电感与电阻复合型超导电抗器制造技术

本发明专利技术公开了一种电感与电阻复合型超导电抗器，其技术要点为：主要包括超导电感线圈，超导无感线圈，低温杜瓦部件，低温绝缘套管，超导二元电流引线，超导过渡导线和低温制冷剂管道；超导电感线圈和超导无感线圈均完全浸泡在低温杜瓦部件内的低温制冷剂中；低温绝缘套管、超导二元电流引线和低温制冷剂管道均与低温杜瓦部件的密封盖板相连；超导电感线圈通过超导过渡导线与超导无感线圈串联相连后，再与超导二元电流引线相连，从而形成具有固定电感值和可变电阻值的电感与电阻复合型超导电抗器，其兼顾了单一的超导电抗器的固定电感值和单一的超导无感线圈的可变电阻值的应用特点，可同时具备电力系统限流和功率补偿功能、及高效中性点接地功能。

【技术实现步骤摘要】
电感与电阻复合型超导电抗器
本专利技术涉及于电力系统领域，特别涉及一种用于电力系统限流、功率补偿、及中性点接地的电抗器。
技术介绍
具有电力系统功率补偿或限流功能的电抗器，在电力输配电系统及电力装置系统中具有广泛的应用。特别是具有非常高的允许工作电流密度和近似为零的电阻率的超导材料的引入，使得由超导导线绕制而成的超导电抗器具有常规铜或铝电抗器无法实现的技术优点，如工作电流大、运行损耗低、体积小、重量轻等。 目前，在高压交流输电系统中应用的具有无功功率补偿或短路故障限流功能的超导电抗器、及在高压直流输电系统中应用的具有电压波动补偿或短路故障限流功能的超导电抗器的相关研究已取得一定的进展。但是，目前仍没有同时具备电力系统补偿和限流功能的超导电抗器，尤其是没有涉及到电感与电阻复合型超导电抗器的实用技术方案。此外，利用超导导线的失超特性研制而成的具有可变电阻量的超导无感线圈装置也在电力系统短路故障限流中得以实际应用，但超导无感线圈装置不具备电力系统补偿功能。至于目前的变压器中性点接地电抗器，由于传统导线电阻的存在，无法解决有效接地和满足限流高阻抗要求之间的矛盾。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种用于电力系统限流、功率补偿、及中性点接地的具有固定电感值和可变电阻值的电感与电阻复合型超导电抗器。 为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是:一种电感与电阻复合型超导电抗器，包括:超导电感线圈部，包括一超导电感线圈，超导电感线圈的绕线骨架，用于安装固定超导电感线圈的上支撑板、下支撑板，所述上支撑板与下支撑板通过联接螺杆连接；超导无感线圈部，包括一超导无感线圈，超导无感线圈的绕线骨架，用于安装固定超导无感线圈的上支撑板、下支撑板，所述上支撑板与下支撑板通过联接螺杆连接；还包括低温杜瓦部件，所述低温杜瓦部件上方设有密封盖板，所述超导电感线圈部和超导无感线圈部均完全浸泡在低温杜瓦部件内的低温制冷剂中，且所述超导电感线圈部和超导无感线圈部通过联接螺杆连接固定后，再通过另一联接螺杆安装固定在密封盖板上；低温制冷剂的进液管道与低温制冷剂的出液管道分别设置在所述密封盖板上，并伸入至低温杜瓦部件内部，同时与位于低温杜瓦部件外部的低温制冷系统相连，组成低温制冷剂循环制冷回路，用于冷却超导电感线圈与超导无感线圈；还包括超导二元电流引线部件，所述超导二元电流引线部件安装固定在密封盖板上的低温绝缘套管内，其下部位于低温杜瓦部件的内部，上部与低温绝缘套管相连；所述超导电感线圈通过超导过渡导线与超导无感线圈串联相连后，再与超导二元电流引线的下部相连，超导二元电流引线的上部还与位于低温杜瓦部件外部的交流或直流电网系统相连。 本专利技术提出的用于电力系统限流、补偿及中性点接地的电感与电阻复合型超导电抗器，主要包括超导电感线圈，超导无感线圈，低温杜瓦部件，低温绝缘套管，超导二元电流引线，超导过渡导线和低温制冷剂管道；超导电感线圈和超导无感线圈均完全浸泡在低温杜瓦部件内的低温制冷剂中；低温绝缘套管、超导二元电流引线和低温制冷剂管道均安装在低温杜瓦部件的密封盖板上；超导电感线圈通过超导过渡导线与超导无感线圈串联相连后，再与超导二元电流引线相连，从而形成具有固定电感值和可变电阻值的电感与电阻复合型超导电抗器。