RU187625U1 - Высоковольтное токоограничивающее устройство на основе высокотемпературной сверхпроводимости - Google Patents
Высоковольтное токоограничивающее устройство на основе высокотемпературной сверхпроводимости Download PDFInfo
- Publication number
- RU187625U1 RU187625U1 RU2018142078U RU2018142078U RU187625U1 RU 187625 U1 RU187625 U1 RU 187625U1 RU 2018142078 U RU2018142078 U RU 2018142078U RU 2018142078 U RU2018142078 U RU 2018142078U RU 187625 U1 RU187625 U1 RU 187625U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- current
- cryostat
- assembly
- limiting device
- voltage current
- Prior art date
Links
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 7
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
- H02H9/02—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
- H01R4/58—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation characterised by the form or material of the contacting members
- H01R4/68—Connections to or between superconductive connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/30—Devices switchable between superconducting and normal states
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области электротехники, в частности к высоковольтным токоограничивающим сильноточным устройствам на основе высокотемпературной сверхпроводимости (далее ВТСП ТОУ) и может найти применение для последовательного включения в сеть 220 кВ для ограничения токов короткого замыкания. Высоковольтное токоограничивающее устройство на основе высокотемпературной сверхпроводимости в соответствии с заявленной полезной моделью содержит: горизонтальный цилиндрический криостат с внутренней и внешней стенками, образующими вакуумируемый объем; установленную в криостате сборку соосно размещенных сверхпроводящих токоограничивающих модулей; установленные в колодцах подводящий и отводящий токовводы, где каждый токоввод одним концом соединен со сборкой упомянутых модулей, а вторым концом - с электрической сетью и представляет собой электрический проводник в твердой изолирующей оболочке; по меньшей мере, один патрубок для ввода криогенной среды, где патрубок выполнен с внутренней и внешней стенками, являющимися продолжением внутренней и внешней стенок криостата и образующими вместе с ними единый вакуумируемый объем. Заявленная полезная модель обладает улучшенной теплоизоляцией за счет создания теплоизоляционного вакуумного слоя в криостате между его внутренней и внешней стенками, а также более простой и надежной конструкцией, предусматривающей эксплуатацию сборки ВТСП модулей непосредственно в криогенной жидкости.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ.
Полезная модель относится к области электротехники, в частности, к высоковольтным токоограничивающим сильноточным устройствам на основе высокотемпературной сверхпроводимости (далее ВТСП ТОУ) и может найти применение для последовательного включения в сеть 220 кВ для ограничения токов короткого замыкания.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ.
Токоограничивающее устройство на основе высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП) снижает аварийные токи короткого замыкания в электрических сетях, повышает надежность электроснабжения, качество электроэнергии и снижает износ электрооборудования. В основе действия ВТСП ТОУ лежит свойство сверхпроводника переходить из состояния с нулевым сопротивлением в состояние с конечной проводимостью при превышении некоторого порогового значения тока. Переключение не требует внешнего воздействия и происходит при превышении критического значения тока, уровень которого задается конструкцией.
В патенте RU 2588607 раскрывается сверхпроводниковый ограничитель (СОТ) токов короткого замыкания, содержащее токоввод высоковольтного сверхпроводникового ограничителя тока, расположенный в криостате с жидким азотом, и содержащий два вертикальных токопровода, изолированных от криостата и друг от друга, где токопроводы выполнены коаксиально в виде внешнего и выступающего из него внутреннего токопроводов, разделены газовой изоляцией в виде паров азота и снабжены первым оребренным покрышкой изолятором, отделяющим выступающую часть внутреннего токопровода от внешнего токопровода, и вторым оребренным покрышкой изолятором, отделяющим внешний токопровод от криостата. при этом в верхней части криостата установлен диэлектрический тепловой экран, охватывающий внешний токопровод. Наиболее близким высоковольтным ТОУ к предложенному является сверхпроводящее токоограничивающее устройство в соответствии с патентом на полезную модель RU 183512.
Высоковольтное токоограничивающее устройство на основе высокотемпературной сверхпроводимости в соответствии с данным патентом содержит горизонтальный цилиндрический криостате внутренней и внешней стенками, образующими объем для размещения криогенной среды; установленную в криостате сборку соосно размещенных сверхпроводящих токоограничивающих модулей; колодцы, размещенные в верхней части криостата и выполненные заедино с криостатом; установленные в колодцах подводящий и отводящий токовводы, где каждый токоввод одним концом соединен со сборкой упомянутых модулей, а вторым концом - с электрической сетью и где каждый токоввод представляет собой электрический проводник, содержащий последовательно расположенные изолирующую оболочку, выполненную из пропитанного электроизоляционной смолой нетканого гидрофобного материала и монолитную защитную оболочку из диэлектрического эластичного материала.
