RU187770U1 - Высоковольтное токоограничивающее устройство на основе высокотемпературной сверхпроводимости со съемным колодцем - Google Patents

Высоковольтное токоограничивающее устройство на основе высокотемпературной сверхпроводимости со съемным колодцем Download PDF

Info

Publication number
RU187770U1
RU187770U1 RU2018142076U RU2018142076U RU187770U1 RU 187770 U1 RU187770 U1 RU 187770U1 RU 2018142076 U RU2018142076 U RU 2018142076U RU 2018142076 U RU2018142076 U RU 2018142076U RU 187770 U1 RU187770 U1 RU 187770U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
current
cryostat
well
limiting device
lead
Prior art date
Application number
RU2018142076U
Other languages
English (en)
Inventor
Кирилл Александрович Бабурин
Дарья Александровна Горбунова
Дмитрий Викторович Сотников
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "СуперОкс" (ЗАО "СуперОкс")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "СуперОкс" (ЗАО "СуперОкс") filed Critical Закрытое акционерное общество "СуперОкс" (ЗАО "СуперОкс")
Priority to RU2018142076U priority Critical patent/RU187770U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU187770U1 publication Critical patent/RU187770U1/ru

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/02Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00Electrically-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
    • H01R4/58Electrically-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
    • H01R4/68Connections to or between superconductive connectors
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting 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)
  • Emergency Protection Circuit 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 - 110 кВ и выше для ограничения токов короткого замыкания. Заявленная полезная модель позволяет обеспечить удобную организацию логистики к месту монтажа и эксплуатации ТОУ при обеспечении стабильной эксплуатации ВТСП ТОУ на напряжениях -110 кВ и выше, а также упростить конструкцию ВТСП ТОУ. Высоковольтное токоограничивающее устройство на основе высокотемпературной сверхпроводимости включает горизонтальный цилиндрический криостат с внутренней и внешней стенками и вакуумируемым объемом между ними, установленную в криостате сборку соосно размещенных сверхпроводящих токоограничивающих модулей; колодцы, размещенные в верхней части криостата, где каждый колодец состоит из нижнего колодца, выполненного заедино с криостатом, и верхнего съемного колодца, установленного на нижний, соединенных вместе, и вертикально установленные в колодцах подводящий и отводящий изолированные токовводы, где каждый токоввод одним концом соединен со сборкой упомянутых модулей, а вторым концом - с электрической сетью.

