新型磁屏蔽感應型超導故障限流器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種故障限流器，特別涉及一種新型磁屏蔽感應型超導故障限流器。
【背景技術】
[0002]隨著電網的規模的日益擴大，在超高壓系統故障情況下，會產生非常大的故障電流，現有高壓斷路器難以切除短路故障電流，為了減小故障電流，出現了許多的電流限流器，例如電力電子限流器，電抗限流器和分裂電抗器等，較理想的是超導限流器。
[0003]基本磁屏蔽感應型超導故障限流器的結構如圖1所示，由一次銅繞組、二次超導屏蔽筒、鐵芯和冷凍箱構成。銅繞組串接在輸電線路中，正常運行時，超導筒內的感應電流小于它的臨界電流，處于超導態，從而屏蔽銅繞組產生的磁通，裝置的阻抗僅由一次銅繞組與二次超導筒之間的漏磁決定，阻抗小；短路故障時，超導筒內電流超過其臨界電流值，超導體進入正常態，一方面，磁通穿過鐵芯，引起銅繞組的電感突然上升，另一方面，突然增大的超導筒電阻也折算到一次側，從而使得限制器的阻抗急驟上升，達到限制短路電流的目的。這種故障限流器的缺陷是:1) 一次繞組是銅繞組，它會存在電能損耗和電壓損耗。2)因為鐵芯上沒有空氣隙，當非常大的短路故障電流流過一次銅繞組，會引起鐵芯飽和，因而出現限制阻抗的急劇下降的現象，降低其限流能力。
【發明內容】
[0004]為了解決現有基本磁屏蔽感應型超導故障限流器存在的技術問題，本發明提出一種可以限制故障電流峰值和穩態值的新型磁屏蔽感應型超導故障限流器。
[0005]本發明解決上述技術問題的技術方案是:本發明的新型磁屏蔽感應型超導故障限流器包括一個有空氣隙的三腿鐵芯、限流銅環、內部同心放置超導環和超導繞組的冷凍箱。該限流器在原有磁屏蔽感應型高溫超導限流器的結構上，將一次銅繞組改為超導繞組，并增加了一個控制故障電流的銅環和一個在三腿鐵芯上的空氣隙。原副邊采用超導繞組使得在正常工作情況，原副邊繞組不會產生電能損耗和電壓損耗，銅環可限制故障電流，空氣隙在大電流時能有效地避免出現限制阻抗的急劇下降的現象。本發明的限流器限流效果非常明顯。
[0006]本發明的技術效果在于:1)限流器原副邊均采用超導繞組，在正常工作情況，原副邊繞組不會產生電能損耗和電壓損耗。2)在短路故障時，本發明的銅環可限制故障電流，提高了限流的效果。3)在短路故障時，本發明的空氣隙在非常大的短路故障電流情況，可防止出現鐵芯飽和現象，從而有效地避免出現限制阻抗急劇下降的現象。
[0007]下面結合附圖對本發明作進一步的說明。
【附圖說明】
[0008]圖1為基本磁屏蔽感應型超導故障限流器的結構原理圖。
[0009]圖2為本發明的結構原理圖。
[0010]圖3為本發明仿真實驗結果圖。
【具體實施方式】
[0011]參見圖2，圖2為本發明的結構原理圖。本發明包括一個有空氣隙的三腿鐵芯、限流銅環、內部同心放置超導環和超導繞組的冷凍箱。該限流器在原有磁屏蔽感應型高溫超導限流器的結構上，將一次銅繞組改為超導繞組，并增加了一個控制故障電流的銅環和一個在三腿鐵芯上的空氣隙。
