[实用新型]一种具有自保护功能的复合型超导故障限流装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及的是一种超导故障限流装置，具体涉及的是一种具有自保护功能的复合型超导故障限流装置，属于电力设计技术领域。

背景技术

近些年，随着超导技术的发展，特别是高温超导体和MgB₂的发展，超导限流器的研究成为了热点。超导故障限流器应用于高压电网，集检测、触发和限流于一体，可有效限制短路故障后系统的短路电流。在电力系统正常工作时，超导故障限流器(SFCL)处于超导态，几乎不消耗能量，对系统无影响，一旦发生故障，超导故障限流器(SFCL)瞬间失超，产生一个很大的限流电阻来抑制短路故障电流，能够改善电力系统的动态稳定性。

应用在大容量电网的超导故障限流器需承受电力系统中的高电压和大电流。为了具有超导故障限流器相对于高压的承受能力，应当串联大量超导体；而要使其具有相对于大电流的承受能力，还应当并联大量超导体，但这不仅增加了故障限流器的体积和制作成本，且对制冷系统也提出了更高的要求，同时也容易引起超导材料局部失超，这会导致不稳定的可靠性。

超导材料响应时间快，能在故障电流的第一个半周波内由超导态转为正常态限流。这对承担换流任务的开关提出了更高的要求。目前输电 系统中大量采用的机械式断路器不能灵活、连续和快速的动作；采用功率半导体器件作为主开关的固态断路器虽然具有开断时间短、无弧无光无声响等优点，但也存在造价昂贵、器件的通态损耗高、单管容量有限等缺点。

现有的超导故障限流器的超导材料失超恢复时间长，不利于系统的重合闸。

实用新型内容

针对现有技术上存在的不足，本实用新型目的是在于提供一种体积小且响应速度快的具有自保护功能的复合型超导故障限流装置，使用较少的超导材料就能限制系统中的故障电流，具有超导材料失超恢复时间短和制冷成本低等优点。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：

本实用新型包括限流电抗器、铁芯和设置在铁芯上的第一线圈及第二线圈；第一线圈上串联有快速开关，快速开关和第一线圈之间还串联有超导体，组成第一支路；第一支路、限流电抗器和第二线圈三者相互并联。并联有限流电抗器，能在故障时，与第二线圈共同进行限流，能通过调整限流电抗器的阻抗值灵活地将短路故障电流限制到指定水平。

上述快速开关包括串联到第一支路上的静触点和与其相适配的动触点。快速开关能在故障时，切断超导体所在第一支路，限流任务交由限流电抗器和第二线圈共同完成，避免了超导体长期承受短路电流造成的能量损耗。可以使用较少的超导材料，避免多个超导体串并联，缩减了超导体体积，有利于超导体的失超恢复，能更好的配合故障切除后系统 的重合闸，同时降低了制冷成本。

上述动触点为圆形铜盘。

上述超导体为高温超导体。

上述高温超导体的形状为块状、薄膜型或者线型。

本实用新型的有益效果：(1)具有响应速度快、大电流限流能力强和安全性高等优点，能适用于最需要限制短路电流的大电网中；(2)并联有限流电抗器，能在故障时，与第二线圈共同进行限流，能通过调整限流电抗器的阻抗值灵活地将短路故障电流限制到指定水平；(3)基于超快速磁力的快速开关，能在故障时切断超导体所在第一支路，限流任务交由限流电抗器和第二线圈共同完成，避免了超导体长期承受短路电流造成的能量损耗，降低了对超导体耐压能力的需求；(4)可以使用较少的超导材料，避免多个超导体串并联，缩减了超导体体积，有利于超导体的失超恢复，能更好的配合故障切除后系统的重合闸，同时降低了制冷成本。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型；

图1为电网正常电流流过时本实用新型的结构示意图；

图2为电网故障电流流过时本实用新型的结构示意图。

图3为快速开关的工作原理图(图中箭头方向为磁斥方向)。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于 明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

参见图1和图2，本实用新型包括限流电抗器1、铁芯2和绕制在铁芯2上的第一线圈3及第二线圈4。第一线圈3上串联有快速开关5，在第一线圈3和快速开关5之间还串联有超导体6组成第一支路，第一支路、第二线圈4和限流电抗器1三者相互并联后接于电网中。

其中，第一线圈3和第二线圈4均为普通导线绕成，其匝数与绕向可以根据限流要求来改变。