專利名稱：高壓飽和鐵芯故障限流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高壓故障限流器的領(lǐng)域，并且具體的公開了高壓飽和鐵芯故障限流
背景技術(shù)：
飽和鐵芯故障限流器(FCL)是公知的。可以在授予Darmarm等人的美國(guó)專利7193825、授予Yuan等人的美國(guó)專利6809910、授予Boening等人的美國(guó)專利7193825、和授 予walker等人的美國(guó)專利公開號(hào)2002/0018327中見(jiàn)到超導(dǎo)故障電流限制裝置的例子。已描述的故障限流器通常適合僅與干式銅線圈裝置一起使用。事實(shí)上，已描述的 裝置可能僅適合采用空氣作為主絕緣介質(zhì)的DC飽和FCL。即，通過(guò)空中合適的距離提供多 相FCL中AC相位線圈之間以及AC相位線圈與鋼線圈、AC線圈、低溫保持器、和主結(jié)構(gòu)之間 的主靜電絕緣介質(zhì)。這充分地將FCL限制為“干式”絕緣技術(shù)。干式技術(shù)通常涉及不僅采 用電絕緣銅線圈而且采用將常規(guī)靜電空氣和隔離的固體絕緣屏障材料作為絕緣介質(zhì)的平 衡的那些變壓器構(gòu)造技術(shù)?？傊?，空氣形成諸如鋼構(gòu)架和殼體的裝置的高壓側(cè)和接地部件 類似之間的電絕緣材料的大部分。干式絕緣的利用對(duì)AC線路電壓的低壓范圍達(dá)到大約39kV的設(shè)計(jì)有限制。在商業(yè) 上僅可獲得達(dá)到約39kV電壓水平的干式變壓器和電抗器。因此，用于DC飽和FCL的當(dāng)前 示例性技術(shù)不適合擴(kuò)展到高壓版本。當(dāng)處理高壓時(shí)，干式設(shè)計(jì)導(dǎo)致無(wú)法設(shè)計(jì)采用使用空氣 作為絕緣介質(zhì)的實(shí)際尺寸緊湊的結(jié)構(gòu)。FCL的主要應(yīng)用市場(chǎng)之一是高壓(33kV至166kV)和 超高壓范圍(166kV至750kV)的介質(zhì)。在這些電壓范圍中，DC飽和FCL的當(dāng)下描述的技術(shù) 和文獻(xiàn)描述可能不能應(yīng)用。主要原因是由于靜態(tài)電壓設(shè)計(jì)的考慮。例如，高壓銅線圈與低 溫保持器或鋼線圈或DC線圈之間的空氣絕緣介質(zhì)的擊穿。高壓(大于39kV)介質(zhì)上的高 壓相位線圈通常需要浸沒(méi)在絕緣氣體(例如，SF6，氮?dú)?、真空(高于10_3mbar)或流體中， 例如，合成硅油、植物油、或在介質(zhì)、高壓、和超高壓變壓器和電抗器技術(shù)中使用的其它通常 可獲得的絕緣油。當(dāng)高壓裝置浸沒(méi)在這種絕緣介質(zhì)中時(shí)，所述介質(zhì)通常被稱作為“體積絕緣 介質(zhì)”、或“電介質(zhì)”。典型地，除了相對(duì)介電常數(shù)等于1的真空之外，電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù) 為約2-4。如果明智地采用通過(guò)限制固體絕緣屏障之間的最大距離并相對(duì)于特定液態(tài)或氣 態(tài)電介質(zhì)的擊穿強(qiáng)度優(yōu)化已填充的電介質(zhì)距離，這些所謂的電介質(zhì)絕緣介質(zhì)的靜電擊穿強(qiáng) 度特性遠(yuǎn)優(yōu)于大氣的靜電擊穿強(qiáng)度特性。通?？色@得的大絕緣氣體和液體典型地具有約10_20kV/mm的擊穿強(qiáng)度，但通常 采用所述大絕緣氣體和液體以使得平均電場(chǎng)應(yīng)力不超過(guò)約6-10kV/mm。因?yàn)榧幢闫骄妶?chǎng) 應(yīng)力是6-10kV/mm，由于各種靜電場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)，沿任何均衡電場(chǎng)的峰值電場(chǎng)應(yīng)力可以是平均 值的2-3倍，因此對(duì)擊穿應(yīng)力值的這種安全范圍是需要的?？傊?，在諸如變壓器和電抗器和故障限流器的封裝發(fā)電裝置中對(duì)于具有高壓大絕 緣需求的電介質(zhì)流體或氣體來(lái)說(shuō)有五個(gè)主要期望的要求·電介質(zhì)必須顯示非常高的電阻率，
