一种高温超导限流器制造技术

本发明专利技术提供了一种高温超导限流器，其包括竖直设置的数目至少为2的柱状绕线单元，每个所述柱状绕线单元分别设有数目至少为1的深度相同的周向绕线凹槽，同层的所述绕线凹槽的高度相同，非绕线端部的所述绕线凹槽内分别设有间隔块，绕线端部的所述绕线凹槽内分别固定设有换流接头，所述间隔块的厚度与所述绕线凹槽的深度相同。通电后，能够在相互平行且长度一致的两根高温超导带材上实现方向完全相反的电流，且两根带材相对面积接近100％，最大程度实现了抵消磁场、减小损耗的作用，而且每根高温超导带材只在换流接头依次连接，接头少、焊接少，从而提高了高温超导带材的均匀性，大大减小了因短路造成的烧毁带材的可能性，实现了稳定的限流效果。

A High Temperature Superconducting Current Limiter

The invention provides a high temperature superconducting current limiter, which comprises a columnar winding unit with a vertical number of at least 2. Each columnar winding unit has a circumferential winding groove with a depth of at least 1, the same height of the winding groove in the same layer, a spacer block in the winding groove at the non-winding end, and the winding groove at the end of the winding line. Converter connectors are respectively fixed in the groove, and the thickness of the spacer block is the same as the depth of the winding groove. After electrification, two HTS tapes with the same length and parallel to each other can realize the opposite direction current, and the relative area of the two tapes is close to 100%, which can offset the magnetic field and reduce the loss to the greatest extent. Moreover, each HTS tape is connected in turn at the commutation joint, with fewer joints and fewer welds, thus improving the uniformity of HTS tapes. It greatly reduces the possibility of burning strip due to short circuit and achieves stable current limiting effect.