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 110 кВ и выше для ограничения токов короткого замыкания.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ.
Токоограничивающее устройство на основе высокотемпературной сверхпроводимости 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) тока короткого замыкания, - содержащий 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 ВТСП ТОУ к предложенному является токоограничивающее устройство на основе высокотемпературной сверхпроводимости по патенту на полезную модель RU183512.
Токоограничивающее устройство на основе высокотемпературной сверхпроводимости в соответствии сданным патентом содержит цилиндрический криостат, установленную в криостате сборку сверхпроводящих токоограничивающих модулей, соосно размещенных относительно горизонтальной оси криостата, колодцы, размещенные в верхней части криостата и установленные в колодцах подводящий и отводящий изолирование токовводы, где каждый токоввод одним концом соединен со сборкой упомянутых модулей, а вторым концом - с электрической сетью.
Данная полезная модель обеспечивает стабильную эксплуатацию ВТСП ТОУ на напряжении 220 кВ -, а также позволяет упростить конструкцию ВТСП ТОУ. Однако, известная полезная модель обладает следующими недостатками. Высота колодцев, в которые устанавливают изолированные токовводы, рассчитывается исходя из многих факторов, в том числе мощности ВТСП ТОУ, минимализации теплового притока в процессе эксплуатации ВТСП ТОУ, получения максимальных значений электрической прочности токовводов и т.д. и, в силу этих причин, высота для классов напряжений ВТСП ТОУ 110 кВ и выше с колодцами может достигать более 4 метров высоты с учетом упаковки, необходимой для безопасной перевозки груза.
Такая высота колодцев составляет проблемы при транспортировке ВТСП ТОУ, например, на железнодорожном транспорте, где высота перевозимых изделий ограничена высотой - 4 м (ГОСТ 9238-2013).
Все вышеперечисленные недостатки известного технического решения являются технической проблемой при реализации высоковольтных ВТСП ТОУ.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ.
Заявленная полезная модель позволяет устранить данную техническую проблему, а именно, обеспечить удобную организацию логистики к месту монтажа и эксплуатации ВТСП ТОУ при обеспечении стабильной эксплуатации ВТСП ТОУ на напряжениях -110 кВ и выше и упростить конструкцию ВТСП ТОУ. Высоковольтное токоограничивающее устройство на основе высокотемпературной сверхпроводимости, в соответствии с заявленной полезной моделью содержит:
горизонтальный цилиндрический криостате внутренней и внешней стенками и
вакуумируемым объемом между ними,
установленную в криостате сборку соосно размещенных сверхпроводящих токоограничивающих модулей;
колодцы, размещенные в верхней части криостата, где каждый колодец состоит из нижнего колодца, выполненного заедино с криостатом и верхнего съемного колодца, установленного на нижний, соединенных вместе;
вертикально установленные в колодцах подводящий и отводящий изолированные токовводы, где каждый токоввод одним концом соединен со сборкой упомянутых модулей, а вторым концом - с электрической сетью.
В частных воплощениях токоограничивающего устройства нижний колодец может быть выполнен с внутренней и внешней стенками, являющимися продолжением внутренних и внешних стенок криостата.
В иных частных воплощениях полезной модели в токоограничивающем устройстве упомянутые нижний и верхний колодцы могут быть соединены через уплотнительную прокладку посредством крепежных приспособлений.
В высоковольтном токоограничивающем устройстве изолированные токовводы могут выполнены в твердой или газовой изоляции.
Модуль в токоограничивающем устройстве может быть выполнен в виде катушки намотанной высокотемпературной сверхпроводящей ленты второго поколения, упомянутые катушки в сборке модулей -могут быть размещены соосно горизонтальной оси криостата и соединены между собой соединительными шинами. Подводящий токоввод в высоковольтном токоограничивающем устройстве может быть соединен со сборкой модулей посредством подводящей шины, а отводящий токоввод - соединен со сборкой модулей посредством отводящей шины.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ.
На фиг. 1 приведено схематическое изображение сверхпроводящего ограничителя тока.
На фиг. 2 приведено схематическое изображение колодца. Позиции на фигурах означают следующее:
1. горизонтальный цилиндрический криостат;
2. внутренняя стенка криостата;
3. внешняя стенка криостата;
4. вакуумируемый объем;
5. сборка соосно размещенных сверхпроводящих токоограничивающих модулей;
6. колодец;
7. нижний колодец;
8. верхний съемный колодец;
9. крепежное приспособление;
10. уплотнительная прокладка;
11. подводящий токоввод;
12. отводящий токоввод;
13. подводящая шина;
14. отводящая шина;
15. криогенная среда;
16. заливочное отверстие.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ.
В конструкциях ВТСП ТОУ, применяющихся для последовательного включения в сеть 110 кВ и выше для ограничения токов короткого замыкания, основной проблемой являются габариты конструкции.
Частично это проблема устраняется выполнением горизонтально ориентированного криостата («бочка на боку»), что позволяет компактно разместить в криостате токоограничивающие модули, соосно горизонтальной оси криостата. Однако, проблемой, как указывалось выше, остается высота колодцев для установки в них токовводов.
Поэтому было предложено использовать разборные колодцы, состоящие из двух колодцев, где нижний колодец выполнен заедино с криостатом, а верхний колодец выполнен съемным.