·電介質(zhì)損耗必須非常低，·流體必須能夠容納固體絕緣子而不喪失固體絕緣(例如，線圈繞組或環(huán)氧物上 的線匝與線匝的絕緣)，
電擊穿強(qiáng)度必須高，以及·介質(zhì)必須能夠去除熱能損耗。對(duì)于例如變壓器、電抗器和故障限流器封裝裝置來(lái)說(shuō)，固體絕緣技術(shù)還沒(méi)有普遍 可用于高壓(即>39kV)的介質(zhì)。固體絕緣技術(shù)的不足之處在于在大固定絕緣之中或在不 同材料的表面之間(例如，線圈絕緣材料和其它固體絕緣材料之間)出現(xiàn)不可避免的空隙。 眾所周知，由于場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)，具有高壓的固體絕緣體中的空隙產(chǎn)生高電應(yīng)力。由于局部放 電，這導(dǎo)致周邊材料的物理?yè)舸⒖赡茏罱K導(dǎo)致漏流徑的形成和整個(gè)裝置失效。應(yīng)該認(rèn)識(shí)的是采用用于使鋼線圈飽和的單個(gè)或多個(gè)DC線圈(例如，前面提到的現(xiàn) 有技術(shù)中公開的)的DC飽和故障限流器產(chǎn)生當(dāng)銅AC相位線圈可能不再是“干式”結(jié)構(gòu)或 整個(gè)裝置的主要絕緣介質(zhì)是空氣時(shí)的基本本問(wèn)題。這種裝置中的重要問(wèn)題是存在著用于冷 卻DC HTS線圈的鋼制低溫保持器和DC HTS線圈本身。作為一個(gè)與正題無(wú)關(guān)的問(wèn)題，但是卻是增加對(duì)所有高壓發(fā)電裝置和設(shè)備的絕緣要 求的問(wèn)題，通常的情況是基本絕緣設(shè)計(jì)必要也要滿足一定的電氣工程標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試各 種類型過(guò)電壓和預(yù)定實(shí)踐周期的電光脈沖的容許量。在澳大利亞，這種標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)例子如 下-AS2374第3部分包括整個(gè)變壓器的工頻頻率(PF)和電光脈沖(Li)測(cè)試的電介 質(zhì)測(cè)試和絕緣等級(jí)· AS2374第3. 1部分絕緣等級(jí)和電介質(zhì)測(cè)試-空氣中的外部間隙· AS2374第5部分承受短路的能力這些標(biāo)準(zhǔn)不能形成高壓電設(shè)備必須滿足的標(biāo)準(zhǔn)的詳盡明細(xì)。應(yīng)該認(rèn)識(shí)的是每個(gè)國(guó) 家都有它們自己的標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)覆蓋了這些相同的設(shè)計(jì)領(lǐng)域并且對(duì)各個(gè)國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)的參 考都不能必然地排除其它國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)。理想地是裝置應(yīng)該被構(gòu)造成滿足多個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。