可控电阻型超导故障限流器 【技术领域】
本发明涉及一种主要应用于电力输配电设备保护的短路电流限制技术，特别是一种可控电阻型超导故障限流器。
背景技术
随着国民经济的迅速发展，电力工业也在迅速发展，人们对电能的需求日益增长，同时对供电的可靠性以及供电质量的要求也越来越高。因此电网联系紧密，结构加强，环网增多，电网向超大规模方向发展，使电网的容量越来越大。电力系统的高速发展导致了系统短路电流水平急剧增加，短路电流水平的增加不仅对电网的稳定运行带来更大的威胁，而且使原有开关设备的遮断容量不能满足系统发展的要求。
目前国内外电力系统限制短路电流措施主要有：(1)增大主系统到配电设备间的阻抗，如采用高阻抗变压器；中性点经小电抗接地限制单相短路电流等。(2)改变系统运行方式来限制短路电流，如分割母线、分割系统以及对具有大容量机组的电厂采用单元接线等。
然而，上述方法实现起来都有一定的局限性，如采用高阻抗变压器将使电压调节变得困难；采用分割母线、分割系统改变系统运行方式来限制短路电流，使电站的出线回路数大大增加，这样又会大大增加电站的投资，同时使本来已十分复杂的电站总体布置和出线走廊更加复杂化。为此必须寻求适应电力系统发展、安全可靠、切实可行的限制系统短路电流的方法。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提供一种可控电阻型超导故障限流器，将超导技术应用于限制输配电线路的短路电流，使输配电线路中的用电设备安全运行。相对于现有技术可大大提高限流速度和超导恢复速度，并集检测、触发和限流于一身，以达到比较理想的故障限流。
为达上述目的，本发明提供一种可控电阻型超导故障限流器，其包括：
一铜线限流绕组，用优质裸铜线绕制，串联在电网中；
一高温超导载流导体，由高温超导管材制成，其两端通过铜排端头与所述的铜线限流绕组并联；
一高温超导绕组，绕制在所述地高温超导载流导体上，其两端与一直流稳压电源连接；
一低温液氮容器，将所述的高温超导载流导体连同高温超导绕组一起容置于其中。
所述的高温超导管材为铋系高温超导管材。
所述的高温超导绕组由铋系高温超导带材绕制而成。
所述的高温超导载流导体进一步包括一由非导磁的不锈钢制成的保护外壳，置于高温超导载流导体的外围。
本发明的优点在于，可控电阻型超导故障限流器结构简单，触发和恢复时间短，限流效果好；电网正常工作时在限流器上产生的交流损耗小；线路短路故障时在限流器上产生的过电压小；通过调节超导载流导体的背景磁场，该装置可以限制不同水平的短路电流。本发明与传统的限流技术相比，限流速度和超导恢复速度都很快，可控电阻型超导故障限流器集检测、触发和限流于一身，是目前比较理想的限流技术之一。
【附图说明】
图1为可控电阻型超导故障限流器的工作原理示意图；
图2为可控电阻型超导故障限流器的结构示意图；
图3为高温超导载流导体的结构示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例详细说明本发明的具体实施方式。
请参考附图1和图2，分别为可控电阻型超导故障限流器的工作原理示意图和可控电阻型超导故障限流器的结构示意图。为了便于说明和作图，此二附图只表示可控电阻型超导故障限流器的单相结构，对于电力系统的三相电力线路，每一相都具有同样的故障限流器的结构，在此予以说明。
如图2所示，本发明提供一种可控电阻型超导故障限流器，其包括：
一铜线限流绕组1，采用干式空心结构，用优质裸铜线绕制，线盘间垫环氧酚醛布板块，整个线圈用无磁性夹件紧固，串联在电网6中；
一高温超导载流导体2，请同时参考图3所示，由高温超导管材21制成，其两端通过铜排端头22与所述的铜线限流绕组1并联；
一高温超导绕组3，绕制在所述的高温超导载流导体2上，其两端与一直流稳压电源4连接，通过调节其上电流大小，可以改变高温超导载流导体2的背景磁场；
一低温液氮容器5，将所述的高温超导载流导体2连同高温超导绕组3一起容置于其中。
所述的高温超导管材21为铋系高温超导管材。
所述的高温超导绕组3由铋系高温超导带材绕制而成。
如图3所示，所述的高温超导载流导体2进一步包括一由非导磁的不锈钢制成的保护外壳23，置于高温超导载流导体2的外围，并紧密连接，可增加高温超导载流导体2的的机械强度，当电网发生短路故障时，该保护外壳23还有一定的限制短路电流能力。
本发明根据不同电压等级的电网系统可以生产不同型号的可控电阻型超导故障限流器，下面列举三种型号的可控电阻型超导故障限流器：
例一：
10kV/6930kVar可控电阻型超导故障限流器。
技术指标：额定电压10kV，额定电流400A，限制电流2000A，响应时间10ms。
铋系高温超导管材21为空心圆柱结构，轴向长48毫米，内径33毫米，壁厚2.5毫米，自场下临界电流密度为500A/cm2，在77K时，切向临界电流为600A。
例二：
10kV/10400kVar可控电阻型超导故障限流器。
技术指标：额定电压10kV，额定电流600A，限制电流3000A，响应时间15ms。
铋系高温超导管材21为空心圆柱结构，轴向长120毫米，内径21毫米，壁厚2.5毫米，自场下临界电流密度为300A/cm2，在77K时，切向临界电流为900A。
例三：
35kV/18200kVar可控电阻型超导故障限流器。
技术指标：额定电压35kV，额定电流300A，限制电流1500A，响应时间15ms。
铋系高温超导管材21为空心圆柱结构，轴向长48毫米，内径33毫米，壁厚2.5毫米，自场下临界电流密度为500A/cm2，在77K时，切向临界电流为600A。