Сочетание в предложенной полезной модели горизонтально ориентированного криостата с соосно установленными токоограничивающими модулями и выполнение колодцев разборными позволяет создать колодец, практически, с любой необходимой высотой, позволяющей достичь оптимального распределения теплопритока и оптимизировать другие эксплуатационные характеристики, а также позволяет разрешить вышеописанную проблему, связанную с организацией логистики ТОУ, что, в конечном итоге, позволит сократить сроки поставки оборудования заказчику и уменьшить расходы.
Предложенное устройство реализуется следующим образом.
Высоковольтное токоограничивающее устройство (см. фиг. 1) на основе высокотемпературной сверхпроводимости включает горизонтальный цилиндрический криостат (1) с внутренней (2) и внешней (3) стенками и вакуумируемым объемом (4) между ними.
В криостате (1) установлена сборка (5) соосно размещенных сверхпроводящих токоограничивающих модулей.
В верхней части криостата (1) размещены колодцы (6), где каждый колодец (6) состоит из нижнего колодца (7), выполненного заедино с криостатом (см. фиг. 2) и верхнего съемного колодца (8), установленного на нижний. Колодцы (7) и (8) соединены вместе.
Соединение может быть осуществлено посредством крепежных приспособлений (9), например, болтов. Для уплотнения между колодцами (7) и (8) может быть размещена уплотняющая прокладка (10), выполненная из упругого материала, например, из резины.
Внутренняя и внешняя стенки нижнего колодца (7), выполненного заедино с криостатом (1), могут быть выполнены таким образом, что будут являться продолжением внутренней (2) и внешней (3) стенок криостата (1). В этом случае вакуумированный объем (4) будет распространяться не только на криостат, но и на нижние колодцы (7).
Откачку воздуха для создания вакуумируемого объема (4) осуществляют через отверстие в корпусе криостата (не показано), связанное с вакуумным насосом (не показан).
В колодцах (6) размещают подводящий (11) и отводящий (12) изолированные токовводы. Изолированные - токовводы (11) и (12) устанавливают вертикально и, каждый из них соединяют со сборкой соосно размещенных сверхпроводящих токоограничивающих модулей (5).
Токовводы (11) и (12) выполнены в изоляции, в наиболее желательных воплощениях полезной модели, выполнены в твердой изоляции, которая представляет собой пропитанный электроизоляционной смолой нетканый гидрофобный материал. Такое выполнение токовводов обеспечивает высокие электроизоляционные, механические и водоотталкивающие свойства.
Однако, заявленная полезная модель не ограничивает также использование любой другой возможной изоляции, например, газовой.
Модуль в сборке модулей (5) может быть выполнен в виде катушки намотанной высокотемпературной сверхпроводящей ленты второго поколения, а упомянутые катушки в сборке модулей (5) в этом случае целесообразно разместить соосно горизонтальной оси криостата. Модули в сборке (5) соединены между собой соединительными шинами.
Подводящий токоввод (11) соединен со сборкой модулей (5) посредством подводящей шины (13), а отводящий токоввод (12) соединен с набором модулей посредством отводящей шины (14). Токковводы (11, 12) подключаются к электрической сети при помощи гибких шин (не показаны). Для заливки в криостат (1) криогенной среды (15) в верхней части криостата установлены заливочные отверстия (16). Криогенная жидкость вводится по трубке (не показана), вставленной в отверстие (16) и выходящей в криостат (1) через отверстия во внутренней стенке криостата.
Монтаж и работа ТОУ осуществляются следующим образом.
ТОУ доставляют к месту монтажа в виде отдельных узлов: криостата (1) с нижним колодцем (7), верхнего съемного колодца (8), сборки модулей (5), токовводов (11) и (12), а также подводящих (13) и отводящих (14) шин и прочих необходимых для монтажа деталей. Криостат (1) устанавливают в месте эксплуатации, затем в криостате размещают сборку модулей (5). На нижний колодец (7) через прокладку (10) устанавливают верхний съемный колодец (8).
В смонтированные колодцы (6) устанавливают подводящий (11) и отводящий (12) токовводы, подсоединяют токовводы (11, 12) через подводящую (13) и отводящую (14) шину к сборке модулей (5).
Из объема (4), заключенного между внутренней и внешней стенками (2, 3) криостата откачивают воздух для создания вакуума, который теплоизолирует криостат (1) и колодец (7) от внешней среды. В криостат (1) через отверстия (16) заливают криогенную среду (15). Через токовводы (11, 12) подключают ТОУ к внешней электрической цепи для его эксплуатации.
Режим ограничения тока является возможным благодаря уникальному свойству сверхпроводников, а именно нелинейности возрастания сопротивления материала. В зависимости от рода и типа сверхпроводника ограничение тока может протекать при разных условиях, с различными потерями и разным временем ограничения, но основной принцип в них один и тот же: при протекании тока выше, чем критический ток заложенного в устройство сверхпроводника, материал начинает переходить из сверхпроводящего состояние в нормальное, вследствие чего возникает сопротивление, препятствующее возрастанию тока.
Таким образом, предложенная полезная модель за счет использования съемного колодца позволяет облегчить организацию логистики, сократит срок поставки оборудования заказчику и уменьшить конечную стоимость оборудования. Кроме того, варьирование высоты съемного колодца позволяет минимизировать теплопритоки и оптимизировать электрическую прочность устройства.

