一种基于改进饱和铁芯型高温超导限流器的220kV变电站制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于改进饱和铁芯型高温超导限流器的220kV变电站，它的组成：隔离开关(11，12，13，14，15，16)，双母线(21，22)，断路器(31，32)，三绕组变压器(41，42)，改进饱和铁芯型高温超导限流器(5)，其特征在于：在双母线(21，22)之间加装改进饱和铁芯型高温超导限流器(5)，改进饱和铁芯型高温超导限流器(5)组成：电抗系统、低温系统、直流励磁系统以及监控系统。本实用新型专利技术的技术效果：超导线圈与网侧高压隔离、无电气连接，主要限流单元基于成熟的电力变压器制造技术，在耐受高电压、大电流方面具有独特优势，在高压、超高压领域有发展前景。展前景。展前景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于改进饱和铁芯型高温超导限流器的220kV变电站


[0001]本技术应用于电力系统高温超导限流器，特别是将改进饱和铁芯型高温超导限流器应用于220kV变电站。

技术介绍

[0002]为了抑制短路电流对电力设备造成的损害，维护电力系统的安全运行，提高电网的可靠性与稳定性，寻找有效的短路限流措施来限制故障短路电流已经成为当下电力系统建设发展的迫切需求。
[0003]传统限制短路电流的措施主要从两个方面入手。一是从宏观上调整电网运行结构，改变电力系统运行方式。二是在电网中配置电抗器、高阻抗变压器等常规的限流设备。这一措施通过提高线路阻抗来降低故障后短路电流水平，成本相对较小，但是会对电力系统的正常运行产生无法忽视的不良影响，例如电压降落与功率损耗，无法满足电力系统的运行要求。
[0004]基于超导技术的故障电流限制器即超导限流器的开发已成为近年来各国限流技术研究的前沿课题之一。它具备如下优点：
①
可以在高压下运行；
②
正常运行时通过大电流只呈现很小的阻抗甚至是零阻抗；
③
故障时可以在极短时间内(毫秒甚至是亚毫秒级)从低阻抗状态切换到高阻抗，有效地限制故障电流；
④
集检测、触发和限流于一体，是电力系统理想的限流装置。
[0005]目前研究表明，多数超导限流器可将短路电流有效值降低20
‑
50％，甚至限制到额定电流两倍左右的水平，其限流效果非常明显，因而可以有效解决短路电流对系统和电气设备的危害，减少经济损失，降低电网建设成本，促进电力发展、提高电网安全可靠性。

