一种变阻抗超导限流变压器及其工作方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114974795A(43)申请公布日2022.08.30(21)申请号202210391555.8(22)申请日2022.04.14(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市碑林区咸宁西路28号(72)发明人项彬张琦李思熠李宏旭刘志远王东宇耿英三王建华(74)专利代理机构西安智大知识产权代理事务所61215专利代理师何会侠(51)Int.Cl.H01F6/06(2006.01)H01F27/40(2006.01)H02H9/02(2006.01)权利要求书2页说明书3页附图3页(54)发明名称一种变阻抗超导限流变压器及其工作方法(57)摘要本发明公开了一种变阻抗超导限流变压器及其工作方法，该超导限流变压器具有变阻抗限流的新功能，包括低温杜瓦、高压绕组、低压绕组和快速开关。高压绕组和低压绕组浸泡在低温杜瓦内冷却液体中经引出抽头引出；低压绕组分为并联的主通流绕组和主限流绕组两部分，主通流绕组和主限流绕组为超导绕组，主限流绕组直接与引出抽头相连，主通流绕组通过引出端子(6)和快速开关(5)与引出抽头(4)串连；低压绕组每隔预设长度有互相绝缘的引出端子；快速开关与低压绕组的引出端子或空挡连接。本发明将快速开关接入超导变压器绕组，通过快速开关动作切除不同长度的超导带材，改变绕组拓扑结构，增大限流阻抗和限流率。CN114974795ACN114974795A权利要求书1/2页1.一种变阻抗超导限流变压器，其特征在于：所述变阻抗超导限流变压器包括低温杜瓦(1)、高压绕组(2)、低压绕组(3)和快速开关(5)；高压绕组(2)和低压绕组(3)浸泡在低温杜瓦(1)内冷却液体中经引出抽头(4)引出；低压绕组(3)分为并联的主通流绕组(10)和主限流绕组(11)两部分，主通流绕组(10)和主限流绕组(11)为超导绕组，主限流绕组(11)直接与引出抽头(4)相连，主通流绕组(10)通过引出端子和快速开关(5)与引出抽头(4)串连；低压绕组(3)每隔预设长度有互相绝缘的引出端子；快速开关(5)与低压绕组的引出端子或空挡(9)连接；将快速开关接入超导变压器绕组，通过快速开关动作切除不同长度的超导带材，改变绕组拓扑结构，增大限流阻抗和限流率。2.根据权利要求1所述的一种变阻抗超导限流变压器，其特征在于：所述高压绕组(2)的连接方式为星形或三角形；高压绕组(2)采用铜绕组或超导绕组，当使用超导绕组时采用与低压绕组(3)同样的拓扑结构，通过快速开关动作改变限流阻抗。3.根据权利要求1所述的一种变阻抗超导限流变压器，其特征在于：所述低压绕组(3)的连接方式可为星形或三角形，超导绕组采用钇钡铜氧氧化物YBCO或铋锶钙铜氧化物BSCCO；主通流绕组(10)在快速开关(5)位于最外端引出端子时，全部通流变压，快速开关(5)动作到空挡(9)时全部被切除，此时限流率最大；主限流绕组(11)直接与引出抽头相连且长期通流，在短路故障时限流，根据限流率需要设计为相同或不同参数的超导带材。4.根据权利要求1所述的一种变阻抗超导限流变压器，其特征在于：所述快速开关(5)在正常工况位于最外端引出端子处，主通流绕组(10)全部接入电路，通过快速开关动作将不同组的引出端子短接，改变主通流绕组(10)接入电路的长度，增大限流阻抗，快速开关采用电力电子开关、快速真空开关或液氮开关。5.根据权利要求1所述的一种变阻抗超导限流变压器，其特征在于：所述低压绕组的引出端子为每根超导带材每隔一定长度引出的一组端子，根据带材连接方式或限流率要求在超导带材的接头处或其他位置引出，不同端子之间绝缘，端子和端子引出线的材料采用超导带材或金属导体。6.权利要求1至5任一项所述的变阻抗超导限流变压器的工作方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：正常工况时，快速开关(5)位于最外端引出端子，全部绕组均通流变压；步骤2：发生短路故障时，超导带材迅速失超，相应并初步限制短路电流，同时快速开关(5)根据短路电流的大小从最外端引出端子运动到次外端引出端子、内端某一端子或空挡(9)；步骤3：步骤2所述快速开关(5)从最外端引出端子运动到次外端引出端子时，切除主通流绕组(10)在最外端引出端子与次外端引出端子之间的部分绕组，使超导绕组的限流阻抗增大，主通流绕组(10)未被切除部分通过快速开关(5)和次外端引出端子通流；步骤4：步骤2所述快速开关(5)从最外端引出端子运动到内端某一端子时，切除主通流绕组(10)在最外端引出端子与内端某一端子之间的部分绕组，此时超导绕组的限流阻抗相对步骤3中更大，主通流绕组(10)未被切除部分通过快速开关(5)和内端某一端子通流；步骤5：步骤2所述快速开关(5)从最外端引出端子运动到空挡(9)时，切除全部主通流绕组(10)