CN209526515U - 一种光电复合超导限流器绕组结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例公开了一种光电复合超导限流器绕组结构，其包括骨架，缠绕在骨架上的测温光纤、超导带材，超导带材两端连接有电流引线；其中：骨架具有呈空心管体状的绝缘层，其外表面形成有螺旋形的矩形凹槽，在骨架的两端形成与矩形凹槽连接的电流引线固定槽；在矩形凹槽中进一步形成有弧形凹槽；测温光纤容设在弧形凹槽中，缠绕在骨架上；超导带材容设在所述矩形凹槽中，紧贴并覆盖测温光纤的部分表面，超导带材在骨架上形成缠绕；电流引线容设并固定在电流引线固定槽中，并与超导带材的端部进行连接。实施本实用新型实施例，可以对测温光纤进行很好地固定，并提高温度测量的精确度。
Description
技术领域
本实用新型涉及超导传输领域，特别是涉及一种光电复合超导限流器绕组结构。
背景技术
超导限流器用于电网故障电流的幅值，在系统正常运行状态下呈现很小的阻抗，当系统因故障等原因出现过电流时产生较大的阻抗，进而限制短路电流。由此可以降低电网对断路器开断容量的要求，提高系统的可靠性。
超导限流器有几种不同类型，其中利用超导体可以无阻承载大电流的能力制成的饱和型、桥路型，利用超导体失超后的常态电阻制成电阻型、无感电抗器型，利用超导失超造成电磁耦合关系改变的变压器型、混合型、三相电抗器型、磁通约束型，以及利用超导体在超导态和常态下磁特性变化的电磁屏蔽型等。其中，电阻型超导限流器结构最为简单，在正常状态时超导限流线圈处于超导态，在需要限流或发生过电流时，超导限流线圈转变为正常态产生电阻，从而限制电流。
电阻型超导限流器主要依赖于电阻进行限流，当故障电流出现时，超导绕组的传输电流超过其临界电流，超导绕制产生电阻。电阻在持续的故障电流作用下，产生的热量无法及时被超导绕组周围的液氮带走，从而导致绕组温度不断升高。通过监测超导绕组的温升可以获得超导绕组的工作状态。
常规测量温度的方法多种多样，在电气工程中常采用热电阻或热电偶测量。但是，热电阻或热电偶都为导体，对于高电压等级的电力装置，在测量绕组内部温度时，绝缘问题基本上无法解决。光纤测试是另一种可行的测温方法，但其如何在超导绕组中固定就成为重要的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服现有技术的缺点，提供一种光电复合超导限流器绕组结构，可以对测温光纤进行很好地固定，并提高温度测量的精确度。
为了解决上述技术问题，本实用新型的实施例提供一种光电复合超导限流器绕组结构，其包括骨架，缠绕在所述骨架上的测温光纤、超导带材，所超导带材两端连接有电流引线；其中：
所述骨架具有呈空心管体状的绝缘层，其外表面形成有整体呈螺旋形的矩形凹槽，在所述骨架的两端形成与所述矩形凹槽连接的电流引线固定槽；在所述矩形凹槽中进一步形成有弧形凹槽；
所述测温光纤容设在所述弧形凹槽中，缠绕在所述骨架上；
所述超导带材容设在所述矩形凹槽中，紧贴并覆盖所述测温光纤的部分表面，所述超导带材在所述骨架上形成缠绕；
所述电流引线容设并固定在所述电流引线固定槽中，并与所述超导带材的端部进行连接。
其中，所述骨架的绝缘层采用环氧树脂材料制成，其厚度处于下5-10mm之间。
其中，所述电流引线采用铜导体制作，其与超导带材端部通过焊接连接，所述电流引线通过螺栓固定在骨架上。
其中，所述测温光纤为低温测温光纤，其包含有可敏感温度的探头。
其中，所述超导带材采用不锈钢封装的YBCO带材，所述超导带材缠绕在骨架上的矩形凹槽中，并将测温光纤压紧在弧形凹槽内进行固定。
