[发明专利]一种分档可调超导可控电抗器

说明书

技术领域

本发明属于电抗器技术，具体涉及一种分档可调超导可控电抗器。

背景技术

电网中的无功补偿，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。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。可控电抗器是目前在电网中应用最广泛的无功补偿装置之一。可控电抗器是一种特殊的高压或特高压电抗器。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，控制电网中的无功容量，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。

一般意义上的高压、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，调气隙式和调磁路式以及TCR型四种。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。

不失超型超导可控电抗器目前应用的不多，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。

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。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分档可调超导可控电抗器，目的在于大容量分档调节电抗器的电抗，以补偿电网的无功功率，实现无功控制调节。

本发明提供的一种分档可调超导可控电抗器，包括铁芯、超导工作绕组和一个杜瓦，其特征在于，它还包括至少一个内侧超导短路绕组和至少一个外侧超导短路绕组，内侧超导短路绕组、超导工作绕组、外侧超导短路绕组和杜瓦由内至外依次套在所述铁芯的同一个芯柱上，且各相邻部件之间均留有作为液氮通道的间隙。

本发明提供的分档可调超导可控电抗器(以下简称“电抗器”)，改善了输电系统的安全性和稳定性，提高了输电能力及电网的电能控制水平。具体而言，与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

(1)本发明的电抗器充分利用了超导短路绕组的短路容量和电抗器的漏磁，具有良好的经济性。本发明的电抗器的各个绕组之间以及绕组和铁芯之间均有一定的间隙，这些间隙给电抗器的漏磁通提供了通道，使得本发明的电抗器具有很大的漏抗，也使得电抗器的电抗主要表现为漏抗。通过对内、外侧超导短路绕组依次进行短路和开路的操作，就可以改变间隙的漏磁通密度，当对其中一个超导短路绕组进行短路的时候，该超导短路绕组所包围的空间里的漏磁通密度会急剧降低，表现为电抗器漏抗的降低。不同的超导短路绕组的短路个数对应不同的电抗值，因此，可以改变内、外侧超导短路绕组的个数来实现电抗器的电抗值的分档调节。另外，由于外侧超导短路绕组的存在，当同时把内、外侧超导短路绕组进行短路的时候，可以让电抗器的全部漏磁通在超导短路绕组所包围的空间里流动，也即实现了电抗器的漏磁通的完全利用。本发明的电抗器分档调节的档数与内侧、外侧超导短路绕组的总个数的组合数一致，如果内侧、外侧超导短路绕组的总个数为n，那么电抗器的分档数为2ⁿ。现有超导电抗器的电抗调节档数相比本发明的电抗器的电抗调节档数要至少少1档，这样会造成超导短路绕组的短路容量的浪费。