遵守這些標(biāo)準(zhǔn)會(huì)對(duì)裝置產(chǎn)生“BIL”(基礎(chǔ)絕緣等級(jí))或通常是多個(gè)基礎(chǔ)AC線電壓的 “DIL”(設(shè)計(jì)絕緣等級(jí))。例如，66kV中壓變壓器或其它封裝裝置(例如，F(xiàn)CL)可以具有220kV 的BIL。滿足這種標(biāo)準(zhǔn)的需求導(dǎo)致與僅考慮AC線電壓相比更加能滿足實(shí)際的靜電壓設(shè)計(jì)?？?應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和這種需求由以下事實(shí)產(chǎn)生在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)之中，實(shí)際的電裝置受到設(shè)備和裝置可 能經(jīng)歷的臨時(shí)過(guò)電壓(例如，電光過(guò)電壓(lightning over voltage)和轉(zhuǎn)換沖擊(switching surge))。因此，電網(wǎng)上的所有設(shè)備都具有適合于預(yù)期最差情況瞬態(tài)電壓的BIL或DIL。高壓DC飽和故障限流器的靜電設(shè)計(jì)問(wèn)題的最初考慮可能導(dǎo)致的結(jié)論是通過(guò)僅 將高壓AC銅制線圈封裝在合適的電絕緣氣體或液體縱而可以容易地解決所述問(wèn)題。然而， 這種技術(shù)的問(wèn)題在于鋼線圈必須穿過(guò)保持氣體或者液體的容器。設(shè)計(jì)用于長(zhǎng)期服務(wù)的這種 界面難以通過(guò)機(jī)械方式解決。然而，更重要的是以靜電方式解決界面問(wèn)題會(huì)更加復(fù)雜，并且 任何解決方案可能易于失敗或被證明是不經(jīng)濟(jì)的。問(wèn)題在于必須在包括電介質(zhì)流體的容器 和高磁導(dǎo)芯之間產(chǎn)生密封。另一種可能性是在相位之間和相位與鋼芯之間使用固體高壓屏障以及低溫保持 器或圍繞銅相位線圈并與相位線圈緊密接觸的高壓絕緣層。然而，這具有重大的有害副作用。公知的是，空氣和具有更高相對(duì)介電常數(shù)的其它材料的組合中的靜電場(chǎng)總是導(dǎo)致材料 或具有低介電常數(shù)的流體(即，空氣)中的電場(chǎng)增強(qiáng)。例如，根據(jù)方程式1，考慮具有表示線 匝絕緣的正常絕緣層的導(dǎo)電銅圓管柱體。 其中· Um =相對(duì)接地的AC相位電壓· R =包括外部絕緣體的銅圓管柱體的半徑(mm)· r =裸銅圓管柱體的半徑(mm)· d =從圓管柱體的中心到最近接地平面的距離(mm)· ε 2 =覆蓋圓管柱體的絕緣體的相對(duì)介電常數(shù)· ε工=浸沒(méi)圓管柱體的體積絕緣體的相對(duì)介電常數(shù)(空氣的介電常數(shù)=1)· X =從圓管柱體的中心到圓管柱體外部的點(diǎn)的距離(mm)
· Ex =點(diǎn)χ處的靜電場(chǎng)梯度(kV/mm)場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)由因子ε J ε工表示，并且除了采用對(duì)介電常數(shù)等于1的真空的情況之 夕卜，對(duì)于普通日常材料來(lái)說(shuō)所述場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)是大約為2-4。因此，通過(guò)提供額外的固體或其 它絕緣材料(比空氣更高的電介電常數(shù))來(lái)增加FCL的體積空氣絕緣的靜電應(yīng)力。高壓絕 緣的質(zhì)量越好，場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)越高。