CN210957781U - 一种基于感应型超导限流器的110kV变电站双母线系统 - Google Patents
一种基于感应型超导限流器的110kV变电站双母线系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于感应型超导限流器的110kV变电站双母线系统，它的组成包括：负荷开关(1)，电源进线断路器(2)，双母线I号母线段(31)和II号母线段(32)，无铁芯感应型高温超导限流器(4)，出线断路器(5)，在双母线I号母线段(31)和II号母线段(32)之间，加装一个无铁芯感应型高温超导限流器(4)，类似于一个次级短路的变压器，初级铜绕组与初级超导带材绕组并联，能够与次级超导带材绕组进行耦合，由4个完全相同的限流单元串联构成，每个限流单元有3个绕组。本实用新型的技术效果：联络两段母线，当其中一个母线发生故障时，可保证未发生故障的另一个母线的电压水平，使其维持正常运行。
Description
技术领域
本实用新型涉及交流变电站技术领域，具体涉及到一种感应型超导限流器的110kV变电站分段母线系统。
背景技术
母线作为变电站的供电枢纽，在发生内部故障时，能否迅速地切除故障，对本站甚至上级变电站的安全运行至关重要。但是，按目前的保护配置方案，中低压母线是没有任何专门的快速保护的，而是由进线开关保护或变压器后备保护来实现。由于进线开关保护或变压器后备保护与出线开关的保护需要相互配合，一般延时的级差至少为300ms，甚至500ms或更长。因此，变电站中母线上所发生的任何故障都要延时切除。
母线故障被发展扩大的最根本原因，就是没有专门的母线保护，母线故障要经过较长时间才能被切除。如果装有快速保护，故障发生后保护立即动作，故障得以快速切除，损失则可以大大降低。
近年来电弧光保护作为一种快速可靠的专用中压母线保护系统，已在国内外部分重要场合得到应用。它采用检测弧光和过流双判据原理，具有原理简单、动作可靠迅速、对变电站一次设备无特殊要求、适应于各种运行方式、在各种运行方式下保护不需要切换等优点，为目前母线保护提供了一种新型的解决方案。但是由于电弧光保护除了需要安装专用的保护装置外，还需要在母线的不同位置安装数十到上百个电弧光传感器，使得该保护安装维护非常不方便，同时产品价格高昂，没有得到大范围的应用。
高温超导限流器是一个比较理想的限流装置，因为：它能实现高电压和大电流下运行；响应速度快，可在100ms内起作用，并在3个周期内，将短路电流从额定电流的7倍限制到4倍；在正常工作时候可通过大电流且只呈现很小甚至为零的阻抗，在变电站发生故障自动呈现大阻抗将短路电流限制到较低水平，同时大大减少对变电站正常工作的影响，具有理想的限流效果。
实用新型内容
本实用新型将一种感应型超导限流器应用于110kV变电站双母线的连接上，具体技术方案如下：
一种基于感应型超导限流器的110kV变电站双母线系统，它的组成包括：负荷开关1，电源进线断路器2，双母线I号母线段31和II号母线段32，无铁芯感应型高温超导限流器4，出线断路器5，在双母线I号母线段31和II号母线段32之间，加装一个无铁芯感应型高温超导限流器4，类似于一个次级短路的变压器，初级铜绕组与初级超导带材绕组并联，能够与次级超导带材绕组进行耦合。
所述的无铁芯感应型高温超导限流器4由4个完全相同的限流单元串联构成，每个限流单元有3个绕组。
所述的限流单元有3个绕组，是两个分开的结构，即：内层为2个超导绕组，外层为1个铜绕组。
所述的内层为2个超导绕组，是两个超导带材同时缠绕，一个作为初级，另一个作为次级。
本实用新型的技术效果：变电站发生短路故障时，连接整个母线端，可以使得短路电流得到限制，可使得母线电压降低到最低程度；联络两段母线，当其中一个母线发生故障时，可保证未发生故障的另一个母线的电压水平，使其维持正常运行；铜绕组和超导带材绕组的并联组合作为初级，大大地降低了正常状态下的损耗；同时保证了在冷却不足或者超导体性能被破坏的情况下，保护电路能够继续工作；采用无铁芯设计方式，大大降低了装置的整体重量。
附图说明
图1是基于感应型超导限流器的110kV变电站分段母线系统组成图。
图2是无铁芯感应型高温超导限流器限流绕组及结构图。
图3是无铁芯感应型高温超导限流器超导带材绕组图。
图中：1为负荷开关，2为电源进线断路器，31为I号母线段，32为II号母线段，4为无铁芯感应型高温超导限流器，5为出线断路器。
具体实施方式
1.下面结合附图，对本实用新型具体实施方式做进一步的说明。
一种基于感应型超导限流器的110kV变电站双母线系统，它的组成包括：负荷开关1，电源进线断路器2，双母线I号母线段31和II号母线段32，无铁芯感应型高温超导限流器4，出线断路器5，在双母线I号母线段31和II号母线段32之间，加装一个无铁芯感应型高温超导限流器4，类似于一个次级短路的变压器，初级铜绕组与初级超导带材绕组并联，能够与次级超导带材绕组进行耦合，降低正常工作时初、次级的压降。如图1所示。
