[发明专利]电感与电阻复合型超导电抗器

说明书

技术领域

本发明涉及于电力系统领域，特别涉及一种用于电力系统限流、功率补偿、及中性点接地的电抗器。

背景技术

具有电力系统功率补偿或限流功能的电抗器，在电力输配电系统及电力装置系统中具有广泛的应用。特别是具有非常高的允许工作电流密度和近似为零的电阻率的超导材料的引入，使得由超导导线绕制而成的超导电抗器具有常规铜或铝电抗器无法实现的技术优点，如工作电流大、运行损耗低、体积小、重量轻等。

目前，在高压交流输电系统中应用的具有无功功率补偿或短路故障限流功能的超导电抗器、及在高压直流输电系统中应用的具有电压波动补偿或短路故障限流功能的超导电抗器的相关研究已取得一定的进展。但是，目前仍没有同时具备电力系统补偿和限流功能的超导电抗器，尤其是没有涉及到电感与电阻复合型超导电抗器的实用技术方案。此外，利用超导导线的失超特性研制而成的具有可变电阻量的超导无感线圈装置也在电力系统短路故障限流中得以实际应用，但超导无感线圈装置不具备电力系统补偿功能。至于目前的变压器中性点接地电抗器，由于传统导线电阻的存在，无法解决有效接地和满足限流高阻抗要求之间的矛盾。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种用于电力系统限流、功率补偿、及中性点接地的具有固定电感值和可变电阻值的电感与电阻复合型超导电抗器。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种电感与电阻复合型超导电抗器，包括：

超导电感线圈部，包括一超导电感线圈，超导电感线圈的绕线骨架，用于安装固定超导电感线圈的上支撑板、下支撑板，所述上支撑板与下支撑板通过联接螺杆连接；

超导无感线圈部，包括一超导无感线圈，超导无感线圈的绕线骨架，用于安装固定超导无感线圈的上支撑板、下支撑板，所述上支撑板与下支撑板通过联接螺杆连接；

还包括低温杜瓦部件，所述低温杜瓦部件上方设有密封盖板，所述超导电感线圈部和超导无感线圈部均完全浸泡在低温杜瓦部件内的低温制冷剂中，且所述超导电感线圈部和超导无感线圈部通过联接螺杆连接固定后，再通过另一联接螺杆安装固定在密封盖板上；低温制冷剂的进液管道与低温制冷剂的出液管道分别设置在所述密封盖板上，并伸入至低温杜瓦部件内部，同时与位于低温杜瓦部件外部的低温制冷系统相连，组成低温制冷剂循环制冷回路，用于冷却超导电感线圈与超导无感线圈；

还包括超导二元电流引线部件，所述超导二元电流引线部件安装固定在密封盖板上的低温绝缘套管内，其下部位于低温杜瓦部件的内部，上部与低温绝缘套管相连；所述超导电感线圈通过超导过渡导线与超导无感线圈串联相连后，再与超导二元电流引线的下部相连，超导二元电流引线的上部还与位于低温杜瓦部件外部的交流或直流电网系统相连。

本发明提出的用于电力系统限流、补偿及中性点接地的电感与电阻复合型超导电抗器，主要包括超导电感线圈，超导无感线圈，低温杜瓦部件，低温绝缘套管，超导二元电流引线，超导过渡导线和低温制冷剂管道；超导电感线圈和超导无感线圈均完全浸泡在低温杜瓦部件内的低温制冷剂中；低温绝缘套管、超导二元电流引线和低温制冷剂管道均安装在低温杜瓦部件的密封盖板上；超导电感线圈通过超导过渡导线与超导无感线圈串联相连后，再与超导二元电流引线相连，从而形成具有固定电感值和可变电阻值的电感与电阻复合型超导电抗器。其兼顾了单一的超导电抗器的固定电感值和单一的超导无感线圈的可变电阻值的应用特点，可同时具备电力系统限流和功率补偿功能、及高效中性点接地功能。

优选的，所述超导电感线圈和超导无感线圈均由BSCCO、YBCO或MgB₂超导导线绕制而成。

优选的，所述超导过渡导线为由BSCCO、YBCO或MgB₂超导导线构成的超导长导线；所述超导二元电流引线的上部为由铜或银导线构成的长导线，下部为由BSCCO、YBCO或MgB₂超导导线构成的超导长导线；所述超导二元电流引线结构有效降低了低温杜瓦部件的热泄露，提高了整个系统的运行效率。

优选的，所述超导电感线圈的绕线骨架和超导无感线圈的绕线骨架均为圆环形结构或跑道形结构；所述圆环形结构骨架绕制的线圈具有良好的机械强度，电磁应力分布均匀，避免了因局部应力过大造成的线圈损伤或性能衰退问题；所述跑道形结构骨架绕制的线圈的绝大部分内部导线具有相互平行的位置关系，更利于调整超导无感线圈的绝大部分内部导线与超导电感线圈的中心轴线的相对角度，改变超导电感线圈产生的磁场对超导无感线圈的电阻大小的影响。