一种超导可控电抗器制造技术

本发明专利技术公开了一种超导可控电抗器，超导控制线圈、工作线圈、低温杜瓦和磁屏蔽铁芯均为空心圆筒状；高导磁铁芯由圆柱状的上、下导磁铁芯构成，分别固定在低温杜瓦的上、下盖板上；两块铁芯之间通过环氧树脂材料进行填充和支撑；环氧树脂的填充高度为工作线圈高度的1/2到1/3之间；各超导控制线圈位于低温杜瓦内，且从里到外同轴或近似于同轴布置；工作线圈套在低温杜瓦外，且均位于磁屏蔽铁芯内。高导磁铁芯优选由铁粉芯或磁粉芯制成。本发明专利技术可以减少超导线材的用量以及降低低温杜瓦制作的技术复杂度，并且还可以有效的降低高导磁铁芯的涡流损耗给低温系统所带来的附加热负荷，从而降低制冷费用及增加低温系统的安全稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种超导可控电抗器
一种新型超导可控电抗器，属于电网无功控制调节装置，特别涉及一种通过调节 自身电感值来实现大容量、多工作档位补偿电网无功功率的器件。
技术介绍
国家电网公司在十二五规划中提出，建设坚强智能电网是国家电网在今后一段 时间内电力建设的发展方向。建设坚强智能电网对电网的安全、稳定运行提出了更高的要 求。而无功补偿则可以提高电网的稳定性，增加输电能力，抑制系统过电压。目前，在电网中 应用最广泛的无功补偿装置之一是可控电抗器。可控电抗器是一种特殊的无功补偿装置。 通过对可控电抗器的电抗进行调节来实现对传输线路负荷的电抗调节，实现传输线路的无 功调节，这样就可以降低传输线路的损耗，同时提高传输的有功容量。 传统意义上的可控电抗器都是用常导材料制成的，目前国内外传统意义上的可控 电抗器发展比较成熟，在电力系统中应用比较广泛的可控电抗器主要包括调磁路式可控电 抗器和TCR型可控电抗器。调磁路式可控电抗器和TCR型可控电抗器因具有谐波含量大、 需要增加滤波装置以及损耗大等问题，面临着巨大的挑战。因此，在电气结构方面的创新和 电气材料方面的创新是可控电抗器的重要发展方向之一。 新型超导可控电抗器是可控电抗器的一个最新发展方向。新型超导可控电抗器是 超导电抗器的一种。超导可控电抗器是基于超导材料的超导电特性制成的，在低温下运行 的超导可控电抗器和传统意义上的可控电抗器相比，具有体积小、重量轻、效率高、阻燃、谐 波小等优点，大大降低了装置的成本和空间，提高了系统的稳定性。 在超导电力装置的制造费用中，超导带材的购置成本以及低温杜瓦的制造成本占 据着总费用非常大的比重。对于一般的含铁芯的超导可控电抗器，低温杜瓦一般是采用环 形结构并套在铁芯的外面，这种结构的低温杜瓦会增加低温杜瓦的制造技术难度和成本， 同时，这种结构的超导可控电抗器的超导线圈的用线量较大，导致整体制作成本较高，经济 性较差。
技术实现思路
本专利技术提供一种超导可控电抗器，目的在于减少超导可控电抗器的超导线材的用 量以及降低低温杜瓦制作的技术复杂度，节约超导带材的使用成本和低温杜瓦的制造成 本，从而降低整个装置的制造成本。 本专利技术提供的一种超导可控电抗器，其特征在于，它包括高导磁铁芯、工作线圈、 低温杜瓦、磁屏蔽铁芯和至少一个超导控制线圈； 超导控制线圈、工作线圈、低温杜瓦和磁屏蔽铁芯均为空心圆筒状； 高导磁铁芯由圆柱状的上、下导磁铁芯构成，分别固定在低温杜瓦的上、下盖板 上；上、下两块铁芯之间通过环氧树脂材料进行填充和支撑；其中，环氧树脂的填充高度介 于工作线圈高度的二分之一到三分之一之间； 各超导控制线圈位于低温杜瓦内，且从里到外同轴或近似于同轴布置； 工作线圈套在低温杜瓦外，且均位于磁屏蔽铁芯内。 作为上述技术方案的改进，所述高导磁铁芯由铁粉芯或磁粉芯制成。 优化超导电力装置的结构设计，以降低超导带材的实际用量以及减小低温杜瓦的 制造费用，从而降低整个超导电力设备的投资费用，具有重要的实际意义。与现有技术相t匕，本专利技术具有以下技术效果： (1)高导磁铁芯可以采用铁粉芯或磁粉芯制作，可以降低低温制冷费用。由于铁粉 芯或磁粉芯具有磁导率高、几乎没有涡流损耗的优点，这就不会给低温系统增加额外热负 荷，从而降低制冷费用。 (2)本专利技术的超导可控电抗器跟空心超导可控电抗器相比，具有更小的超导线的 用量，从而有更小的超导线的购买成本。 本专利技术的超导可控电抗器由于在所有的超导控制绕组均开路的时候，磁力线从高 导磁铁芯中经过，跟空心超导可控电抗器相比较，在给定的窗高和电抗调节值的情况下，本 专利技术的超导可控电抗器的工作线圈的内半径要小，使得超导控制线圈的超导线的总用线量 要小，从而节省了超导带材的成本。 (3)低温杜瓦为采用非导磁材料制作而成的普通圆形结构的杜瓦，与环形结构的 杜瓦相比，减少了低温制冷费用。 