[发明专利]一种超导可控电抗器

说明书

技术领域

一种新型超导可控电抗器，属于电网无功控制调节装置，特别涉及一种通过调节自身电感值来实现大容量、多工作档位补偿电网无功功率的器件。

背景技术

国家电网公司在“十二五”规划中提出，建设坚强智能电网是国家电网在今后一段时间内电力建设的发展方向。建设坚强智能电网对电网的安全、稳定运行提出了更高的要求。而无功补偿则可以提高电网的稳定性，增加输电能力，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无功补偿装置。通过对可控电抗器的电抗进行调节来实现对传输线路负荷的电抗调节，实现传输线路的无功调节，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。

传统意义上的可控电抗器都是用常导材料制成的，目前国内外传统意义上的可控电抗器发展比较成熟，在电力系统中应用比较广泛的可控电抗器主要包括调磁路式可控电抗器和TCR型可控电抗器。调磁路式可控电抗器和TCR型可控电抗器因具有谐波含量大、需要增加滤波装置以及损耗大等问题，面临着巨大的挑战。因此，在电气结构方面的创新和电气材料方面的创新是可控电抗器的重要发展方向之一。

新型超导可控电抗器是可控电抗器的一个最新发展方向。新型超导可控电抗器是超导电抗器的一种。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。

在超导电力装置的制造费用中，超导带材的购置成本以及低温杜瓦的制造成本占据着总费用非常大的比重。对于一般的含铁芯的超导可控电抗器，低温杜瓦一般是采用环形结构并套在铁芯的外面，这种结构的低温杜瓦会增加低温杜瓦的制造技术难度和成本，同时，这种结构的超导可控电抗器的超导线圈的用线量较大，导致整体制作成本较高，经济性较差。

发明内容

本发明提供一种超导可控电抗器，目的在于减少超导可控电抗器的超导线材的用量以及降低低温杜瓦制作的技术复杂度，节约超导带材的使用成本和低温杜瓦的制造成本，从而降低整个装置的制造成本。

本发明提供的一种超导可控电抗器，其特征在于，它包括高导磁铁芯、工作线圈、低温杜瓦、磁屏蔽铁芯和至少一个超导控制线圈；

超导控制线圈、工作线圈、低温杜瓦和磁屏蔽铁芯均为空心圆筒状；

高导磁铁芯由圆柱状的上、下导磁铁芯构成，分别固定在低温杜瓦的上、下盖板上；上、下两块铁芯之间通过环氧树脂材料进行填充和支撑；其中，环氧树脂的填充高度介于工作线圈高度的二分之一到三分之一之间；

各超导控制线圈位于低温杜瓦内，且从里到外同轴或近似于同轴布置；

工作线圈套在低温杜瓦外，且均位于磁屏蔽铁芯内。

作为上述技术方案的改进，所述高导磁铁芯由铁粉芯或磁粉芯制成。

优化超导电力装置的结构设计，以降低超导带材的实际用量以及减小低温杜瓦的制造费用，从而降低整个超导电力设备的投资费用，具有重要的实际意义。与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

(1)高导磁铁芯可以采用铁粉芯或磁粉芯制作，可以降低低温制冷费用。由于铁粉芯或磁粉芯具有磁导率高、几乎没有涡流损耗的优点，这就不会给低温系统增加额外热负荷，从而降低制冷费用。

(2)本发明的超导可控电抗器跟空心超导可控电抗器相比，具有更小的超导线的用量，从而有更小的超导线的购买成本。

本发明的超导可控电抗器由于在所有的超导控制绕组均开路的时候，磁力线从高导磁铁芯中经过，跟空心超导可控电抗器相比较，在给定的窗高和电抗调节值的情况下，本发明的超导可控电抗器的工作线圈的内半径要小，使得超导控制线圈的超导线的总用线量要小，从而节省了超导带材的成本。

(3)低温杜瓦为采用非导磁材料制作而成的普通圆形结构的杜瓦，与环形结构的杜瓦相比，减少了低温制冷费用。

由于高导磁铁芯布置在低温杜瓦里面，浸泡在液氮中，而不是直接跟磁屏蔽铁芯连接在一起。因此，用于给超导线圈提供低温环境的杜瓦就可以采用普通的圆形结构杜瓦。而在实际工程中，往往是把高导磁铁芯跟磁屏蔽铁芯连接这一起，这样就需要使用环形结构的杜瓦。而采用环形结构的杜瓦将会大大增加低温杜瓦的制作工艺难度以及低温杜瓦的制作成本。

(4)低温杜瓦采用普通的圆形结构，跟环形结构的杜瓦相比，少了一个杜瓦外壁，从而降低了低温杜瓦的漏热，增加了低温系统的稳定性，减少了低温制冷费用。