一种快速开关型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CN114844022A(43)申请公布日2022.08.02(21)申请号202210391553.9(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王东宇王建华耿英三(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.H02H9/02(2006.01)H02H3/02(2006.01)H02H3/08(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图3页(54)发明名称一种快速开关型超导限流变压器及其工作方法(57)摘要本发明公开了一种快速开关型超导限流变压器及其工作方法，该超导限流变压器包括低温杜瓦、高压绕组、低压绕组、超导绕组的引出端子、第一、第二和第三快速开关；高压绕组和低压绕组浸泡在低温杜瓦内的冷却液体中经引出抽头引出；低压绕组每相分为主通流绕组和主限流绕组两部分，主通流绕组通过引出抽头与第一快速开关串联，主限流绕组通过引出抽头与第二快速开关串联，主通流绕组和主限流绕组所在支路并联；低压绕组每隔一段距离有一组互相绝缘的引出端子；第三快速开关置于杜瓦上部气体区域，与低压绕组的引出端子或空挡连接。在短路故障下，通过第三快速开关的动作改变第一快速开关分闸时切除的超导带材长度，增大超导绕组的限流阻抗，实现变阻抗限流。CN114844022ACN114844022A权利要求书1/2页1.一种快速开关型超导限流变压器，其特征在于：所述的快速开关型超导限流变压器包括低温杜瓦(1)、高压绕组(2)、低压绕组(3)、低压绕组的引出端子、第一快速开关(5)、第二快速开关(6)以及第三快速开关(7)；低压绕组(3)为超导绕组，高压绕组(2)和低压绕组(3)浸泡在低温杜瓦(1)内的冷却液体中经引出抽头(4)引出；低压绕组(3)每相分为主通流绕组和主限流绕组两部分，主通流绕组通过引出抽头(4)与第一快速开关(5)串联，主限流绕组通过引出抽头(4)与第二快速开关(6)串联，主通流绕组和主限流绕组所在支路并联；低压绕组(3)每隔预设距离有一组互相绝缘的引出端子；第三快速开关(7)置于低温杜瓦上部气体区域，与低压绕组的引出端子或空挡连接。2.根据权利要求1所述的一种快速开关型超导限流变压器，其特征在于：所述高压绕组(2)的连接方式为星形或三角形，绕组材料采用铜绕组或超导绕组，使用超导绕组时采用与低压绕组(3)同样的拓扑结构，通过快速开关动作实现变阻抗。3.根据权利要求1所述的一种快速开关型超导限流变压器，其特征在于：所述低压绕组(3)由多根超导带材串并联组成，根据限流率需要选用相同或不同临界电流和失超阻抗的超导带材绕制而成，绕组连接方式为星形或三角形；超导绕组导体采用钇钡铜氧氧化物YBCO或铋锶钙铜氧化物BSCCO。4.根据权利要求1所述的一种快速开关型超导限流变压器，其特征在于：所述主通流绕组的超导带材并联根数比主限流绕组的超导带材并联根数多，主通流绕组通流能力强，限流阻抗小，主要用于通流；主限流绕组通流能力弱，限流阻抗大，主要用于故障限流；或根据实际需要将超导带材并联根数少的部分作为主限流绕组，将超导带材并联根数多的部分作为主通流绕组；主通流绕组在第三快速开关(7)位于最外端引出端子(6)时，全部通流变压，第三快速开关(7)动作到空挡(8)时，主通流绕组在第一快速开关(5)分闸时全部被切除，此时限流率最大；主限流绕组长期通流变压，在短路故障时限流。5.根据权利要求1所述的一种快速开关型超导限流变压器，其特征在于：所述低压绕组的引出端子为超导绕组每隔预设距离引出的一组端子，或根据带材连接方式和限流率要求在带材的接头处，端子引出线的材料采用超导材料或金属导体。6.根据权利要求1所述的一种快速开关型超导限流变压器，其特征在于：所述第三快速开关(7)的动作能将不同组端子短接，从而使第一快速开关(5)或第二快速开关(6)动作分闸后切除的带材长度变化，逐级改变失超后的限流阻抗，第三快速开关(7)采用电力电子开关、快速真空开关或液氮开关。7.权利要求1至6任一项所述的一种快速开关型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：正常工作时，第一快速开关(5)和第二快速开关(6)均闭合，第三快速开关(7)位于空挡(8)处，所有超导绕组均通流和变压；正常工况下进行分合闸操作时，第一快速开关(5)和第二快速开关(6)同时分闸或合闸即能完成正常的分合闸操作；步骤2：发生短路故障时，超导绕组迅速失超，相应并初步限制短路电流，第三快速开关(7)存在如下三种动作方式：a)第三快速开关(7)运动到最外端引出端子处，同时使第一快速开关(5)分闸，切除与其串联的主通流绕组部分