其兼顾了单一的超导电抗器的固定电感值和单一的超导无感线圈的可变电阻值的应用特点，可同时具备电力系统限流和功率补偿功能、及高效中性点接地功能。 优选的，所述超导电感线圈和超导无感线圈均由BSCCO、YBCO或MgB2超导导线绕制而成。 优选的，所述超导过渡导线为由BSCCO、YBCO或MgB2超导导线构成的超导长导线；所述超导二元电流引线的上部为由铜或银导线构成的长导线，下部为由BSCC0、YBC0或MgB2超导导线构成的超导长导线；所述超导二元电流引线结构有效降低了低温杜瓦部件的热泄露，提高了整个系统的运行效率。 优选的，所述超导电感线圈的绕线骨架和超导无感线圈的绕线骨架均为圆环形结构或跑道形结构；所述圆环形结构骨架绕制的线圈具有良好的机械强度，电磁应力分布均匀，避免了因局部应力过大造成的线圈损伤或性能衰退问题；所述跑道形结构骨架绕制的线圈的绝大部分内部导线具有相互平行的位置关系，更利于调整超导无感线圈的绝大部分内部导线与超导电感线圈的中心轴线的相对角度，改变超导电感线圈产生的磁场对超导无感线圈的电阻大小的影响。 优选的，所述超导电感线圈为具有长方形横截面的螺线管线圈；所述具有长方形横截面的螺线管线圈的端部还可以安装分磁器，以减小端部区域的垂直超导导线表面的磁场分量，进而增大螺线管线圈的临界电流，减小螺线管线圈的运行能量损耗；所述分磁器为由硅钢片、矽钢片、非晶合金等高磁导率材料构成的圆盘薄片或圆环薄片。 优选的，所述超导电感线圈为具有阶梯形横截面的螺线管线圈，所述具有阶梯形横截面的螺线管由若干个具有不同内直径、相同外直径的螺线管单元重叠构成，位于螺线管端部的螺线管单元的内直径最大，并依次向螺线管中部递减；与具有长方形横截面的螺线管线圈相比，所述具有阶梯形横截面的螺线管的端部区域的垂直超导导线表面的磁场分量更小，进而增大螺线管线圈的临界电流，减小螺线管线圈的运行能量损耗。 优选的，所述超导无感线圈由两根超导导线并行绕制而成，其中一根超导导线正向绕制螺线管单元，另一根超导导线反向绕制螺线管单元；所述正向绕制的螺线管单元和反向绕制的螺线管单元的同名端相连；其中，所述无感线圈的电阻为正向绕制的螺线管单元的电阻和反向绕制的螺线管单元的电阻之和。 优选的，所述超导无感线圈安装在超导电感线圈的外面，并利用具有圆盘薄片结构的分磁器屏蔽超导电感线圈产生的磁场对超导无感线圈的电阻大小的影响，进而实现超导电感线圈和超导无感线圈相互独立的电感与电阻复合型超导电抗器。 优选的，所述超导无感线圈安装在超导电感线圈的内腔的中间位置，超导电感线圈产生的磁场作为超导电感线圈的背景磁场；调整超导无感线圈的安装方向，改变超导电感线圈产生的磁场对超导无感线圈的电阻大小的影响，进而实现超导无感线圈受到超导电感线圈的磁场影响的电感与电阻复合型超导电抗器。 与现有技术相比，本专利技术的有益效果是:1.本专利技术兼顾了单一的超导电抗器的固定电感值和单一的超导无感线圈的可变电阻值的应用特点，具备更高效的电力系统功率补偿、限流和接地功能。 2.本专利技术采用了具有阶梯形横截面的螺线管线圈结构，或在具有长方形横截面的螺线管线圈端部安装改变端部磁场方向的分磁器，可以有效增大超导电抗器的临界电流，进而提高了电力系统功率补偿应用中的最大允许的输入或输出功率，降低了超导电抗器的运行损耗，提升了超导电抗器的运行效率。 3.本专利技术利用超导电感线圈产生的磁场作为超导无感线圈的背景磁场，当电力系统出现短路故障时，超导电感线圈产生的磁场可以加剧超导无感线圈的失超，从而获得急剧增大的超导无感线圈的电阻，最终有效限制短路故障电流。 4.本专利技术解决了传统导线的变压器中性点接地电抗器中的有效接地和满足限流高阻抗要求之间的矛盾。 