【技术实现步骤摘要】
一种高温超导限流器
专利技术涉及一种限流装置，具体涉及一种高温超导限流器。
技术介绍
随着经济的快速发展，我国的电网规模不断扩大，互联程度不断提高，技术方面的需求也日益增进。然而，电网的稳定性、安全性、可靠性问题始终是电网质量的重要指标，其中短路故障是危及电力系统安全、导致巨大经济损失的严重故障之一。利用高温超导体的失超电阻限流的电阻型高温超导限流器，可以有效的解决上述问题，具有很好的应用与市场前景。目前这种限流器的核心技术一般将单根第二代高温超导带材以双带并绕的方式从中间位置开始绕制成饼式线圈实现流通电流的反向，以消除磁场来制造无感饼式线圈，然后再将多个无感饼式线圈串并联组合而成。这种结构通常采用中间“S”型或者“U”型进行电流反向。同时，目前也有单个直筒型无感连接方式，其以单个直筒为单元，通入反向电流的带材与轴线平行的放置于筒表面，再利用铜块对相邻两根带材进行串联连接，使相邻平行的两根带材中通入反向电流。。对于饼式线圈而言，由于每一层的弯曲半径不同，带与带间需设置绝缘间隔层，因此每一匝超导带材通入相反电流的流通长度不一致，磁场抵消效果不佳；由于生产工艺的限制，单根超导带的长度越长售价越高，在同一饼上绕置一般需要焊接多根带材，从而造成超导带材的均匀性比较差，影响限流效果。其次，对于直筒型限流绕置方式，接头过多会导致出现短路过电流时发生接头失超而烧毁带材，这是超导限流装置稳定运行的潜在隐患。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有无感型超导限流装置结构复杂，磁场抵消不完全，焊接接头过多以及单根高温超导带材长度以及均匀性差等缺陷，提出一种高温超导限流器。本专利技术提供一种高温超导限流器，该限流器包括竖直设置的数目至少为2的柱状绕线单元；每个所述柱状绕线单元分别设有数目至少为1的周向绕线凹槽；所述限流器中最后一个所述柱状绕线单元的绕线凹槽内设有换流接头，其他的所述柱状绕线单元的绕线凹槽内设有相同厚度的间隔块。优选的，每个所述柱状绕线单元的绕线凹槽数目为1，所述绕线凹槽的高度相同。优选的，每个所述绕线单元的绕线凹槽数目大于1且相等，每个所述绕线单元在同层上的所述绕线凹槽的高度相同。优选的，所述柱状绕线单元的同层绕线凹槽内分别连续绕制平行的两根高温超导带材。优选的，所述柱状绕线单元呈折返式波浪形分布，其分布适应于所述高温超导带材的长度和弯曲阈值。优选的，所述柱状绕线单元包括：柱状绕线骨架和套设在该骨架上的数目至少为2的固定环；所述固定环之间的空间形成所述绕线凹槽。优选的，每个所述柱状绕线骨架上的所述固定环的数目相等，且同层的所述固定环的高度相等。优选的，所述间隔块为呈一定角度或弧度的绝缘块，所述间隔快的厚度与其所在的绕线凹槽的深度相同，且所述间隔块位于与所述绕线凹槽接触的平行的两根高温超导带材间。优选的，所述换流接头为导体，所述换流接头通过固定件固定在相应绕线凹槽中。优选的，所述柱状绕线骨架呈圆柱形，所述固定环呈圆形。优选的，所述换流接头呈楔形，所述两根高温超导带材焊接在其厚度较大端的两面，且该端的厚度等于所述间隔块的厚度。优选的，所述换流接头的材质包括下述按质量分数计的组分：Fe：0.002-0.004％、Ni：0.002-0.003％、Pb：0.003-0.005％、Sn：0.002-0.003％、S：0.003-0.005％、Zn：0.002-0.003％、P≤0.001％，余量为铜。优选的，所述换流接头的材质包括下述按质量分数计的组分：Fe：0.003％、Ni：0.0025％、Pb：0.004％、Sn：0.003％、S：0.005％、Zn：0.002％、P：0.001％，余量为铜。优选的，所述绕线骨架和所述固定环均为环氧材质，所述环氧材质包括按质量分数计的下述组分：环氧树脂3％-12％；橡胶5％-15％；溶剂73％-92％。优选的，所述环氧材质包括按质量分数计的下述组分：环氧树脂10％；橡胶10％；溶剂80％。与最接近现有技术相比，本专利技术提供的技术方案具有如下有益效果：1、本专利技术提供的技术方案中的柱状绕线单元中的周向绕线凹槽与凹槽中的间隔块和换流接头配合使用，通电后，能够保证在相互平行且长度一致的两根高温超导带材上流过方向完全相反的电流，且两根带材表面正对面积接近100％，最大程度实现了抵消磁场、减小损耗的作用。此外。每层的两根并绕高温超导带材只在换流接头处依次连接，因此接头少、焊接少，从而提高了高温超导带材的均匀性，大大减小了因短路造成的烧毁带材的可能性，实现了稳定的限流效果。2、本专利技术提供的技术方案中柱状绕线骨架和固定环的设计使高温超导带材的绕制更加方便简单、易操作性强，降低了组装的人力和成本，而且绕制之后对带材的形状要求简单，避免了较大角度的弯折，提高了其使用效果和使用寿命。3、本专利技术提供的技术方案中楔形的换流接头既实现了两根超导带材反向换流的目的，又保证了接头电阻较小，牢固稳定。4、本专利技术提供的技术方案中绕线骨架和固定环的环氧材质设计既可保证其机械性能，使两根超导带材始终能够固定在相互平行的位置，还可以起到很好的绝缘作用。5、本专利技术提供的技术方案中换流接头的材质设计保证了两根超导带材的低电阻连通，其材质还降低了焊接温度，避免对超导带材的高温损伤。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步说明：图1：本专利技术的高温超导限流装置的结构示意图；图2：本专利技术的高温超导限流装置的电流流向图；图3：本专利技术的间隔块示意图；图4：本专利技术的换流接头示意图；图5：本专利技术的换流接头与超导带材组装示意图；其中：1-固定环、2-绕线骨架、3-正向流通超导带材、4-反向流通超导带材、5-换流接头、6-间隔块、7-绕线凹槽固定螺孔、8-换流接头固定螺孔、9-沉头螺栓、10-超导带材焊接处。具体实施方式下面结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。如图1至图5所示，本专利技术提供一种高温超导限流器，该限流器包括竖直设置的数目至少为2柱状绕线单元，每个所述柱状绕线单元分别设有数目大于1的周向绕线凹槽，若每个所述柱状绕线单元的绕线凹槽数目为1，所述绕线凹槽的高度相同。若每个所述绕线单元的绕线凹槽数目大于1且相等，同层的所述绕线凹槽的高度相同。每个所述柱状绕线单元分别包括圆柱状的绕线骨架2和串套并固定在该骨架上的数目大于2的圆环状的固定环1，所述固定环1之间的空间形成所述绕线凹槽。每个所述柱状绕线骨架2上的所述固定环1的数目相等，且同层的所述固定环1的高度相等。最后一个柱状绕线单元的绕线凹槽内固定设有换流接头5，其他所述柱状绕线单元的绕线凹槽内分别设有相同厚度的间隔块6，所述间隔块6为与所述绕线凹槽的形状相匹配的半圆形的绝缘块，所述间隔块6的厚度最好与其所在的绕线凹槽的深度相等。所述换流接头5呈楔形，所述两根高温超导带材焊接在其厚度较大端的两面，且该端的厚度等于所述间隔块的厚度。所述柱状绕线单元的同层绕线凹槽内分别连续绕制平行的两根高温超导带材，即正向流通超导带材3和反向流通超导带材4，每层平行的双层超导带材末端连接一个换流接头5，该换流接头5固定在所述绕线凹槽内，实现电流反向。所述正向通流超导带材3和所述反向通流超导带材4，沿上述柱状绕线单元的绕线凹槽绕线，并根据绕线单元排放的位置进行波浪线正反弯曲绕制，用所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高温超导限流器，其特征在于，该限流器包括竖直设置的数目至少为2的柱状绕线单元；每个所述柱状绕线单元分别设有数目至少为1的周向绕线凹槽；所述限流器中最后一个所述柱状绕线单元的绕线凹槽内设有换流接头，其他的所述柱状绕线单元的绕线凹槽内设有相同厚度的间隔块。