因此，對(duì)于大于39kV的高壓FCL來(lái)說(shuō)，在其它空氣絕緣FCL中的固體電介質(zhì)絕緣 屏障在技術(shù)上不期望選擇，事實(shí)上，也沒(méi)有見(jiàn)到這種技術(shù)被采用以制造例如大于39kV的高 壓干式變壓器。事實(shí)上，目前還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)非常適于數(shù)據(jù)庫(kù)，并且這就是為什么高于39kV的 高壓變壓器用電介質(zhì)液體或氣體進(jìn)行絕緣。上面討論的是為什么封裝的高壓電氣設(shè)備經(jīng)常完全浸沒(méi)在電絕緣電介質(zhì)流體或 氣體中的原因。也就是，變壓器和電抗器的絕緣銅線圈和鋼線圈被封裝在容器中，所述容器 然后完全填充有為流體的電介質(zhì)介質(zhì)。這大致減少了上述討論中詳細(xì)說(shuō)明的靜電電壓設(shè)計(jì) 問(wèn)題。絕緣介質(zhì)(例如，油、真空、或SF6)填充高壓部件和基本上接地或者中性電位的部件 之間的空隙和體積距離。在這種情況下，固體絕緣屏障可以并入到體積絕緣電介質(zhì)，并且對(duì) 于諸如油的許多液體來(lái)說(shuō)，用固體絕緣隔開體積距離由于增加了電介質(zhì)流體的擊穿場(chǎng)應(yīng)力 而提高了整體的靜電絕緣質(zhì)量。這是因?yàn)橛秃凸腆w絕緣體的相對(duì)介電常數(shù)彼此非常接近， (所以與空氣相比較場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)減少)，并且對(duì)于絕緣屏障之間的較小距離來(lái)說(shuō)，提高了體 積電介質(zhì)介質(zhì)的擊穿電壓(以kV/mm表示)。然而，完全浸沒(méi)技術(shù)的問(wèn)題在于所述技術(shù)不適于DC飽和FCL設(shè)計(jì)或裝有作為DC 飽和元件的超導(dǎo)體線圈的其它裝置。這是因?yàn)槌瑢?dǎo)體線圈及其低溫保持器或真空容器是 FCL的部件，所述部件也必須必要地浸沒(méi)在電介質(zhì)流體中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)結(jié)構(gòu)的高壓故障限流器。
在根據(jù)本發(fā)明的第一方面中，提供了一種被設(shè)計(jì)成用于連接到中壓、高壓、或超高 壓變電站或諸如發(fā)電站的其它高壓源的故障限流器，所述故障限流器包括鐵磁回路，所述 鐵磁回路由鐵磁材料形成，并且包括至少第一管柱、第二管柱和第三管柱；第一輸入相位線 圈，所述第一輸入相位線圈繞第一管柱纏繞；第二輸出相位線圈，所述第二輸出相位線圈繞 第三管柱纏繞；磁飽和機(jī)構(gòu)，所述磁飽和機(jī)構(gòu)包圍管柱，用于使鐵磁材料在磁性方面飽和； 和容納容器，容納容器提供包圍鐵磁材料、第一輸入相位線圈和第二輸出相位線圈和飽和 機(jī)構(gòu)的大致均勻的低電導(dǎo)率介質(zhì)。介質(zhì)可以包括高于10_3毫巴的真空?？蛇x地，介質(zhì)可以包括諸如SF6、氮?dú)狻⒑铣?硅油、或植物油的電介質(zhì)。介質(zhì)還可以包括低溫液體或氣體。磁飽和機(jī)構(gòu)優(yōu)選地包括超導(dǎo) DC線圈。超導(dǎo)DC線圈可以支撐在低導(dǎo)熱材料的基部上。飽和機(jī)構(gòu)優(yōu)選地可以包括位于低 溫保持器內(nèi)的超導(dǎo)線圈。低溫保持器優(yōu)選地可以包括外絕熱層。磁飽和機(jī)構(gòu)優(yōu)選地可以包 括機(jī)械保持支撐件，所述機(jī)械保持支撐件由低導(dǎo)熱材料形成。