所述的无铁芯感应型高温超导限流器4由4个完全相同的限流单元串联构成，每个限流单元有3个绕组。如图2所示。
所述的限流单元有3个绕组，是两个分开的结构，即：内层为2个超导绕组，外层为1个铜绕组。
所述的内层为2个超导绕组，是两个超导带材同时缠绕，一个作为初级，另一个作为次级。如图3所示。
2. 110kV变电站
变电站是指电力系统中对电压和电流进行变换，接受电能及分配电能的场所。在发电厂内的变电站是升压变电站，其作用是将发电机发出的电能升压后馈送到高压电网中。
设备：变电站内的电气设备分为一次设备和二次设备。
1)一次设备
一次设备指直接生产、输送、分配和使用电能的设备，主要包括变压器、高压断路器、隔离开关、母线、避雷器、电容器、电抗器等。
2)二次设备
变电站的二次设备是指对一次设备和系统的运行工况进行测量、监视、控制和保护的设备，它主要由包括继电保护装置、自动装置、测控装置、计量装置、自动化系统以及为二次设备提供电源的直流设备。
35kV及至110kV及以下所有变电站为四类变电站
3.双母线
在发电厂和变电所的各级电压配电装置中，大都采用矩形或圆形截面的裸导线或绞线，这将发动机、变压器与各种电器连接的导线，统称为母线；母线的作用是汇集、分配和传送电能。由于母线在运行中，有巨大的电能通过，短路时，承受着很大的发热和电动力效应，因此，必须合理的选用母线材料、截面形状和截面积以符合安全经济运行的要求。
一个开关在两排并列的母线上都有隔离开关的，则这两排母线的连接开关，就是母联开关。比如东西母或南北母的连接开关。
双母线的时候，叫母联，单母线的时候，叫分段。
而母线(我们且称为单母分段)，中间的连接开关就是母线的分段开关。任何一条线路只能接到I段或II段母线上双母线中的一组母线故障，用发电机对故障母线进行零起升压时，或用外来电源对故障母线试送电时，或用外来电源对已隔离故障点的母线先受电时，均需注意母差保护的运行方式，必要时应停用母差保护。
双母线中停用一组母线，在倒母线后，应先拉开空出母线上压变次级开关，再拉开母联开关。
4.无铁芯感应型
无铁芯感应型高温超导限流器类似于一个次级短路的变压器。初级铜绕组与初级超导带材绕组并联，这样能够与次级超导带材绕组很好地耦合，在一定程度上降低了正常工作时初、次级的压降。该结构由4个完全相同的限流单元串联构成，每个限流单元有3个绕组。这种设计省掉了铁芯，在结构和重量上实现了简化。该设计有两个分开的结构，内层为超导绕组，外层为初级铜绕组。两个结构通过螺丝连接在一起，如图3所示。四个模块用400mm长的铜棒连接在一起。所有的模块通过32个低温棒与低温杜瓦连接，如图2所示。超导绕组缠绕在TECAFORM AH(POM-C)制成的骨架上。每个结构内层有4排绕线槽。两层超导带材同时缠绕，一层作为初级，另一层作为次级。在缠绕过程中，通过绝缘材料绝缘。利用专门设计的同步电机和超导带材焊接机，完成绕组的缠绕和带材的焊接，并通过焊接机将超导带材焊接到铜块的末端。具体过程如下：焊接机加热3min，使温度升到179℃，这个温度是超导带材焊锡(合金Sn62Pb36Ag2)熔化的温度。在下一个45s内，焊接机加热器的温度升到185℃，到达这个温度时，加热器被关掉，同时焊接点被冷却。通过焊接铜板，将超导带材与铜块连接。最后，通过螺丝将焊接铜末端与铜块固定在一起。
Claims (4)
1.一种基于感应型超导限流器的110kV变电站双母线系统，它的组成包括：负荷开关(1)，电源进线断路器(2)，双母线I号母线段(31)和II号母线段(32)，无铁芯感应型高温超导限流器(4)，出线断路器(5)，其特征在于：在双母线I号母线段(31)和II号母线段(32)之间，加装一个无铁芯感应型高温超导限流器(4)，类似于一个次级短路的变压器，初级铜绕组与初级超导带材绕组并联，能够与次级超导带材绕组进行耦合。
2.根据权利要求1所述的110kV变电站双母线系统，其特征在于：所述的无铁芯感应型高温超导限流器(4)由4个完全相同的限流单元串联构成，每个限流单元有3个绕组。
3.根据权利要求2所述的110kV变电站双母线系统，其特征在于：所述的限流单元有3个绕组，是两个分开的结构，即：内层为2个超导绕组，外层为1个铜绕组。
4.根据权利要求3所述的110kV变电站双母线系统，其特征在于：所述的内层为2个超导绕组，是两个超导带材同时缠绕，一个作为初级，另一个作为次级。
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| CN114974795A (zh) * | 2022-04-14 | 2022-08-30 | 西安交通大学 | 一种变阻抗超导限流变压器及其工作方法 |
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