Claims (10)

1. Высоковольтное токоограничивающее устройство на основе высокотемпературной сверхпроводимости, содержащее:
горизонтальный цилиндрический криостат с внутренней и внешней стенками и вакуумируемым объемом между ними,
установленную в криостате сборку соосно размещенных сверхпроводящих токоограничивающих модулей;
колодцы, размещенные в верхней части криостата, где каждый колодец состоит из нижнего колодца, выполненного заедино с криостатом и верхнего съемного колодца, установленного на нижний, соединенных вместе;
вертикально установленные в колодцах подводящий и отводящий изолированные токовводы, где каждый токоввод одним концом соединен со сборкой упомянутых модулей, а вторым концом - с электрической сетью.
2. Высоковольтное токоограничивающее устройство по п. 1, в котором нижний колодец выполнен с внутренней и внешней стенками, являющимися продолжением внутренних и внешних стенок криостата.
3. Высоковольтное токоограничивающее устройство по п. 1, в котором упомянутые нижний и верхний колодцы соединены через уплотнительную прокладку посредством крепежных приспособлений.
4. Высоковольтное токоограничивающее устройство по п. 1, в котором изолированные токовводы выполнены в твердой или газовой изоляции.
5. Высоковольтное токоограничивающее устройство по п. 1, в котором модуль выполнен в виде катушки намотанной высокотемпературной сверхпроводящей ленты второго поколения, упомянутые катушки в сборке модулей размещены соосно горизонтальной оси криостата и соединены между собой соединительными шинами.
6. Высоковольтное токоограничивающее устройство по п. 1, в котором подводящий токоввод соединен со сборкой модулей посредством подводящей шины, а отводящий токоввод соединен со сборкой модулей посредством отводящей шины.
RU2018142076U 2018-11-29 2018-11-29 Высоковольтное токоограничивающее устройство на основе высокотемпературной сверхпроводимости со съемным колодцем RU187770U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018142076U RU187770U1 (ru) 2018-11-29 2018-11-29 Высоковольтное токоограничивающее устройство на основе высокотемпературной сверхпроводимости со съемным колодцем

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018142076U RU187770U1 (ru) 2018-11-29 2018-11-29 Высоковольтное токоограничивающее устройство на основе высокотемпературной сверхпроводимости со съемным колодцем

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU187770U1 true RU187770U1 (ru) 2019-03-19

Family

ID=65758928

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018142076U RU187770U1 (ru) 2018-11-29 2018-11-29 Высоковольтное токоограничивающее устройство на основе высокотемпературной сверхпроводимости со съемным колодцем

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU187770U1 (ru)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU183512U1 (ru) Высоковольтное токоограничивающее устройство на основе высокотемпературной сверхпроводимости
US9037202B2 (en) Electricity transmission cooling system
CN1912638B (zh) 罐式电容式电压互感器
KR102664034B1 (ko) 컨버터 밸브
AU2010214736B2 (en) High voltage fault current limiter having immersed phase coils
US11370314B1 (en) Insulation system for reducing partial discharge in medium voltage power converter
CN200968968Y (zh) 罐式电容式电压互感器
US20230290559A1 (en) Prefabricated transformer station, oil-immersed transformer, and photovoltaic system
KR102033032B1 (ko) 초전도성 직류 케이블 시스템을 구비한 배열
EP3276764B1 (en) Dc circuit breaker device and method for controlling same
RU187770U1 (ru) Высоковольтное токоограничивающее устройство на основе высокотемпературной сверхпроводимости со съемным колодцем
RU187625U1 (ru) Высоковольтное токоограничивающее устройство на основе высокотемпературной сверхпроводимости
Lim et al. Performance test of 100 m HTS power cable system
US11480602B2 (en) Transformer assembly with medium frequency transformers
CN204905168U (zh) 一种用于超导限流式直流断路器
CN201060735Y (zh) ±500kV直流电流传感器
CN101211690B (zh) ±500kV直流电流互感器
CN210120027U (zh) 一种直流隔离变压器的绝缘套管
CN102118065B (zh) 用于高压电力系统的模块化储能设备
CN109818342A (zh) 一种具有复合绝缘结构的超导限流器
CN210467524U (zh) 一种同铁芯可扩展结构的直流隔离变压器
EP3364430A1 (en) Medium-frequency transformer with dry core
RU208602U1 (ru) Сверхпроводниковое токоограничивающее устройство на класс напряжения до 1000 В
Morandi et al. Feasibility of high voltage DC superconducting cables with extruded warm dielectric
KR101011004B1 (ko) 고전압 초전도 전력기기용 전류 도입선의 절연구조