相位線圈優(yōu)選地由銅繞組形成，所述銅繞組相對(duì)于用于攜載預(yù)期電流的標(biāo)準(zhǔn)相位 線圈具有擴(kuò)大橫截面的導(dǎo)體。鐵磁材料可以包括疊層鋼芯。直流線圈可以包括超導(dǎo)線圈，并且限流器可以進(jìn)一步優(yōu)選地包括包圍超導(dǎo)線圈的 封裝式超導(dǎo)冷卻器。相位線圈優(yōu)選地是超導(dǎo)線圈。限流器可以包括在分開的鐵磁回路上的 三個(gè)相位。電源電壓可以超過(guò)37kV。 超導(dǎo)DC線圈可以被包含低溫流體或氣體的線圈包圍。低溫流體或氣體可以從外 部源供應(yīng)給限流器。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種被設(shè)計(jì)成用于操作高壓源的故障限流器，所 述故障限流器包括鐵磁回路，所述鐵磁回路由鐵磁材料形成，并且包括至少第一管柱、第 二管柱和第三管柱；第一輸入相位線圈，所述第一輸入相位線圈繞第一管柱纏繞；第二輸 出相位線圈，所述第二輸出相位線圈繞第三管柱纏繞；直流線圈，所述直流線圈繞第二管柱 纏繞，用于在正常使用期間使鐵磁回路飽和；和真空容器，所述真空容器包圍鐵磁回路，并 將鐵磁回路保持在真空中。直流線圈可以包括超導(dǎo)線圈，并且限流器可以進(jìn)一步包括包圍超導(dǎo)線圈的封裝式 超導(dǎo)冷卻器。


以下僅通過(guò)示例的方式參考

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中圖1顯示用于3相系統(tǒng)的本發(fā)明的初始實(shí)施例的側(cè)面剖視透視圖；圖2顯示本發(fā)明一個(gè)可選實(shí)施例的側(cè)面剖視透視圖；圖2a顯示圖2的DC線圈的放大剖視圖；圖3顯示優(yōu)選實(shí)施例的另一個(gè)可選實(shí)施例的側(cè)面剖視透視圖；圖3a顯示圖3的DC線圈的放大剖視圖；圖4顯示優(yōu)選實(shí)施例的另一個(gè)可選實(shí)施例的側(cè)面剖視透視圖；圖5顯示優(yōu)選實(shí)施例的另一個(gè)可選實(shí)施例的側(cè)面剖視透視圖；圖6顯示優(yōu)選實(shí)施例的另一個(gè)可選實(shí)施例的側(cè)面剖視透視圖；圖7顯示優(yōu)選實(shí)施例的另一個(gè)可選實(shí)施例的側(cè)面剖視透視圖；和
圖8顯示使用FCL的電路和不使用FCL的電路的模擬響應(yīng)。 具體實(shí)施例在優(yōu)選實(shí)施例中，提供了一種高壓DC飽和FCL，其沒(méi)有充分地遭受上面討論的體 積絕緣問(wèn)題。設(shè)計(jì)1.具有干低溫冷卻DC線圈的高壓DC飽和FCL在第一實(shí)施例中，提供了一種具有于低溫冷卻DC線圈的高壓DC飽和FCL。將討論 三種可選的實(shí)施例。1.具有干低溫冷卻DC線圈的全真空絕緣設(shè)計(jì)以下討論第一實(shí)施例。應(yīng)該認(rèn)識(shí)的是這個(gè)實(shí)施例的多種特定不同的可能的構(gòu)造在 技術(shù)上是切實(shí)可行的。
例如，單相型可以以相似的方式構(gòu)造。另外，大體上相同設(shè)計(jì)和構(gòu)造的多個(gè)單相型 可以并排放置以形成三相裝置。首先參見(jiàn)圖1，顯示了 DC飽和故障限流器的第一實(shí)施例1。FCLl包括單個(gè)真空容 器2，(與美國(guó)專利US7193825公開的相似的設(shè)計(jì)的)完全DC飽和FCL放置在所述真空容 器內(nèi)。理想地，真空容器必須不大，使得輝光放電現(xiàn)象(在0.1和1毫巴之間)發(fā)生，并且 必須使得真空的電介質(zhì)擊穿強(qiáng)度比大氣的電介質(zhì)擊穿強(qiáng)度好。否則，靜電設(shè)計(jì)不會(huì)取得優(yōu) 勢(shì)。