Данное техническое решение позволило за счет использования горизонтального расположения криостата, а также вертикально расположенных токовводов в твердой изоляции обеспечить стабильную эксплуатацию ВТСП ТОУ на напряжениях 220 кВ и более, а также упростить конструкцию ВТСП ТОУ.
Однако, несмотря на все достигнутые прекрасные результаты, известное ВТСП ТОУ не обеспечивает достаточно эффективного охлаждения ВТСП сборки, что может негативно сказаться на работе ВТСП ТОУ, что является технической проблемой, требующей ее устранения.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ.
Данная техническая проблема может быть устранена предложенной полезной моделью.
Высоковольтное токоограничивающее устройство на основе высокотемпературной сверхпроводимости в соответствии с заявленной полезной моделью содержит:
горизонтальный цилиндрический криостате внутренней и внешней стенками, образующими вакуумируемый объем;
установленную в криостате сборку соосно размещенных сверхпроводящих токоограничивающих модулей;
установленные в колодцах подводящий и отводящий токовводы, где каждый токоввод одним концом соединен со сборкой упомянутых модулей, а вторым концом - с электрической сетью и представляет собой электрический проводник в твердой изолирующей оболочке;
по меньшей мере, один патрубок для ввода криогенной среды, где патрубок выполнен с внутренней и внешней стенками, являющимися продолжением внутренней и внешней стенок криостата и образующими вместе с ними единый вакуумируемый объем.
В частных воплощениях полезной модели модуль в высоковольтном токоограничивающем устройстве выполнен в виде катушки намотанной высокотемпературной сверхпроводящей ленты второго поколения.
В других частных воплощениях полезной модели упомянутые катушки в сборке модулей размещены соосно горизонтальной оси криостата и соединены между собой соединительными шинами.
В наилучших воплощениях изобретения токовводы подсоединены к сборке модулей и электрической сети посредством посредством медных шин.
В некоторых частных воплощениях полезной модели высоковольтного токоограничивающего устройства твердая изолирующая оболочка токоввода может состоять из внешней и внутренней изолирующей оболочек.
В этом случае внутренняя изолирующая оболочка может быть выполнена из RIP или RIN изоляции.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ.
На фиг. 1 приведено схематическое изображение высоковольтное токоограничивающее устройство.
На фиг. 2 приведено схематическое изображение патрубка для подвода криогенной среды
Позиции на фигурах означают следующее:
1. горизонтальный цилиндрический криостат,
2. внутренняя стенка криостата,
3. внешняя стенка криостата,
4. вакуумируемый объем,
5. сборка сверхпроводящих токоограничивающих модулей,
6. патрубок для подвода криогенной среды,
7. криогенная среда
8. колодец,
9. подводящий токоввод,
10. отводящий токоввод,
11. подводящая шина,
12. отводящая шина.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ.
В предлагаемой нами конструкции ВТСП ТОУ криогенная среда размещена непосредственно внутри криостата и сборка модулей омывается жидким азотом.
Такое выполнение устройства обеспечивает эффективное охлаждение сборки модулей и, тем самым, эффективную работу токоограничивающего устройства.
Как следует из фиг. 1, ВТСП ТОУ содержит горизонтальный цилиндрический криостат (1) с внутренней (2) и внешней (3) стенками, образующими вакуумируемый объем (4), обеспечивающий эффективную теплоизоляцию криостата (1).
В криостате (1) установлена ВТСП сборка (5) из соосно размещенных токоограничивающих модулей.
В верхней части криостата размещен патрубок (6) для подвода криогенной среды. Патрубок (6) представляет собой цилиндр с внешней и внутренней стенками, размещенный в верхней части криостата (1). Внутренняя и внешняя стенки патрубка (6) являются продолжением стенок (2) и (3) криостата и вместе с ними образуют единый для криостата (1) и патрубка (6) вакуумируемый объем (4).
В криостате (1) может быть установлено несколько патрубком (6), что значительно интенсифицирует заполнение криостата криогенной жидкостью (7).
Криогенная жидкость (7) подается насосом (не показан) через патрубок (6) непосредственно в криостат (1) и свободно омывает сборку модулей (5).
В верхней части криостата (1) также расположены колодцы (8).
