[发明专利]矩阵式电阻型超导限流器限流单元间电压均衡器

说明书

技术领域

本发明涉及一种超导电力装置，特别是涉及一种在矩阵式电阻型超导限流器限流单元间实现电压均衡的装置。

背景技术

电阻型超导限流器是利用超导材料的超导态-正常态转变的物理特性来实现对故障电流的限制作用的，在短路故障状态下，短路电流很快超过超导材料流，超导材料失去超导态，出现高电阻，从而限制了故障电流。对于高电压等级、大容量的应用领域，目前世界上广泛采用矩阵式电阻型超导限流器。所谓矩阵式电阻型超导限流器，是利用多个小规模限流单元之间串并联来满足高电压等级、大额定电流的要求。矩阵式电阻型超导限流器有结构灵活、制造方便、对单根带材单根长度要求低等特点，是一种有应用前景的电阻型超导限流器。

限流单元在通过故障电流时，其超导态-正常态过程是一个比较复杂的过程，电阻的增长情况并非简单的阶跃变化或线性增加，而是与限流单元的临界电流特性、n值特性(表征超导材料超导态-正常态转变快慢的一个拟合参数)、外电路参数密切相关。在此转变过程中，限流单元有时难以实现同步转变，亦即部分限流单元提前进入转变过程。这种状况会造成对故障电流的抑制过程中限流单元间电压或温度分布的不均衡，被称为电压或温度的集中(Localization)。这种集中现象会降低矩阵式电阻型超导限流器可适用电压等级，并且可能造成部分限流单元的性能退化甚至烧毁。

目前针对此问题的解决方法是：给各限流单元并联以分流电阻(通常小于限流单元完成超导态-正常态转变后的电阻)。这种方法在一定程度上，通过分流达到电压均衡的母的。如图1所示为已有的电阻型超导限流器限流单元间电压均衡器的示意图。限流单元001和002分别并联分流电阻003和004，电路阻抗为005。其分流均压由限流单元和分流电阻的阻值关系来决定，在故障初期，由于限流单元阻抗很小，分流电阻达不到分流均压的作用；随着限流过程的进行，限流单元的阻抗增大，限流单元和分流电阻之间形成明显的分流关系，通过分流达到均衡电压的目的。这种方法存在的主要缺陷在于：

(1)由于并联了分流电阻，因而降低了限流单元的电阻值，也就降低了对故障电流抑制过程中各限流单元上电压的差值。但采用这种方法时，为了实现较好的均衡电压的效果就必须选择足够小的分流电阻，此时会大大降低矩阵式电阻型超导限流器在对故障电流抑制过程中所表现出的电阻值，进而削弱矩阵式电阻型超导限流器对故障电流的抑制能力。

(2)在故障初期，无法实现限流单元之间的电压均衡，对于故障电流快速增加而引起的过压，无法产生抑制和均衡作用。

发明内容

本发明的主要目的在于克服已有的限流器电压均衡电路的缺陷，提供一种在抑制故障电流过程中均衡矩阵式电阻型超导限流器各限流单元间电压的电路。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种矩阵式电阻型超导限流器限流单元间电压均衡器，该电压均衡器包括两个电感，所述两个电感分别与一个限流单元并联，且两个电感以磁场抵消的方式相互磁耦合。该电压均衡器还包括铁芯，两个电感分别绕制在铁芯上。该电压均衡器还可以包括两个并联电阻，所述两个并联电阻分别与两个电感串联后，并联至所述限流单元。

本发明提出的矩阵式电阻型超导限流器限流单元间电压均衡器，能够在对故障电流的抑制过程中有效地实现限流单元之间电压的均衡的同时，促进限流单元同时实现超导态-正常态转变，另外，该电压均衡器不会影响矩阵式电阻型超导限流器在对故障电流的抑制过程中所表现出的电阻值，亦即不会削弱矩阵式电阻型超导限流器对故障电流的抑制能力。总之，所发明的电压均衡器不但能够达到实现限流单元电压均衡的目的，而且，能够实现限流单元限流全过程的电压均衡，并且，不会造成限流器的限流能力的下降。

附图说明

图1为已有的电阻型超导限流器限流单元间电压均衡器的示意图；

图2为本发明矩阵式电阻型超导限流器限流单元间电压均衡器的实施例1的原理图；

图3为本发明矩阵式电阻型超导限流器限流单元间电压均衡器实施例1的第一种结构图；

图4为本发明矩阵式电阻型超导限流器限流单元间电压均衡器实施例1的第二种结构图；

图5a和图5b为利用图2中实施例来实现限流单元间电压均衡的效果图；

图6为本发明矩阵式电阻型超导限流器限流单元间电压均衡器实施例2的原理图；

图7a和图7b为利用图5中实施例2来实现限流单元间电压均衡的效果图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细的说明。