导直流绕组2的匝数，S是铁心截面。这个
串联在直流回路中，对直流回路将会产生很大的扰动。倘若没有短路环1，这个高电压会直接威胁恒流直流电源，使恒流直流电源的制造难度加大，成本飚升。有了短路环1以后，
在超导直流绕组2中产生不出高电压。
Claims (7)
1.一种带短路环的超导故障限流器，其包括：由硅钢片裁剪叠合成的铁心组、串接在交流电网中并套设在铁心组的铁心柱外的交流绕组、与恒流直流电源相接并包围所有内侧铁心柱的超导直流绕组、以及将超导直流绕组全部容置于其真空腔的杜瓦，其特征在于，还包括与所述的超导直流绕组紧耦合、与交流绕组松耦合的短路环，该短路环用普通铜导线或超导材料绕制而成。
2.根据权利要求1所述的带短路环的超导故障限流器，其中，所述的用于绕制短路环的超导材料选自超导带材或超导线材。
3.根据权利要求1所述的带短路环的超导故障限流器，其中，所述的短路环的截面形状选自圆形、跑道形、圆角正方形、圆角矩形。
4.根据权利要求1所述的带短路环的超导故障限流器，其中，所述的短路环设置在所述的超导直流绕组的外侧。
5.根据权利要求1所述的带短路环的超导故障限流器，其中，所述的短路环设置在所述的超导直流绕组的内侧。
6.根据权利要求1所述的带短路环的超导故障限流器，其中，所述的短路环与所述的超导直流绕组同轴，所述的短路环设置在所述的超导直流绕组的上部。
7.根据权利要求1所述的带短路环的超导故障限流器，其中，所述的短路环与所述的超导直流绕组同轴，所述的短路环设置在所述的超导直流绕组的下部。
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