一種分檔可調超導可控電抗器制造技術

本發明專利技術公開了一種分檔可調超導可控電抗器，包括鐵芯、超導工作繞組和一個杜瓦，其特征在于，它還包括至少一個內側超導短路繞組和至少一個外側超導短路繞組，內側超導短路繞組、超導工作繞組、外側超導短路繞組和杜瓦由內至外依次套在所述鐵芯的同一個芯柱上，且各相鄰部件之間均留有作為液氮通道的間隙。超導工作繞組的材料可以是超導材料也可是一般的電工導電材料。本發明專利技術的目的在于提供一種分檔可調超導可控電抗器，目的在于大容量分檔調節電抗器的電抗，以補償電網的無功功率，實現無功控制調節，改善輸電系統的安全可靠性和穩定性，提高輸電能力，提高電網的電能控制水平。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于電抗器技術，具體涉及一種分檔可調超導可控電抗器。
技術介紹
電網中的無功補償，可以改善輸電系統的穩定性，提高輸電能力，抑制系統過電壓。發展高壓、特高壓輸電是我國電力工業發展的必然趨勢，特高壓、超高壓輸電對電網的安全穩定運行及電能質量提出了更高的要求?？煽仉娍蛊魇悄壳霸陔娋W中應用最廣泛的無功補償裝置之一。可控電抗器是一種特殊的高壓或特高壓電抗器。通過對傳輸線路負荷的電抗進行調節來提供連續的無功補償，控制電網中的無功容量，這樣就可以降低傳輸線路的損耗，同時提高傳輸的有功容量。一般意義上的高壓、特高壓可控電抗器都是利用常導材料制成的，目前國內外的傳統意義上的可控電抗器發展比較成熟，主要包括調電路式，調氣隙式和調磁路式以及TCR型四種。其中以調磁路式的磁閥式可控電抗器和磁飽和式可控電抗器應用最廣。超導可控電抗器是基于超導材料的超導電特性制成的，在低溫下運行的超導可控電抗器和傳統意義上的可控電抗器相比，具有體積小、重量輕，效率高，阻燃，諧波小等優點，大大降低了裝置的成本和空間，提聞了系統的穩定性?；诔瑢Р牧系某瑢Э煽仉娍蛊鲗﹄娍沟恼{節主要包括兩種方式，一種方式就是不失超型超導可控電抗器，即在電抗器的調節過程中，超導材料不失超，在液氮低溫區完成調節；另外一種就是失超型超導可控電抗器，也就是傳統意義上的超導故障限流器。不失超型超導可控電抗器目前應用的不多，分為可連續可調型超導可控電抗器和不可連續可調型超導可控電抗器。目前國內外研究最深入的不連續可調的超導可控電抗器是飽和鐵芯型超導可控電抗器。而連續可調不失超型超導可控電抗器的研究還是本學科的前沿研究課題，特別是高壓、特高壓不失超型可連續可調的超導可控電抗器的研究，在理論和工程實踐方面都具有很強的挑戰性，目前已初步取得了一些理論成果。失超型超導可控電抗器是利用超導體的超導態(S)/正常態(N)轉變特性。線路正常時，超導體處于超導態，其電抗值非常?。辉诎l生故障時，它轉為正常態，也即失超，此時超導電抗器具有很大的電抗，也就實現了電抗的可調。失超型超導可控電抗器在實際中常用來限制故障電流。但失超型超導電抗器的缺點是電抗不能連續可調，而且存在失超保護和失超后的恢復問題，在實際應用中控制起來比較復雜。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種分檔可調超導可控電抗器，目的在于大容量分檔調節電抗器的電抗，以補償電網的無功功率，實現無功控制調節。本專利技術提供的一種分檔可調超導可控電抗器，包括鐵芯、超導工作繞組和一個杜瓦，其特征在于，它還包括至少一個內側超導短路繞組和至少一個外側超導短路繞組，內側超導短路繞組、超導工作繞組、外側超導短路繞組和杜瓦由內至外依次套在所述鐵芯的同一個芯柱上，且各相鄰部件之間均留有作為液氮通道的間隙。本專利技術提供的分檔可調超導可控電抗器(以下簡稱“電抗器”)，改善了輸電系統的安全性和穩定性，提高了輸電能力及電網的電能控制水平。具體而言，與現有技術相比，本專利技術具有以下技術效果:(I)本專利技術的電抗器充分利用了超導短路繞組的短路容量和電抗器的漏磁，具有良好的經濟性。本專利技術的電抗器的各個繞組之間以及繞組和鐵芯之間均有一定的間隙，這些間隙給電抗器的漏磁通提供了通道，使得本專利技術的電抗器具有很大的漏抗，也使得電抗器的電抗主要表現為漏抗。通過對內、外側超導短路繞組依次進行短路和開路的操作，就可以改變間隙的漏磁通密度，當對其中一個超導短路繞組進行短路的時候，該超導短路繞組所包圍的空間里的漏磁通密度會急劇降低，表現為電抗器漏抗的降低。不同的超導短路繞組的短路個數對應不同的電抗值，因此，可以改變內、外側超導短路繞組的個數來實現電抗器的電抗值的分檔調節。另外，由于外側超導短路繞組的存在，當同時把內、外側超導短路繞組進行短路的時候，可以讓電抗器的全部漏磁通在超導短路繞組所包圍的空間里流動，也即實現了電抗器的漏磁通的完全利用。