[发明专利]一种高温超导限流熔断器

说明书

技术领域

本发明涉及一种故障电流限流熔断器，特别涉及输配电系统短路故障限流熔断器。

背景技术

当前，为了与国民经济快速发展、电网规模不断增大和互联程度不断提高相适应，我国电网正向超大规模方向发展。然而，我国电网的稳定性问题却变得日益严重，电网的安全性和可靠性正在承受巨大的压力，短路故障是危及电力系统安全、导致巨大经济损失的严重故障之一。例如，我国沿海经济发达地区电网(尤其是220kV及以上电压等级)的短路电流水平已经直逼甚至超过电力系统最大允许水平的严重情况，一些潮流断面已经处于危险境地；三峡电站可能的最大短路电流周期分量将达到300kA，一些大型发电厂出口或厂站高压变电站出口的最大短路电流可能达到100-200kA。由于我国断路器的最大断开电流为63kA，已经不能满足需求。目前常规熔断器的断开能力较高(例如2000V以下的熔断器开断能力可达200kA)，但只能用于63kV以下的配电网。常规断路器的开断时间不低于45ms，常规熔断器由于其安秒特性，熔断时间也较长(中华人民共和国能源部标准SD319-89，GB13539.1-2008以及GB15166.2-2008)，这给电网带来了很大危害。基于第二代高温超导带材的电阻型高温超导限流器(IEEE Transactions on Applied Superconductivity，vol.19，no.3，2009，pp1950；IEEE Transactions on Applied Superconductivity，vol.21，no.3，2011，pp1206)利用高温超导体的失超电阻限流，可以有效的解决上述问题，但目前尚在研发阶段，并且需要大量的高温超导体，造价高昂、结构复杂。

发明内容

本发明目的克服以上现有技术存在的问题，并有效的解决不间断供电下的重合闸与短路故障限流的技术问题，提出一种新型的限流熔断器——高温超导限流熔断器。

本发明高温超导限流熔断器主要包括常规电抗器、并联高温超导熔断器、备用高温超导熔断器，两个常闭快速开关，两个常开快速开关，电流传感器以及测控装置等部件。

并联高温超导熔断器通过其两端的两个常闭快速开关与常规电抗器并联，备用高温超导熔断器也与常规电抗器并联但通过其两端的两个常开快速开关保持断开状态，高温超导限流熔断器通过两端的两个接线端串接在电网线路中。

高温超导熔断器主要包括YBCO带材、重锤、边框、铜母排、铜压块、电流引线、绝缘套管、低温容器与绝缘端子等部件；YBCO带材、重锤、边框、铜母排、铜压块构成高温超导熔断器主体；重锤固定在YBCO带材的中间位置，把YBCO带材的两端端部通过铜压块与螺栓压接在所述熔断器两侧的铜母排上；电流引线的一端连接在铜母排上，电流引线上套有绝缘套管，电流引线与高温超导熔断器主体固定在低温容器内，电流引线在低温容器外的部分用绝缘端子绝缘；低温容器内充有液氮，液氮没过高温超导熔断器主体。YBCO带材为目前已经商业化生产的不锈钢高电阻率稳定基产品，典型产品的尺寸：厚度0.1～0.3mm，宽度4～12mm。在液氮温度、无外磁场条件下，YBCO带材单位宽度的临界电流I_C可以达到210A/cm。根据线路传输的额定电流和负载情况确定高温超导熔断器的额定电流Iop，高温超导熔断器的临界电流I_CR要根据串接线路负载的波动情况而定，一般取高温超导熔断器额定电流I_op的1.5～2倍，而并联YBCO带材的根数k，k取整数，为：

k＝I_CR/I_C    (1)

常规电抗器采用常规产品，其阻抗R_L的选择规则如下：线路没有串接高温超导限流熔断器时的最大故障电流I_sc，串接阻抗为R_L常规电抗器限制后的电流I_fc1，故障电流缩减率η为：