由于高导磁铁芯布置在低温杜瓦里面，浸泡在液氮中，而不是直接跟磁屏蔽铁芯 连接在一起。因此，用于给超导线圈提供低温环境的杜瓦就可以采用普通的圆形结构杜瓦。 而在实际工程中，往往是把高导磁铁芯跟磁屏蔽铁芯连接这一起，这样就需要使用环形结 构的杜瓦。而采用环形结构的杜瓦将会大大增加低温杜瓦的制作工艺难度以及低温杜瓦的 制作成本。 (4)低温杜瓦采用普通的圆形结构，跟环形结构的杜瓦相比，少了一个杜瓦外壁， 从而降低了低温杜瓦的漏热，增加了低温系统的稳定性，减少了低温制冷费用。 (5)高导磁铁芯浸泡在液氮中，几乎没有涡流损耗。这样可以有效的降低高导磁铁 芯的涡流损耗给低温系统所带来的附加热负荷，提高低温系统的安全稳定性。 (6)上、下高导磁铁芯之间通过环氧树脂材料进行填充和支撑，其中，环氧树脂的 填充高度介于工作线圈高度的二分之一到三分之一之间。通过环氧树脂材料的填充和支 撑，可以保证上、下高导磁铁芯的夹紧和固定。 (7)超导控制线圈与工作线圈之间通过杜瓦壁提供绝热。以含两个超导控制线圈 为例，从里到外，依次是第一个超导控制线圈和第二个超导控制线圈。各超导控制线圈之间 的距离可以根据电抗器电抗值的设计要求，通过电抗值的经验公式计算得到。超导控制线 圈的个数依据电抗器的设计电抗调节值的调节档位数量而定，比电抗调节值的调节档位数 量要小一。以三种电抗调节值的电抗器为例，其电抗值的调节档位数是三，每次只需闭合一 个超导控制线圈就可以实现一个电抗调值，那么只需两个超导控制线圈即可。 总之，本专利技术提供的新型超导可控电抗器采用一种特殊的结构，跟一般的超导可 控电抗器相比，可以大幅度减少超导线圈的超导带材的用线量，克服低温杜瓦的技术复杂 度，从而降低整个装置的制造成本。新型超导可控电抗器有望克服一般的超导可控电抗器 的不足，在未来的电力系统中得到实际的应用。 【附图说明】 图1是本专利技术实例提供的超导可控电抗器的结构示意图，其中，（a)是主视图，（b) 是俯视图； 图2是低温杜瓦的上、下端板示意图，其中，（a)是主视图，（b)是俯视图； 图3是有铁芯含三个超导控制线圈的电抗器示意图。 【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术的【具体实施方式】作进一步说明。在此需要说明的是，对于 这些实施方式的说明用于帮助理解本专利技术，但并不构成对本专利技术的限定。此外，下面所描述 的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。 下面以带两个超导控制线圈为例说明本专利技术提供的超导可控电抗器的结构。 如图1所示，本专利技术提供的新型超导可控电抗器主要包括第一超导控制线圈1，第 二超导控制线圈2,工作线圈3,低温杜瓦4和高导磁铁芯5和磁屏蔽铁芯6。 工作线圈3可采用一般的铜线或者铝线绕制而成。 低温杜瓦4布置在工作线圈3的里侧，采用非导磁材料制作，其结构为圆形，用于 给超导控制线圈提供低温环境。 如图2所示，在低温杜瓦的上（下）端板7上，有圆形的卡槽8,卡槽8是凹进去 的，用于给高导磁铁芯5提供固定用的。 如图1、2所示，高导磁铁芯5浸泡在低温杜瓦提供的液氮环境中，主要包含上、下 两块铁芯，并分别固定于低温杜瓦本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超导可控电抗器，其特征在于，它包括高导磁铁芯、工作线圈、低温杜瓦、磁屏蔽铁芯和至少一个超导控制线圈；超导控制线圈、工作线圈、低温杜瓦和磁屏蔽铁芯均为空心圆筒状；高导磁铁芯由圆柱状的上、下导磁铁芯构成，分别固定在低温杜瓦的上、下盖板上；上、下两块铁芯之间通过环氧树脂材料进行填充和支撑；其中，环氧树脂的填充高度介于工作线圈高度的二分之一到三分之一之间；各超导控制线圈位于低温杜瓦内，且从里到外同轴或近似于同轴布置；工作线圈套在低温杜瓦外，且均位于磁屏蔽铁芯内。

【技术特征摘要】
1. 一种超导可控电抗器，其特征在于，它包括高导磁铁芯、工作线圈、低温杜瓦、磁屏 蔽铁芯和至少一个超导控制线圈； 超导控制线圈、工作线圈、低温杜瓦和磁屏蔽铁芯均为空心圆筒状； 高导磁铁芯由圆柱状的上、下导磁铁芯构成，分别固定在低温杜瓦的上、下盖板上；上、 下两块铁芯之间通过环氧树脂材料进行填充和支撑；其中，环氧树脂的填充高度介于工作 线圈高度的二分之一到三分之一之间； 各超导控制线圈位于低温...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈石峰，唐跃进，宋萌，曹昆南，王达达，董洪达，赵翔，王作帅，
申请(专利权)人：华中科技大学，云南电力试验研究院集团有限公司电力研究院，
类型：发明
国别省市：湖北;42