一种快速恢复电阻型超导限流器及其工作方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114844021A(43)申请公布日2022.08.02(21)申请号202210390231.2(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)发明人项彬张琦刘志远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1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种快速恢复电阻型超导限流器及其工作方法(57)摘要本发明提供一种快速恢复电阻型超导限流器及其工作方法，所述超导限流器包括低温杜瓦、限流器线圈、第一、第二快速开关；限流器线圈浸泡在低温杜瓦内的冷却液体中，每相超导限流器由并联的主通流支路和主限流支路组成，主通流支路为主通流超导线圈经引出抽头引出后与第一快速开关串联，主限流支路为主限流超导线圈经引出抽头引出后与第二快速开关串联。在短路故障时，通过第一快速开关分闸，将主通流超导线圈切除，增大超导线圈的限流阻抗，实现变阻抗限流，在限流后通过第二快速开关的分闸切除故障电流，在故障清除后接入限流时先切除的主通流超导线圈实现重合闸。本发明适用于各种交直流输电场合和对开关体积要求严格的场合，还可与其他超导设备联合使用，降低超导系统制冷成本。CN114844021ACN114844021A权利要求书1/1页1.一种快速恢复电阻型超导限流器，其特征在于：所述快速恢复电阻型超导限流器包括低温杜瓦(1)、限流器线圈(2)、第一快速开关(4)和第二快速开关(5)；每相限流器线圈(2)分为主通流超导线圈和主限流超导线圈两部分，浸泡在低温杜瓦(1)内的冷却液体中，超导限流器每相由并联的主通流支路和主限流支路组成，主通流支路为主通流超导线圈经引出抽头(3)引出后与第一快速开关(4)串联，主限流支路为主限流超导线圈经引出抽头(3)引出后与第二快速开关(5)串联。2.根据权利要求1所述的一种快速恢复电阻型超导限流器，其特征在于：所述主通流超导线圈的超导带材并联根数比主限流超导线圈的超导带材并联根数多，主通流超导线圈通流能力强，限流阻抗小，主要用于通流；主限流超导线圈通流能力弱，限流阻抗大，主要用于故障限流。3.根据权利要求1所述的一种快速恢复电阻型超导限流器，其特征在于：所述主通流超导线圈和主限流超导线圈采用相同临界电流的超导带材并联绕制而成或分别使用不同临界电流的超导带材绕制而成；采用双绕饼式或螺管式无感绕制方式或者采用有感绕制方式；主通流超导线圈和主限流超导线圈的材料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所述的一种快速恢复电阻型超导限流器，其特征在于：所述第一快速开关(4)和第二快速开关(5)作为负荷开关或断路器使用，灭弧介质采用SF6或真空，第一快速开关(4)和第二快速开关(5)放置在超导限流器的低温杜瓦内部或外部；当两个快速开关作为断路器使用时，在交流系统中为交流断路器，在直流系统中为直流断路器，采用直流断路器或人工过零式直流断路器；在故障限流时断开主通流支路的快速开关来增大限流阻抗，在限流后将主限流支路的快速开关断开能够切除故障，将先切除的超导线圈接入能够实现重合闸，两个快速开关同时动作还能实现正常工况的分合；当两个快速开关作为负荷开关使用时，需要限流器所在线路的断路器来开断剩余短路电流。5.根据权利要求1至4任一项所述的快速恢复电阻型超导限流器的工作方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：正常运行时第一快速开关(4)和第二快速开关(5)均闭合，主通流超导线圈和主限流超导线圈均通流；正常工况下进行分合闸操作时，两个快速开关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，主通流超导线圈和主限流迅速失超，相应并初步限制短路电流，同时使第一快速开关(4)分闸，切除与其串联的主通流超导线圈，使电流向主限流超导线圈转移；步骤3：切除主通流超导线圈后，电流全部流经主限流超导线圈，超导线圈整体的阻抗相对切除前增加，会降低短路电流幅值，同时，由于切除主通流超导线圈后，超导线圈整体的无感绕组被破坏，使得超导线圈呈现一定电感，也会限制短路电流的上升率；步骤4：将短路电流限制到预设范围后，第二快速开关(5)分闸，切除主限流超导线圈，切断剩余短路电流，清除短路故障，并为下一次合闸做准备；步骤5：当限流器有自动重合闸要求时，由于先断开的主通流超导线圈失超程度低且恢复快，在重合闸时接入先切除的主通流超导线圈以满足自动重合闸要求；待剩余的主限流超导线圈完全恢复为超导态后再由第二快速开关(5)接入电路。2CN114844