[0012]新型磁屏蔽感應型超導故障限流器的工作原理:超導繞組串接在輸電線路中，正常運行時，超導筒內的感應電流小于它的臨界電流，處于超導態，從而屏蔽超導繞組產生的磁通，由于空氣隙的磁阻很大，磁通的路徑主要經由沒有空氣隙的鐵芯右腿(第三腿)，因而限流銅環在正常運行時的阻抗非常小，可以忽略不計，裝置的阻抗僅由一次超導繞組與二次超導筒之間的漏磁決定，阻抗很小。短路故障時，超導筒內電流超過臨界電流值，超導筒失超進入正常態，一方面，磁通穿過鐵芯，引起超導繞組的電感突然上升，突然增大的超導筒電阻也折算到一次側，從而使得限制器的阻抗急劇上升，另一方面，超導繞組也因短路電流超過其臨界電流失超進入正常態，其非常大正常電阻也能使得限流器的阻抗急劇上升，同時限流銅環也因磁通增大其阻抗也相應增大，反映到一次側使得一次側的阻抗進一步增大，從而使得超導筒的恢復時間減少。如果磁通的增加沒有達到鐵芯飽和，磁通還是主要流經沒有空氣隙的右腿鐵芯(第三腿)，此時限流銅環的限流阻抗雖比正常電流時有所增加，但增加的幅度并不大。如果磁鏈增加到一定程度，使得有較低飽和磁感應強度的右腿鐵芯首先達到飽和，而有較高飽和磁感應強度的左腿鐵芯和中腿鐵芯還沒有達到飽和，此時沒有空氣隙鐵芯第三腿的磁阻急劇上升甚至超過了有空氣隙的中腿鐵芯(第二腿)，使得大部分磁通的路徑從沒有空氣隙的鐵芯第三腿改至有空氣隙的鐵芯的第二腿，而中腿鐵芯有空氣隙，使得磁路上的磁阻增加，左腿鐵芯和中腿鐵芯磁通就會減少，如果短路電流進一步增大，左腿和中腿的鐵芯也難以達到飽和區，限流銅環的阻抗也將因磁通路徑的改變而急劇上升，反映到一次側，使得一次側的阻抗更進一步增大，達到限制非常大短路電流的目的。仿真結果如圖3所示，可見空氣隙的尺寸越大，限流效果越差，當空氣隙尺寸較小時的限流效果非常明顯。如果此時沒有空氣隙和限流銅環，那么因鐵芯飽和而使得磁路的磁阻急劇上升，從而引起限流器的阻抗急劇下降甚至趨向于0，幾乎不能限制短路電流，為此基本磁屏蔽感應型超導故障限流器要限制非常大的短路故障電流，鐵芯的尺寸、重量和價格都要相應增加。說明本發明的新型磁屏蔽感應型超導故障限流器對改善電網動態性能和提高電網電能質量有十分重要意義，并且可以產生非常可觀的經濟效益。
【主權項】
1.一種新型磁屏蔽感應型超導故障限流器，包括一個有空氣隙的三腿鐵芯、限流銅環、內部同心放置超導環和超導繞組的冷凍箱。該限流器在原有磁屏蔽感應型高溫超導限流器的結構上，將一次銅繞組改為超導繞組，并增加了一個控制故障電流的銅環和一個在三腿鐵芯上的空氣隙。
【專利摘要】本發明公開了一種新型磁屏蔽感應型超導故障限流器，包括有空氣隙的三腿鐵芯、限流銅環、內部同心放置超導環和超導繞組的冷凍箱。該限流器在原有磁屏蔽感應型高溫超導限流器的結構上，將一次銅繞組改為超導繞組，使得在正常工作情況，原副邊繞組不會產生電能損耗和電壓損耗。并增加了一個控制故障電流的銅環和一個在三腿鐵芯上的空氣隙，銅環可限制故障電流，空氣隙在大電流時能有效地避免出現限制阻抗的急劇下降的現象。本發明的限流器在電網發生短路故障時，既可限制故障電流的峰值又可限制故障電流的穩態值，限流效果非常明顯。
【IPC分類】H02H9-02
【公開號】CN104600681
【申請號】CN201510042078
【發明人】張晚英, 傅明, 佘旺, 劉東輝, 胡雪峰, 申鴻哲, 劉伯鑫, 劉衛, 梁杰, 周輝, 趙碩, 黃守道, 王耀南, 李欣然, 黎福海, 江亞群
【申請人】湖南大學
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年1月28日