技术实现思路

[0006]本技术提出将一种改进饱和铁芯型高温超导限流器应用于220kV变电站技术方案。具体如下：
[0007]一种基于改进饱和铁芯型高温超导限流器的220kV变电站，它的组成：隔离开关11、12、13、14、15和16，双母线21、22，断路器31、32，三绕组变压器41、42和改进饱和铁芯型高温超导限流器5，其特征在于：在双母线21、22之间加装改进饱和铁芯型高温超导限流器5，改进饱和铁芯型高温超导限流器5的组成：电抗系统、低温系统、直流励磁系统以及监控系统。
[0008]所述电抗系统是设备的主要功能单元，其组成为：交流绕组、超导绕组、铁芯和杜瓦。
[0009]所述交流绕组由常规导体绕制，每两个相邻窗口的线圈串联为一相，串接入电网中，是起限流作用的主要部件，其导体、绝缘结构及动、热稳定性，应根据接入网络的电压等级、绝缘水平、短路水平等确定。
[0010]所述超导绕组密封于充满液氮的杜瓦中，通过电流引线与直流励磁系统连接，为
铁芯提供直流偏磁。
[0011]所述铁芯为口字型结构，为交流、直流绕组提供磁通路，通常采用硅钢片制作，绕有直流励磁绕组的铁芯柱称为直流柱，绕有交流绕组的铁芯柱称为交流柱，采用变截面铁芯结构，轭铁截面积与直流柱铁芯截面积、交流柱铁芯截面积之比，通常大于1。
[0012]所述直流励磁系统为超导绕组提供直流励磁电流，其组成为：直流电源、快速开关和释能回路模块。
[0013]本技术的技术效果：该改进饱和铁芯型高温超导限流器具有变截面铁芯和限流时可速断直流的特点；在正常运行时，超导线圈通直流，损耗低；限制短路电流时，超导线圈不失超，适用于自动重合闸运行；超导线圈与网侧高压隔离、无电气连接，主要限流单元基于成熟的电力变压器制造技术，在耐受高电压、大电流方面具有独特优势，在高压、超高压领域有发展前景。
附图说明
[0014]图1是220kV变电站基本主接线图。
[0015]图2是改进饱和铁芯型高温超导限流器系统结构图。
[0016]图3是改进饱和铁芯型高温超导限流器直流励磁系统原理图。
[0017]图中：11、12、13、14、15和16为隔离开关，21、22为双母线，31、32为断路器，41、42为三绕组变压器，5为改进饱和铁芯型高温超导限流器。
具体实施方式
[0018]下面结合附图，对本技术具体实施方式做进一步的说明。
[0019]1.整体技术方案
[0020]一种基于改进饱和铁芯型高温超导限流器的220kV变电站，它的组成：隔离开关11、12、13、14、15和16，双母线21、22，断路器31、32，三绕组变压器41、42和改进饱和铁芯型高温超导限流器5，其特征在于：在双母线21、22之间加装改进饱和铁芯型高温超导限流器5，改进饱和铁芯型高温超导限流器5的组成：电抗系统、低温系统、直流励磁系统以及监控系统。如图1、图2所示。
[0021]所述电抗系统是设备的主要功能单元，其组成为：交流绕组、超导绕组、铁芯和杜瓦。如图2所示。
[0022]所述交流绕组由常规导体绕制，每两个相邻窗口的线圈串联为一相，串接入电网中，是起限流作用的主要部件，其导体、绝缘结构及动、热稳定性，应根据接入网络的电压等级、绝缘水平、短路水平等确定。如图2所示。
[0023]所述超导绕组密封于充满液氮的杜瓦中，通过电流引线与直流励磁系统连接，为铁芯提供直流偏磁。如图2所示。
[0024]所述铁芯为口字型结构，为交流、直流绕组提供磁通路，通常采用硅钢片制作，绕有直流励磁绕组的铁芯柱称为直流柱，绕有交流绕组的铁芯柱称为交流柱，采用变截面铁芯结构，轭铁截面积与直流柱铁芯截面积、交流柱铁芯截面积之比，通常大于1。
[0025]所述直流励磁系统为超导绕组提供直流励磁电流，其组成为：直流电源、快速开关和释能回路模块。如图2所示。
[0026]2.双母线
[0027]在发电厂和变电所的各级电压配电装置中，将发动机、变压器与各种电器连接的导线，统称为母线，大都采用矩形或圆形截面的裸导线或绞线。母线的作用是汇集、分配和传送电能。由于母线在运行中，有巨大的电能通过，短路时，承受着很大的发热和电动力效应，因此，必须合理的选用母线材料、截面形状和截面积以符合安全经济运行的要求。
[0028]双母线是电厂、变电站中广泛采用的一种母线方式，如果在两排并列的母线上都有隔离开关，则这两排母线的连接开关，就是母联开关。双母线接线方式通常是将母联开关合上使双母线并列运行，这样当一组母线发生短路故障时，母差保护只需要将连接在该组母线上各元件的断路器和母联开关跳开，而另一段母线仍继续工作。这种母线方式供电可靠，调度灵活，扩建方便，便于设计。但因为增加了一组母线，每一回路增加一组母线隔离开关，所以增加了成本，同时操作复杂，占地面积增加。
[0029]在220kV及以上电压等级重要电厂、枢纽变电站双母线保护使用两套RCS
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915AB，两套RCS
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916D，母差保护双重化、断路器失灵的双重化配置。
[0030]3.三绕组变压器
[0031]在电力系统中最常用的是三绕组变压器。三绕组变压器的每相有3个绕组，当1个绕组接到交流电源后，另本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于改进饱和铁芯型高温超导限流器的220kV变电站，它的组成：隔离开关(11，12，13，14，15，16)，双母线(21，22)，断路器(31，32)，三绕组变压器(41，42)和改进饱和铁芯型高温超导限流器(5)，其特征在于：在双母线(21，22)之间加装改进饱和铁芯型高温超导限流器(5)，改进饱和铁芯型高温超导限流器(5)的组成：电抗系统、低温系统、直流励磁系统以及监控系统。2.根据权利要求1所述的基于改进饱和铁芯型高温超导限流器的220kV变电站，其特征在于：所述电抗系统是设备的主要功能单元，其组成：交流绕组、超导绕组、铁芯和杜瓦。3.根据权利要求2所述的基于改进饱和铁芯型高温超导限流器的220kV变电站，其特征在于：所述交流绕组由常规导体绕制，每两个相邻窗口的线圈串联为一相，串接入电网中，是起限流作用的主要部件，其导体、...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝旭鹏，李月竹，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：新型
国别省市：