[实用新型]一种超导可控电抗器

说明书

技术领域

本实用新型属于电抗器技术，具体涉及一种超导可控电抗器。

背景技术

发展高压、特高压输电是我国电力工业发展的必然趋势，特高压、超高压输电对电网的安全稳定运行及电能质量提出了更高的要求。电网中的无功补偿与无功平衡，可以改善输电系统的稳定性，提高输电能力，抑制系统过电压。目前在电网中应用最广泛的无功补偿装置之一是可控电抗器。可控电抗器是一种特殊的特高压或超高压电抗器。通过对传输线路负荷的电抗进行调节来提供连续的无功补偿，这样就可以降低传输线路的损耗，同时提高传输的有功容量。

传统意义上的高压、特高压可控电抗器都是利用常导材料制成的，目前国内外的传统意义上的可控电抗器发展比较成熟，主要包括调电路式和调磁路式以及TCR型三种。其中以调磁路式的磁阀式可控电抗器和磁饱和式可控电抗器应用最广。超导可控电抗器是基于超导材料的超导电特性制成的，在低温下运行的超导可控电抗器和传统意义上的可控电抗器相比，具有体积小、重量轻，效率高，阻燃，谐波小等优点，大大降低了装置的成本和空间，提高了系统的稳定性。

基于超导材料的超导可控电抗器对电抗的调节主要包括两种方式，一种方式就是不失超型超导可控电抗器，即在电抗器的调节过程中，超导材料不失超，在液氮低温区完成调节；另外一种就是失超型超导可控电抗器，也就是传统意义上的超导故障限流器。

失超型超导可控电抗器是利用超导体的超导态(S)/正常态(N)转变特性。线路正常时，超导体处于超导态，其电抗值非常小；在发生故障时，它转为正常态，也即失超，此时超导电抗器具有很大的电抗，也就实现了电抗的可调。失超型超导可控电抗器在实际中常用来限制故障电流。但失超型超导电抗器的缺点是电抗不能连续可调，而且存在失超保护和失超后的恢复问题，在实际应用中控制起来比较复杂。

不失超型超导可控电抗器目前应用的不多，可分为可连续可调型超导可控电抗器和不可连续可调型超导可控电抗器。目前国内外研究最深入的不连续可调的超导可控电抗器是饱和铁芯型的超导可控电抗器。而连续可调不失超型超导可控电抗器的研究目前还是本学科的前沿研究课题，特别是高压、特高压不失超型可连续可调的超导可控电抗器的研究，在理论和工程实践方面都具有很强的挑战性，目前已初步取得了一些理论成果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种超导可控电抗器，目的在于大容量连续可调的补偿电网的无功功率，实现无功平衡，改善输电系统的稳定性，提高输电能力，抑制系统过电压。

本实用新型提供一种超导可控电抗器，其特征在于，它包括第一分段磁轭、第二分段磁轭、工作线圈、超导励磁线圈组和低温杜瓦；

第一分段磁轭为铁芯，第二分段磁轭包括二个弧形铁芯和一个励磁铁芯组，二个弧形铁芯结构相同，且并行布置，励磁铁芯组由夹含在第二分段磁轭的两个弧形铁芯中的多个励磁铁芯构成，励磁铁芯在弧形铁芯上成等弧度分布，第一分段磁轭和第二分段磁轭无缝连接在一起，共同构成电抗器的磁体部分；

在每个励磁铁芯上都绕有一个超导励磁线圈，各超导励磁线圈电感值相等，且串联构成超导励磁线圈组，所有相邻的两个超导励磁线圈均是按同名端和异名端轮流依次连接；超导励磁线圈和励磁铁芯的个数相同，均为偶数，

各超导励磁线圈及各励磁铁芯均放置于非导磁低温杜瓦中。

本实用新型利用超导励磁线圈来控制磁轭调节段的磁饱和程度，进而调节工作线圈磁路的磁阻，实现对工作线圈电感值的调节。超导励磁线圈的电流由可控直流源提供，在可控电抗器的工作区段，工作线圈的电感值与励磁电流值一一对应。磁体的对称结构目的在于消除了现有可控电抗器励磁线圈与工作线圈之间的互感，避免了由此而产生的磁体过电压问题。电抗器的磁轭采用分段结构，工作段横截面面积较大，始终工作于磁特性曲线的线性段，相对磁导率较为恒定；而调节段横截面积较小且与主铁芯磁场联系较弱，在励磁线圈调节下铁芯材料可以在不同饱和状况下自由转换，且相对磁导率主要受励磁线圈控制，受工作线圈的影响较小，这种设计基本解决了现有饱和铁芯式可控电抗器工作线圈电感值不稳定的问题。另外，励磁部分采用高温超导磁体，大幅提高了励磁回路的励磁能力，与励磁线圈配合的铁芯(励磁铁芯)横截面积较大，主要工作于非饱和状态，其功能是增强励磁线圈励磁能力，以及降低超导材料表面的磁场强度，提高超导材料的导电能力。本实用新型工作电路与励磁电路之间零磁场耦合，无感应过电压问题，工作线圈电感值稳定，励磁线圈损耗低，可以优质而有效的对电网进行大容量连续可调感性无功补偿。

附图说明

图1为新型超导可控电抗器3D模型图(磁体部分)