其中，所述超导带材在所述矩形凹槽中采用多层缠绕的方式。
实施本实用新型实施例，具有如下有益效果：
在本实用新型的实施例中，通过在超导绕组的骨架的绝缘材料上螺旋开设有矩形凹槽，并在矩形凹槽中设置有弧形凹槽，将测温光纤放置于弧形凹槽中，其外侧的矩形凹槽中采用超导带材紧密贴合，对测温光纤实现固定作用。一方面，解决了测温光纤的固定问题；另一方面，可以保证测温光纤能够与超导带材紧密贴合，提高了测量的精确度。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，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它的附图。
图1为本实用新型提供的一种光电复合超导限流器绕组结构的骨架的结构示意图；
图2为图1中局部A的放大示意图；
图3本实用新型提供的一种光电复合超导限流器绕组结构的结构示意图；
图4是图3中局部B的放大示意图；
图5是图4中局部C的放大示意图。
其中，各部件的标号如下：骨架1、电流引线2、超导带材3、光纤4、骨架1的电流引线固定槽11、骨架1的绝缘层12、骨架1的矩形凹槽13、骨架1 的弧形凹槽14。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1至图5所示，示出了本实用新型的实施例提供的一种光电复合超导限流器绕组结构的一个实施例的结构示意图。在本实施例中，所述光电复合超导限流器绕组结构包括骨架1，缠绕在所述骨架上的测温光纤3、超导带材4，所超导带材4两端连接有电流引线2；其中：
所述骨架1具有呈空心管体状的绝缘层12，所述绝缘层12外表面形成有整体呈螺旋形的矩形凹槽13，在所述骨架1的两端形成与所述矩形凹槽13连接的电流引线固定槽11；在所述矩形凹槽13中进一步形成有弧形凹槽14；
所述测温光纤3容设在所述弧形凹槽14中，缠绕在所述骨架1上；本实施例中，超导带材3将光纤4固定在骨架1的凹槽中，光纤4与超导带材3紧密贴合，从而能够较为准确的测量超导带材3表面的温度；
所述超导带材4容设在所述矩形凹槽14中，紧贴并覆盖所述测温光纤3的部分表面，所述超导带材4在所述骨架1上形成缠绕；
所述电流引线2容设并固定在所述电流引线固定槽11中，并与所述超导带材4的端部进行连接。
具体地，所述的骨架1用于为超导带材3提供定位支撑，一般采用非金属材料制作，例如在本实施例中采用环氧树脂材料。骨架1的总高度由所需绕制超导带材3的长度及绝缘距离决定，假定超导带材3宽度为Ltape，设计绝缘层 12间距为d，超导带材3匝数为N，电流引线2固定长度为Ld，则骨架1总长度为N*(Ltape+d)+2*Ld。骨架1的外径与总体设计的空间有关，若需绕制的超导带材3总长度为Lsfcl，则骨架1的外径近似为Lsfcl/(3.14*N)。由于骨架1用于支撑整个结构，因此骨架1必须具有一定的强度，也就是说骨架1侧壁必须具有一定厚度，一般情况下5-10mm即可满足使用要求。
其中，所述电流引线2采用铜导体制作，其用于传输电流和固定超导带材3，根据传输电流大小选择导体的结构尺寸。超导带材3在绕制完螺旋后焊接在电流引线2上，电流引线2则通过螺栓固定在骨架1上。
其中，所述的光测温光纤低温测温光纤，其可以在液氮温区工作，其包含有可敏感温度的探头。
其中，所述的超导带材3用于在限流过程中产生电阻，在本实施例中，所述超导带材3采用不锈钢封装的YBCO带材，带材的具体参数需根据电力系统要求确定。超导带材3缠绕在骨架1上的矩形凹槽13中，从而能够将光纤4压紧在弧形凹槽14内进行固定。在一些例子中，所述超导带材3在所述矩形凹槽13 中可采用多层缠绕的方式实现。