【技术特征摘要】
1.一种高温超导限流器，其特征在于，该限流器包括竖直设置的数目至少为2的柱状绕线单元；每个所述柱状绕线单元分别设有数目至少为1的周向绕线凹槽；所述限流器中最后一个所述柱状绕线单元的绕线凹槽内设有换流接头，其他的所述柱状绕线单元的绕线凹槽内设有相同厚度的间隔块。2.根据权利要求1所述的一种高温超导限流器，其特征在于，每个所述柱状绕线单元的绕线凹槽数目为1，所述绕线凹槽的高度相同。3.根据权利要求1所述的一种高温超导限流器，其特征在于，每个所述绕线单元的绕线凹槽数目大于1且相等，每个所述绕线单元在同层上的所述绕线凹槽的高度相同。4.根据权利要求1至3任意一项所述的一种高温超导限流器，其特征在于，所述柱状绕线单元上位于的同层的绕线凹槽内分别连续绕制平行的两根高温超导带材。5.根据权利要求1所述的一种高温超导限流器，其特征在于，所述柱状绕线单元呈折返式波浪形分布，其分布适应于所述高温超导带材的长度和弯曲阈值。6.根据权利要求1所述的一种高温超导限流器，其特征在于，所述柱状绕线单元包括：柱状绕线骨架和套设在该骨架上的数目至少为2的固定环；所述固定环之间的空间形成所述绕线凹槽。7.根据权利要求6所述的一种高温超导限流器，其特征在于，每个所述柱状绕线骨架上的所述固定环的数目相等，且同层的所述固定环的高度相等。8.根据权利要求1所述的一种高温超导限流器，其特征在于，所述间隔块为呈一定角度或弧度的绝缘块，所述间隔块的厚度与其所在的绕线凹槽的深度相同；且所述间隔块位于与所述绕线凹槽接触的平行的两根高温超...

【专利技术属性】
技术研发人员：诸嘉慧，龚珺，陈盼盼，丘明，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11