[发明专利]一种具有复合绝缘结构的超导限流器

说明书

本发明公开了一种具有复合绝缘结构的超导限流器，包括：超导限流单元、内复合绝缘筒、外复合绝缘筒和低温容器；内复合绝缘筒沿轴向同轴套接超导限流单元；低温容器沿轴向同轴套接外复合绝缘筒；其中，超导限流单元与内复合绝缘筒之间通过内绝缘支撑件固定连接，低温容器与外复合绝缘筒之间通过外绝缘支撑件固定连接。本发明通过与低温容器连接的外复合绝缘筒，以及与超导限流单元连接的内复合绝缘筒，将低温容器产生的气泡阻隔于低温容器与外复合绝缘筒之间，将超导限流单元产生的气泡阻隔于超导限流单元与内复合绝缘筒之间，阻隔了气泡在液氮空间中的径向扩散路径，实现了阻止电极间气泡的产生，保证了电阻性超导限流器的绝缘效果。

技术领域

本发明涉及超导技术领域，尤其涉及一种具有复合绝缘结构的超导限流器。

背景技术

电阻型超导限流器是一种用于抑制电网短路故障电流幅值的电力装置，而绝缘是所有高电压电力装置首先需要解决的问题。电阻型超导限流器主要基于超导带材的超导态-正常态转变特性进行研制，在正常传输稳态运行电流时呈现超导态，电阻接近为“零”；当电网发生短路故障时，超导带材在电流的作用下自动转变为正常态，电阻迅速变为常规导体的电阻值，而增加的电阻就能够提高电网的短路阻抗，从而降低短路电流的幅值。

目前主流的电阻型超导限流器均采用钇钡铜氧(Yttrium barium copper oxide，YBCO)材料作为导体，采用液氮作为冷却和绝缘介质。液氮具有较高的绝缘强度，其在77K、常压下的击穿场强可以达到35kV/mm，与变压器油的绝缘强度相近，相对介电常数约为1.43。但是，液氮作为绝缘介质最大的问题在于，77K的液氮一直处于沸腾状态，即便降温至70K左右也是接近沸腾状态，由此导致非常微小的热扰动也将导致液氮汽化产生气泡。氮气的绝缘强度仅为3.0kV/mm，相对介电常数约为1，均与液氮存在较大差异。根据电通量定理，相邻的相同法向截面中电通量是相同的，则不同绝缘介质中，交流条件下，不同绝缘介质中电场分布和绝缘介质的介电常数成反比；直流条件下，不同绝缘介质中电场分布和绝缘介质的直流电阻成反比。因此，当液氮中出现气泡后，气泡将成为电场集中点，整体的绝缘强度将由气泡决定。假定高电压电极与地之间的距离为200mm，当加载500kV交流电压时，对应场强为2.5kV/mm；若电极间充满液氮，由于实际场强(2.5kV/mm)远低于液氮的击穿场强(35kV/mm)，绝缘能够符合要求；若电极间因外部热扰动出现气泡，根据电通量定理和介电常数值，可知气泡中的电场强度达到3.6kV/mm，已经超过氮气的击穿场强，从而导致气泡被击穿而破坏整体的绝缘。根据上述参数可知，若采用全液氮绝缘，则仅需要约20mm的液氮就可以实现500kV交流电压的绝缘。因此，如何阻止电极间气泡的产生是保证电阻型超导限流器绝缘的重要条件。

发明内容

本发明提供了一种具有复合绝缘结构的超导限流器，实现了阻止电极间气泡的产生，保证了电阻性超导限流器的绝缘效果。

本发明提供了一种具有复合绝缘结构的超导限流器，包括：

超导限流单元、内复合绝缘筒、外复合绝缘筒和低温容器；

所述内复合绝缘筒沿轴向同轴套接所述超导限流单元；

所述低温容器沿轴向同轴套接所述外复合绝缘筒；

其中，所述超导限流单元与所述内复合绝缘筒之间通过内绝缘支撑件固定连接，所述低温容器与所述外复合绝缘筒之间通过外绝缘支撑件固定连接。

可选地，所述内复合绝缘筒沿径向从内至外依次包括内等电位连接导体、内绝缘层和内导电层；

所述内等电位连接导体连接所述超导限流单元与所述内导电层；

所述内导电层固定缠绕于所述内绝缘层的外侧。

可选地，所述内导电层与所述内绝缘层的外侧之间通过低温环氧树脂固定连接。