因此，對(duì)于在實(shí)際靜電設(shè)計(jì)中中的顯著增益來(lái)說(shuō)，理想地獲得0.001毫巴的主容器外 殼中的真空水平，由中白邪曲線(Paschen curve) [Paschen, ffied. Annalender Physik, 1889 37: ；pp. 69-75 所示。被顯示的FCL包括多相布置，且每一個(gè)相位包括疊層鋼芯(例如，附圖標(biāo)記3)，所 述疊層鋼芯用于聚集如前所述的磁通。圍繞每個(gè)芯體纏繞著銅AC相位線圈(例如，附圖標(biāo) 記4)，所述銅AC相位線圈可以纏繞在線圈形成件5上。除了連接到輸出電線12和HV AC 電流套管和真空饋通13的輸出相位線圈(例如，附圖標(biāo)記7)之外，每個(gè)相位都具有輸入相 位線圈(例如，附圖標(biāo)記4)，所述輸入相位線圈連接到電線(例如，附圖標(biāo)記8)，所述電線 又連接到HV AC電流套管和真空饋通(例如，附圖標(biāo)記10)。傳統(tǒng)的銅或鋁AC相位線圈(例如，附圖標(biāo)記4、7)可以是由能夠與固體絕緣材料 絕緣或左不絕緣(left uninsulated)的導(dǎo)電材料制成的線圈。每個(gè)疊層鋼芯(例如，附圖標(biāo)記3)具有大體上矩形形狀，并被布置成圍繞DC超導(dǎo) 線圈15，所述DC超導(dǎo)線圈用于在正常運(yùn)行期間使FCL鋼芯飽和(如美國(guó)專利7193825中的 詳細(xì)所述)。雖然芯體15可是有阻抗的，但是優(yōu)選地芯體15是超導(dǎo)DC線圈。相位線圈相 相互連接接，使得以形成DC飽和故障限流器。提供低溫冷卻器17，并且低溫冷卻器17可以是脈沖管或其它類型的低溫冷卻器， 并且包括冷卻頭19，按照傳統(tǒng)集成技術(shù)，所述冷卻頭突出到真空容器2的真空空間內(nèi)。理想 地，充分厚的高導(dǎo)熱/高電阻材料層涂覆冷卻頭19，用于熱錨定DC線圈的目的以及電線還 提供電絕緣。高導(dǎo)熱材料21的熱接觸面將低溫冷卻器冷卻頭連接到DC超導(dǎo)線圈。低溫冷卻器 的冷卻頭和超導(dǎo)DC線圈之間的熱接觸面的優(yōu)選的形式包括由細(xì)紗線銅制成的柔性織物形 銅線環(huán)。
優(yōu)選的實(shí)施例具有MLI (多層絕緣)例如鍍鋁聚脂薄膜層或纏繞在DC超導(dǎo)線圈周圍的等效物材料的充分厚的包層絕緣層23。采用高壓電真空饋通套管(例如，附圖標(biāo)記25)以載送AC相位電流。六個(gè)這種 AC相位線圈套管是圖1的實(shí)施例1所需要，所述實(shí)施例是三相裝置。這些套管可以從一些 公司商業(yè)獲得。采用兩個(gè)低壓DC電流電真空饋通套管(例如，附圖標(biāo)記27)采用以經(jīng)導(dǎo)線 (例如，附圖標(biāo)記29)供應(yīng)DC飽和線圈15。這些套管也是標(biāo)準(zhǔn)型的，可以從一些公司商業(yè)獲得。提供另外的電真空饋通31，以用于對(duì)真空容器的外部的溫度進(jìn)行監(jiān)控并感測(cè)所述 真空容器的外部的信號(hào)。根據(jù)需要，壓力傳感器和溫度傳感器可以設(shè)置在線圈和鋼芯上。來(lái) 自壓力傳感器和溫度傳感器的反饋也可以提供給低溫冷卻器PID控制單元。真空泵端口 33被提供用于與真空泵(未示出)相相互連接接，用于抽空真空容器 2。裝置還包括相位線圈和DC線圈形成體5形式的鋼芯之間的固體絕緣。鋼芯和相 位線圈通過(guò)機(jī)械保持結(jié)構(gòu)(未示出)保持在適當(dāng)?shù)奈恢谩Ｔ贔CL 1的一個(gè)布置中，設(shè)計(jì)可以包括·六個(gè)管柱中的每個(gè)上的AC相位線圈匝數(shù)是20，· DC線圈匝數(shù)是5600，· DC偏流為100安培· AC 電源為 138kV，線至線均方根為 60Hz(line to line rms at 60Hz)，·滲透性材料的芯體橫截面面積是0. 