В колодцах (8) вертикально установлены подводящий (9) и отводящий (10) токовводы. Каждый из токовводов (9, 10) одним концом соединен со сборкой (5) упомянутых модулей, а вторым концом - с электрической сетью (не показана). Соединение токовводов (9, 10) со сборкой модулей ВТСП ТОУ (5) осуществляется с помощью, соответственно, подводящей (11) или отводящей (12) шин, представляющих собой плетеные медные провода. Как следует из фиг. 2, каждый токоввод - подводящий (9) или отводящий (10) представляет собой электрический проводник, содержащий последовательно расположенные внутреннюю и внешнюю изолирующие оболочки. В качестве внутренней изолирующей оболочки в предпочтительных воплощениях модели можно использовать т.н. RIN изоляцию (см. ГОСТ55187-2012), которая выполнена из пропитанного электроизоляционной смолой нетканого материала или RIP изоляцию (см. там же), выполненную из пропитанной электроизоляционной смолой бумаги. Внешняя изолирующая оболочка может быть выполнена из диэлектрического эластичного материала, например, эластичного полимера.
ВТСП сборка (5) соосно размещенных токоограничивающих модулей состоит из отдельных модулей, каждый из которых может быть выполнен в виде катушки с намотанной высокотемпературной сверхпроводящей лентой второго поколения. ВТСП ленты 2 поколения в последнее время получили большое распространение благодаря высоким значениям плотности тока, температуре перехода в сверхпроводящее состояние выше 77 К.
Если в ВТСП ТОУ будет использована сборка из модулей в виде вышеописанных катушек, то набор модулей целесообразно разместить соосно горизонтальной оси криостата. В этом случае мы получим наиболее эргономичное размещение сборки модулей (5) в криостате (1).
Изобретение осуществляется следующим образом.
В криостат (1) устанавливается ВТСП сборка (5) токоограничивающих модулей, где каждый модуль выполнен в виде вышеописанной катушки с намотанной ВТСП лентой второго поколения. Модули соединены между собою соединительными шинами. В колодцы (8) устанавливают подводящий токоввод (9) и отводящий токоввод (10).
Нижние концы токовводов (9, 10) подключают через шины (11, 12) к сборке (5) модулей, а верхние - к источнику электрического тока, например, к линии электропередачи.
В патрубки (6) заливают жидкий азот и включают ток.
Как следует из представленного описания, заявленный ВТСП ТОУ обладает улучшенной теплоизоляцией за счет создания теплоизоляционного вакуумного слоя в криостате между его внутренней и внешней стенками, а также более простой и надежной конструкцией, предусматривающей эксплуатацию сборки ВТСП модулей непосредственно в криогенной жидкости.
Claims (10)
1. Высоковольтное токоограничивающее устройство на основе высокотемпературной сверхпроводимости, содержащее:
горизонтальный цилиндрический криостат с внутренней и внешней стенками, образующими вакуумируемый объем;
установленную в криостате сборку соосно размещенных сверхпроводящих токоограничивающих модулей;
установленные в колодцах подводящий и отводящий токовводы, где каждый токоввод одним концом соединен со сборкой упомянутых модулей, а вторым концом - с электрической сетью и представляет собой электрический проводник в твердой изолирующей оболочке;
по меньшей мере, один патрубок для ввода криогенной среды, где патрубок выполнен с внутренней и внешней стенками, являющимися продолжением внутренней и внешней стенок криостата и образующими вместе с ними единый вакуумируемый объем.
2. Высоковольтное токоограничивающее устройство по п. 1, в котором модуль выполнен в виде катушки намотанной высокотемпературной сверхпроводящей ленты второго поколения.
3. Высоковольтное токоограничивающее устройство по п. 1, в котором упомянутые катушки в сборке модулей размещены соосно горизонтальной оси криостата и соединены между собой соединительными шинами.
4. Высоковольтное токоограничивающее устройство по п. 1, в котором токовводы подсоединены к сборке модулей и электрической сети посредством посредством медных шин.
5. Высоковольтное токоограничивающее устройство по п. 1, в котором твердая изолирующая оболочка токоввода состоит из внешней и внутренней изолирующей оболочек.