本專利技術的電抗器分檔調節的檔數與內側、外側超導短路繞組的總個數的組合數一致，如果內側、外側超導短路繞組的總個數為n，那么電抗器的分檔數為2n。現有超導電抗器的電抗調節檔數相比本專利技術的電抗器的電抗調節檔數要至少少I檔，這樣會造成超導短路繞組的短路容量的浪費。(2)本專利技術的電抗器具有阻燃，重量輕，容量大，損耗小等優點。電抗器的超導工作繞組和超導短路繞組均是超導材料繞制。超導材料在低溫下處于超導狀態時，載流密度遠遠大于銅導線的載流密度，電阻率幾乎為零，比銅導線具有更低的交流損耗值。跟其它電抗器相比，電抗器的體積和重量大大降低，在相同的尺寸下，電抗器的容量大大增加。(3)本專利技術的電抗器超導繞組的低溫環境具有更好的安全性、穩定性，杜瓦的結構更簡單，且只需要一個杜瓦。工作繞組和短路繞組均是超導材料繞制，則可以只需一個杜瓦用來同時放置超導工作繞組和超導短路繞組。相比其它的電抗器，本專利技術在設計杜瓦的時候，不用在杜瓦上穿孔用來給工作繞組提供足夠的繞制空間。本專利技術在杜瓦的制作工藝上會更簡單。同時，由于超導工作繞組也采用超導材料繞制造，跟其它電抗器相比，超導工作繞組具有最小的熱量產生，明顯地降低了對杜瓦的熱輻射，提高了超導低溫環境的穩定性和電抗器運行的安全性。(4)本專利技術的電抗器通過改變超導短路繞組的短路個數來調節電抗器電抗的檔數。通過改變超導短路繞組與中間鐵芯柱、超導短路繞組和超導工作繞組之間的間隙來調節電抗器每檔的電抗的大小?？偟膩碚f，增大超導工作繞組與超導短路繞組之間的間隙或者增大超導短路繞組與中間鐵芯柱的間隙，均可以增大電抗器的電抗。各個間隙的尺寸要根據實際電抗器所設計每檔的電抗大小來決定，同時，也要考慮到用來維持超導繞組所需的低溫環境所需要的液氮的體積。設計的原則是在保證制冷所需的最小體積的液氮，以及電抗調節效果的基礎上，盡量減小間隙。減小間隙可以降低電抗器的總費用。附圖說明圖1為分檔可調超導可控電抗器模型圖，圖(a)，圖(b)和圖(C)分別是該電抗器的俯視圖，正視圖和左視圖。圖2為分檔可調超導可控電抗器的等效工作電路圖。具體實施例方式為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施實例，對本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。如圖(la)、(Ib)和(Ic)所示，本專利技術提供的電抗器主要包括鐵芯1、杜瓦5、內側超導短路繞組2、外側超導短路繞組4和超導工作繞組3。電抗器的超導工作繞組3用于接在電網中。電抗器的鐵芯I采用E型鐵芯，其中，中間鐵芯柱是由薄片狀高導磁性材料疊裝組成的圓柱形結構，單片高導磁性材料的厚度最好不超過0.5mm,且越小越好，有利于降低鐵芯中的渦流損耗。杜瓦5、內側超導短路繞組2、超導工作繞組3和外側超導短路繞組4均套在在中間鐵芯柱上，也即杜瓦5、超導短路繞組2、4跟超導工作繞組3是同心式的結構，內側超導短路繞組2、超導工作繞組3、外側超導短路繞組4和杜瓦5依次由內向外布置，且各相鄰部件之間均留有間隙。杜瓦5和超導短路繞組2、4以及超導工作繞組3之間的間隙主要是用來給液氮提供通道，用來保證有足夠的液氮來提供電抗器的所有超導繞組所需的低溫環境。另外，這些間隙也給電抗器的漏磁通提供了通道，使得電抗器具有很大的漏抗，也使得電抗器的電抗主要表現為漏抗。通過對內側超導短路2、外側超本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種超導可控電抗器，包括鐵芯、超導工作繞組和一個杜瓦，其特征在于，它還包括至少一個內側超導短路繞組和至少一個外側超導短路繞組，內側超導短路繞組、超導工作繞組、外側超導短路繞組和杜瓦由內至外依次套在所述鐵芯的同一個芯柱上，且各相鄰部件之間均留有作為液氮通道的間隙。

【技術特征摘要】
1.種超導可控電抗器，包括鐵芯、超導工作繞組和一個杜瓦，其特征在于，它還包括至少一個內側超導短路繞組和至少一個外側超導短路繞組，內側超導短路繞組、超導工作繞組、外側超導短路繞組和杜瓦由內至外依次套在所述鐵芯的同一個芯柱上，且各相鄰部件之間均留有作為液氮通道的間隙。2.據權利求I所述的超導可控電抗器，其特征在于，所述鐵芯結構采用E型結構，內側超導短路繞組、超導工作繞組和外側超導短路繞組均套在中間鐵芯柱上。3.據權利求I或2所述的超導可控電抗器，其特征在于，內側超...

【專利技術屬性】
技術研發人員：沈石峰，唐躍進，任麗，董洪達，徐穎，劉洋，宋萌，曹昆南，王達達，
申請(專利權)人：華中科技大學，云南電力試驗研究院集團有限公司電力研究院，
類型：發明
國別省市：