05平方米，·在60Hz下FCL的穩(wěn)態(tài)插入阻抗為1毫歐，·期望的穩(wěn)態(tài)故障電流縮減量=70%的預(yù)期定態(tài)故障電流(30%縮減量)裝置1允許具有HTS線圈的高壓DC飽和FCL被裝配。還應(yīng)該認(rèn)識(shí)的是所列的參數(shù)只是具體情況，并且基于質(zhì)量、足印、或最小化或優(yōu)化 所需的成本可存在許多變化。在圖中，可以為所述裝置提供各種標(biāo)準(zhǔn)的另外的設(shè)備。例如，高壓靜電和蠕變范圍 屏障(creep ectension barrier)和其它靜電絕緣結(jié)構(gòu)能夠被提供，但為了清楚起見(jiàn)沒(méi)有 在圖中顯示。作為另一個(gè)例子，根據(jù)靜電應(yīng)力分布圖、所采用的相位電壓、DIL、在銳角拐角 處在容器內(nèi)得到的最大蠕變應(yīng)力、和橫過(guò)表面的最大蠕變應(yīng)力，AC線圈上的靜電電暈環(huán)、覆 蓋相位線圈導(dǎo)線導(dǎo)體的套管的電介質(zhì)側(cè)的絕緣范圍、相與相靜電絕緣屏障、相與超導(dǎo)線圈 和低溫保持器靜電絕緣屏障、和相與地靜電絕緣屏障必須被提供并集成到設(shè)計(jì)中。絕緣屏 障可以由合適的絕緣材料制造，所述絕緣材料與電介質(zhì)絕緣流體兼容。這些方面與現(xiàn)有技 術(shù)是共同的，并且對(duì)于高壓變壓器設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)這些都是公知常識(shí)。例如，如果油用作主要的 體積絕緣流體，那么基于紙板的速效紙可以被采用以制造從相與相以及從相到地電勢(shì)處的 任何其它物體的靜電屏障，可利用的有圍繞低溫保持器和銅線圈的圓柱體形狀和被采用以 將高壓和低壓部件之間的體積電介質(zhì)絕緣空間分成多個(gè)距離，該距離適合于相位電壓、電 壓應(yīng)力等高線、和考慮中的電介質(zhì)。要注意的是雖然具有優(yōu)勢(shì)的真空是不良熱導(dǎo)體。然而，圖1的裝置允許整個(gè) FCL(包括用作飽和線圈超導(dǎo)DC線圈)浸沒(méi)在真空中。通過(guò)低溫保持器17冷卻的DC超導(dǎo)線圈15與真空容器的周圍環(huán)境的外部熱絕緣，并與銅線圈電絕緣，因此可以保持超導(dǎo)性。 對(duì)于DC超導(dǎo)線圈不需要真空絕緣低溫保持器(正常地會(huì)是這種情況)。MLI層23被采用 以減少來(lái)自真空容器外部的周圍環(huán)境和來(lái)自鋼芯和銅線圈的熱輻射發(fā)射分量，并因而減少 低溫冷卻器的負(fù)擔(dān)。銅AC相位線圈(例如，由附圖標(biāo)記4表示)可以要求冷卻。在裝置1中，按照質(zhì) 量和成本，銅的比例小于整個(gè)裝置成本的約2%，并且小于整個(gè)裝置質(zhì)量的3%。當(dāng)然，實(shí)際 百分比根據(jù)具體設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)而不同，然而，可以理解的是銅數(shù)量和成本是低經(jīng)濟(jì)考慮的。因 此，加倍被采用以由基于單獨(dú)的熱考慮的常規(guī)工程要求形成銅相位線圈銅導(dǎo)體的橫截面將 通過(guò)最低成本、質(zhì)量和尺寸隱含四個(gè)中的一個(gè)因素而降低熱負(fù)荷。以此方式，正常輻射冷卻 機(jī)構(gòu)對(duì)于鋼芯3的熱穩(wěn)定性是足夠的。另一個(gè)關(guān)心的是鋼芯體(例如，由附圖標(biāo)記3表示)的冷卻。在DC飽和FCL中， 穩(wěn)態(tài)鋼芯體損耗不是由鋼芯的磁滯曲線計(jì)算，而是以偏置點(diǎn)處的小磁滯回線計(jì)算。