6. Высоковольтное токоограничивающее устройство по п. 5, в котором внутренняя изолирующая оболочка выполнена из RIP или RIN изоляции.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018142078U RU187625U1 (ru) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | Высоковольтное токоограничивающее устройство на основе высокотемпературной сверхпроводимости |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018142078U RU187625U1 (ru) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | Высоковольтное токоограничивающее устройство на основе высокотемпературной сверхпроводимости |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU187625U1 true RU187625U1 (ru) | 2019-03-14 |
Family
ID=65758979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018142078U RU187625U1 (ru) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | Высоковольтное токоограничивающее устройство на основе высокотемпературной сверхпроводимости |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU187625U1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU193909U1 (ru) * | 2019-09-05 | 2019-11-21 | Закрытое акционерное общество "СуперОкс" (ЗАО "СуперОкс") | Высоковольтное токоограничивающее устройство на основе высокотемпературной сверхпроводимости |
| CN110529727A (zh) * | 2019-10-11 | 2019-12-03 | 苏州圣汇装备有限公司 | 超导限流器低温储罐 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009268340A (ja) * | 2008-03-20 | 2009-11-12 | Nexans | 超電導素子のための電気接続構造体 |
| RU2588607C1 (ru) * | 2015-04-21 | 2016-07-10 | Открытое Акционерное Общество "Федеральная Сетевая Компания Единой Энергетической Системы" (Оао "Фск Еэс") | Токоввод высоковольтного сверхпроводящего ограничителя тока короткого замыкания |
| RU183512U1 (ru) * | 2018-06-21 | 2018-09-25 | Закрытое акционерное общество "СуперОкс" (ЗАО "СуперОкс") | Высоковольтное токоограничивающее устройство на основе высокотемпературной сверхпроводимости |
-
2018
- 2018-11-29 RU RU2018142078U patent/RU187625U1/ru active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009268340A (ja) * | 2008-03-20 | 2009-11-12 | Nexans | 超電導素子のための電気接続構造体 |
| RU2588607C1 (ru) * | 2015-04-21 | 2016-07-10 | Открытое Акционерное Общество "Федеральная Сетевая Компания Единой Энергетической Системы" (Оао "Фск Еэс") | Токоввод высоковольтного сверхпроводящего ограничителя тока короткого замыкания |
| RU183512U1 (ru) * | 2018-06-21 | 2018-09-25 | Закрытое акционерное общество "СуперОкс" (ЗАО "СуперОкс") | Высоковольтное токоограничивающее устройство на основе высокотемпературной сверхпроводимости |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU193909U1 (ru) * | 2019-09-05 | 2019-11-21 | Закрытое акционерное общество "СуперОкс" (ЗАО "СуперОкс") | Высоковольтное токоограничивающее устройство на основе высокотемпературной сверхпроводимости |
| CN110529727A (zh) * | 2019-10-11 | 2019-12-03 | 苏州圣汇装备有限公司 | 超导限流器低温储罐 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU183512U1 (ru) | Высоковольтное токоограничивающее устройство на основе высокотемпературной сверхпроводимости | |
| KR101309688B1 (ko) | 전기 전송 냉각 시스템 | |
| WO2006067915A1 (ja) | 超電導機器の電力引き出し構造 | |
| KR101685994B1 (ko) | 고장 전류 전송 제한 기술 | |
| RU187625U1 (ru) | Высоковольтное токоограничивающее устройство на основе высокотемпературной сверхпроводимости | |
| US20100230126A1 (en) | Arrangement for current limiting | |
| JP2002534052A (ja) | 超電導体を用いる送電システム | |
| AU2008329552C1 (en) | High voltage fault current limiter having immersed phase coils | |
| KR102033032B1 (ko) | 초전도성 직류 케이블 시스템을 구비한 배열 | |
| KR101620495B1 (ko) | 전류 제한 장치 | |
| CN109818342B (zh) | 一种具有复合绝缘结构的超导限流器 | |
| US4294504A (en) | High voltage cable | |
| CN210120027U (zh) | 一种直流隔离变压器的绝缘套管 | |
| CN114220601B (zh) | 一种高可靠性超导电缆结构 | |
| CN204905168U (zh) | 一种用于超导限流式直流断路器 | |
| KR20110086241A (ko) | 초전도 케이블용 단말장치의 차폐도체 연결구조체 | |
| CN210467524U (zh) | 一种同铁芯可扩展结构的直流隔离变压器 | |
| JP2012146821A (ja) | 超電導コイル装置 | |
| CN209748184U (zh) | 一种具有复合绝缘结构的超导限流器 | |
| CN114421409A (zh) | 一种混合式换流器阀塔 | |
| RU187770U1 (ru) | Высоковольтное токоограничивающее устройство на основе высокотемпературной сверхпроводимости со съемным колодцем | |
| Moyzykh et al. | Introduction of SFCL 220 kV in Moscow energy grid | |
| RU208602U1 (ru) | Сверхпроводниковое токоограничивающее устройство на класс напряжения до 1000 В | |
| RU156793U1 (ru) | Устройство для подключения криостатированного высоковольтного аппарата к электрической сети | |
| Morandi et al. | Feasibility of high voltage DC superconducting cables with extruded warm dielectric |