在一个具体的例子中，所述的骨架1侧壁开有一定数量的螺旋形凹槽，凹槽圈数为N，螺距为Ltape+d。凹槽包括两部分，第一道凹槽为用于放置光纤的弧形凹槽14，为方便加工；第二道凹槽为用于放置超导带材3的矩形凹槽13，凹槽深度根据绕制超导带材3的厚度确定，假定待绕制导体3厚度为h，则矩形凹槽13的深度为2h，宽度为超导带材3的宽度Ltape+0.3mm，多出的0.3mm为安装公差。弧形凹槽14一般位于矩形凹槽13的中间部位，且弧形凹槽14和矩形凹槽13的圈数均为N，螺距均为Ltape+d。骨架1上开有电流引线固定槽11，电流引线2放置于电流引线固定槽11中，通过螺栓进行固定。
其中，所用的超导带材3为上海超导公司生产的12mm宽不锈钢加强YBCO 超导体，稳态传输电流为200A，带材宽度为12mm、厚度为0.3mm。骨架1采用G10材料制作，骨架外径为300mm，超导带材3的缠绕匝数为20匝，绝缘层12 厚度为5mm，骨架1总高度为380mm；超导带材3总长度为19m，电流引线截面积为42mm2。光纤4为测温光栅，直径为0.2mm。骨架1的弧形凹槽14直径为 0.2mm，矩形凹槽13的宽度为12.3mm、深度为0.6mm。
实施本实用新型实施例，具有如下有益效果：
在本实用新型的实施例中，通过在超导绕组的骨架的绝缘材料上螺旋开设有矩形凹槽，并在矩形凹槽中设置有弧形凹槽，将测温光纤放置于弧形凹槽中，其外侧的矩形凹槽中采用超导带材紧密贴合，对测温光纤实现固定作用。一方面，解决了测温光纤的固定问题；另一方面，可以保证测温光纤能够与超导带材紧密贴合，提高了测量的精确度。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (6)
1.一种光电复合超导限流器绕组结构，其特征在于，包括骨架，缠绕在所述骨架上的测温光纤、超导带材，所超导带材两端连接有电流引线；其中：
所述骨架具有呈空心管体状的绝缘层，所述绝缘层外表面形成有整体呈螺旋形的矩形凹槽，在所述骨架的两端形成与所述矩形凹槽连接的电流引线固定槽；在所述矩形凹槽中进一步形成有弧形凹槽；
所述测温光纤容设在所述弧形凹槽中，缠绕在所述骨架上；
所述超导带材容设在所述矩形凹槽中，紧贴并覆盖所述测温光纤的部分表面，所述超导带材在所述骨架上形成缠绕；
所述电流引线容设并固定在所述电流引线固定槽中，并与所述超导带材的端部进行连接。
2.如权利要求1所述的光电复合超导限流器绕组结构，其特征在于，所述骨架的绝缘层采用环氧树脂材料制成，其厚度处于下5-10mm之间。
3.如权利要求1所述的光电复合超导限流器绕组结构，其特征在于，所述电流引线采用铜导体制作，其与超导带材端部通过焊接连接，所述电流引线通过螺栓固定在骨架上。
4.如权利要求1至3任一项所述的光电复合超导限流器绕组结构，其特征在于，所述测温光纤为低温测温光纤，其包含有可敏感温度的探头。
5.如权利要求4所述的光电复合超导限流器绕组结构，其特征在于，所述超导带材采用不锈钢封装的YBCO带材，所述超导带材缠绕在骨架上的矩形凹槽中，并将测温光纤压紧在弧形凹槽内进行固定。
6.如权利要求5所述的所述的光电复合超导限流器绕组结构，其特征在于，所述超导带材在所述矩形凹槽中采用多层缠绕的方式。
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2018
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