[发明专利]一种立式高温超导电阻型限流器的主绝缘结构装置和方法

说明书

本发明实施例提供了一种立式高温超导电阻型限流器的主绝缘结构装置和方法。该装置包括：出线单元、超导电阻限流单元、低温容器、纸绝缘和液氮，超导电阻限流单元置于装置内部的中心位置并连接两个出线单元向装置外引出，低温容器为圆柱结构，纸绝缘为圆筒结构，纸绝缘的外径尺寸与低温容器的内径相同，纸绝缘置于低温容器的内侧，液氮置于纸绝缘与超导电阻限流单元之间，液氮和纸绝缘组成的复合绝缘结构，共同承受高温超导电阻型限流器的工作电压和冲击电压。本发明实施例在满足主绝缘耐压要求的前提下，能够减小主绝缘结构装置的整体外形尺寸，减少超导限流器的设备占地需求，并提高液氮的有效利用率。

技术领域

本发明涉及故障电流限流器技术领域，尤其涉及一种立式高温超导电阻型限流器的主绝缘结构装置和方法。

背景技术

电阻型高温超导限流器是一种利用高温超导体的超导态—正常态快速转变特性工作的新型故障电流限制装备，具有响应速度快，正常运行损耗小，集检测、触发、限流和自动恢复功能于一体等特点，是电力系统理想的限流技术与装置发展方案，具有广阔的前景和巨大的市场需求潜力。

电阻型超导限流器利用已经商业化生产的第二代高温超导带绕制的超导电阻限流单元。超导限流单元布置在装有液氮的低温容器内部。液氮一方面作为超导电阻限流单元的制冷工质，用以保持超导体的超导态；另一方面液氮还作为超导限流器的主绝缘，承受系统的工作电压和冲击电压。

以液氮为主绝缘的绝缘结构设计，在超导限流器稳态运行时性能较为稳定。但是在超导限流器限流暂态过程中，存在绝缘失效风险。主要体现在：故障电流引起超导电阻限流单元失超，限流单元吸收大量故障电流的能量，这些能量在很短的时间内传递给超导电阻限流单元周围的液氮，引起液氮汽化，最终以氮气形式将能量释放。由于液氮汽化产生大量的氮气，使得液氮主绝缘变为气液两相绝缘。气泡的存在，将引起电场局部集中，极大的提高了局部放电的可能性。气泡运动过程中，也存在连成一线的可能性，这将为放电提供通道。

现有技术中利用液氮进行主绝缘设计的一种方法为：为了确保安全，按照氮气的绝缘标准进行设计并留有余量。

上述现有技术中利用液氮进行主绝缘设计的缺点为：尽管这种以最坏情况为出发点的设计能够满足绝缘要求，但由于余量留的很大，致使电阻型超导限流器的杜瓦尺寸很大，液氮的利用率偏低。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的实施例提供了一种立式高温超导电阻型限流器的主绝缘结构装置和方法。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

根据本发明的一方面，提供了一种立式高温超导电阻型限流器的主绝缘结构装置，其特征在于，包括：出线单元、超导电阻限流单元、低温容器、纸绝缘和液氮，所述超导电阻限流单元置于装置内部的中心位置并连接两个所述出线单元，所述出线单元向装置外引出，所述纸绝缘置于所述低温容器的内侧，所述液氮置于所述纸绝缘与所述超导电阻限流单元之间，所述液氮和所述纸绝缘组成的复合绝缘结构，共同承受高温超导电阻型限流器的工作电压和冲击电压。

优选地，所述纸绝缘与所述低温容器进行机械连接固定，用于防止所述纸绝缘在运行中发生移位。

优选地，所述纸绝缘是一种由纸绝缘材料构成的多层同心结构，纸绝缘整体为圆筒形结构。

优选地，相邻层所述纸绝缘材料之间的间隙，根据需要通过浸渍方式进行胶合填充成为一个实体，或者不进行填充保留间隙。

优选地，所述纸绝缘的外径尺寸与所述低温容器的内径相同。

优选地，所述纸绝缘材料在低温下具有良好的机械特性，在室温下具有良好的成形特性；

所述纸绝缘材料选用电缆纸、绝缘纸板或PPLP。