【附图说明】:图1是超导电感线圈和超导无感线圈相互独立的电感与电阻复合型超导电抗器结构图；图2是超导无感线圈本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电感与电阻复合型超导电抗器，其特征在于：包括：超导电感线圈部，包括一超导电感线圈(1)，超导电感线圈(1)的绕线骨架(2)，用于安装固定超导电感线圈(1)的上支撑板(3)、下支撑板(4)，所述上支撑板(3)与下支撑板(4)通过联接螺杆(5)连接；超导无感线圈部，包括一超导无感线圈(6)，超导无感线圈(6)的绕线骨架(7)，用于安装固定超导无感线圈(6)的上支撑板(8)、下支撑板(9)，所述上支撑板(8)与下支撑板(9)通过联接螺杆(10)连接；还包括低温杜瓦部件(12)，所述低温杜瓦部件上方设有密封盖板(13)，所述超导电感线圈部和超导无感线圈部均完全浸泡在低温杜瓦部件(12)内的低温制冷剂中，且所述超导电感线圈部和超导无感线圈部通过联接螺杆(11)连接固定后，再通过另一联接螺杆(14)安装固定在密封盖板上；低温制冷剂的进液管道(18)与低温制冷剂的出液管道(19)分别设置在所述密封盖板(13)上，并伸入至低温杜瓦部件(12)内部，同时与位于低温杜瓦部件(12)外部的低温制冷系统相连，组成低温制冷剂循环制冷回路，用于冷却超导电感线圈(1)与超导无感线圈(6)；还包括超导二元电流引线部件（16），所述超导二元电流引线部件（16）安装固定在密封盖板（13）上的低温绝缘套管（15）内，其下部位于低温杜瓦部件(12)的内部，上部与低温绝缘套管（15）相连；所述超导电感线圈（1）通过超导过渡导线（17）与超导无感线圈（6）串联相连后，再与超导二元电流引线（16）的下部相连，超导二元电流引线(16)的上部还与位于低温杜瓦部件(12)外部的交流或直流电网系统相连。...

【技术特征摘要】
1.一种电感与电阻复合型超导电抗器，其特征在于:包括: 超导电感线圈部，包括一超导电感线圈(I)，超导电感线圈⑴的绕线骨架(2)，用于安装固定超导电感线圈(I)的上支撑板(3)、下支撑板(4)，所述上支撑板(3)与下支撑板(4)通过联接螺杆(5)连接； 超导无感线圈部，包括一超导无感线圈(6)，超导无感线圈(6)的绕线骨架(7)，用于安装固定超导无感线圈(6)的上支撑板(8)、下支撑板(9)，所述上支撑板(8)与下支撑板(9)通过联接螺杆(10)连接； 还包括低温杜瓦部件(12)，所述低温杜瓦部件上方设有密封盖板(13)，所述超导电感线圈部和超导无感线圈部均完全浸泡在低温杜瓦部件(12)内的低温制冷剂中，且所述超导电感线圈部和超导无感线圈部通过联接螺杆(11)连接固定后，再通过另一联接螺杆(14)安装固定在密封盖板上；低温制冷剂的进液管道(18)与低温制冷剂的出液管道(19)分别设置在所述密封盖板(13)上，并伸入至低温杜瓦部件(12)内部，同时与位于低温杜瓦部件(12)外部的低温制冷系统相连，组成低温制冷剂循环制冷回路，用于冷却超导电感线圈⑴与超导无感线圈(6)； 还包括超导二元电流引线部件(16)，所述超导二元电流引线部件(16)安装固定在密封盖板(13)上的低温绝缘套管(15)内，其下部位于低温杜瓦部件(12)的内部，上部与低温绝缘套管(15)相连 ；所述超导电感线圈(I)通过超导过渡导线(17)与超导无感线圈(6)串联相连后，再与超导二元电流引线(16)的下部相连，超导二元电流引线(16)的上部还与位于低温杜瓦部件(12)外部的交流或直流电网系统相连。2.根据权利要求1所述的电感与电阻复合型超导电抗器，其特征在于:所述超导电感线圈(I)和超导无感线圈(6)均由BSCCO、YBCO或MgB2超导导线绕制而成。3.根据权利要求1所述的电感与电阻复合型超导电抗器，其特征在于:所述超导过渡导线(17)为由BSCCO、YBCO或MgB2超导导线构成的超导长导线；所述超导二元电流引线(16)的上部为由铜或银导线构成的长导线，下部为由BSCCO、YBCO或MgB2超导导线构成的超导长导线。4.根据权利要求1所述的电感与电阻复合型超导电抗器，其特征在于:所述超导...

【专利技术属性】
技术研发人员：金建勋，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51