飽和鋼 芯的穩(wěn)態(tài)損耗可能小于AC磁滯損耗的2%。與鋼芯的相對(duì)達(dá)表面面積結(jié)合的鋼芯中的小量 功率損耗導(dǎo)致僅由輻射部件進(jìn)行充分冷卻，使得芯體的穩(wěn)態(tài)溫度在實(shí)際鋼芯結(jié)構(gòu)的限制之 內(nèi)。因此，輻射冷卻機(jī)構(gòu)對(duì)于鋼芯的熱穩(wěn)定是足夠的。應(yīng)該認(rèn)識(shí)的是精確的鋼芯損耗取決與現(xiàn)有鋼的質(zhì)量、偏置點(diǎn)、以及在芯體中使 用 的鋼的類型的細(xì)節(jié)。在真空容器中在穩(wěn)態(tài)下的鋼芯和銅線圈的最終溫度取決與表面面積。 然而，具有設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，對(duì)于所述設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)來(lái)說(shuō)，存在合適的已建立的等式和其它工具/方法 (例如，F(xiàn)EA)，并且應(yīng)該在設(shè)計(jì)或交付使用期間詳細(xì)計(jì)算所述設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。用于DC超導(dǎo)線圈的機(jī)械保持支撐件35由低導(dǎo)熱性材料(例如，玻璃纖維強(qiáng)化塑 料(GFRP))制造而成。這提供與真空壁和在大氣或更高溫度下的支撐結(jié)構(gòu)的有效熱絕緣。 用于鋼芯的機(jī)械保持結(jié)構(gòu)37可以由具有高導(dǎo)熱性的材料制造而成，并且可以結(jié)合到真空 容器罩，以形成熱短路。包括相位線圈的AC線圈形成件(例如，由附圖標(biāo)記5表示)的機(jī) 械保持結(jié)構(gòu)可以由高導(dǎo)熱性和非常低的導(dǎo)電性(即，電絕緣體)的材料制成，并且機(jī)械保持 結(jié)構(gòu)可以結(jié)合到真空容器罩以形成熱短路。AC線圈相位繞組的匝與匝和層與層的電絕緣 可以通過(guò)能夠耐高溫的電絕緣材料絕緣。例如，Nomex 、玻璃纖維、玻璃纖維環(huán)氧合成物、云 母、特氟綸、Kapton 、或可以被利用的其它類似材料。在另一個(gè)可選實(shí)施例中，多個(gè)獨(dú)立的低溫冷卻器可以被結(jié)合到設(shè)計(jì)中以提供關(guān)鍵 應(yīng)用(例如，變電站)的冗余冷卻。設(shè)計(jì)2.低溫液體冷卻高壓FCL圖1的裝置可能不能立即適合于用低溫液體和氣體冷卻DC超導(dǎo)線圈。用低溫液 體和氣體進(jìn)行冷卻比機(jī)械冷卻方法提供許多操作上的優(yōu)勢(shì)。圖1的裝置的另一個(gè)變化現(xiàn)在 將被描述，其基本上更加適合于DC超導(dǎo)線圈部件的低溫液體和氣體冷卻的應(yīng)用結(jié)合。以下 參考圖2的剖視圖描述結(jié)構(gòu)。圖2的裝置大體上與圖1的裝置相似。然而，在此裝置40中，DC線圈41容納在 分開的單壁封閉真空緊密室或低溫保持器42中，并填充有諸如液體或氮?dú)?、液體或氖氣、 或液體或氦氣的低溫流體，用于冷卻超導(dǎo)DC線圈。MLI熱層繞超導(dǎo)DC線圈放置在小真空容 器42的內(nèi)表面上?，F(xiàn)在應(yīng)該認(rèn)識(shí)的是這種結(jié)構(gòu)需要在DC線圈低溫保持器上另外的饋通45以通過(guò)DC電流電線47、儀器、和來(lái)自主容納容器的真空環(huán)境的熱耦合導(dǎo)線進(jìn)入到DC線圈低溫保持器 42。在這個(gè)高壓FCL設(shè)計(jì)中，可以看出設(shè)置對(duì)DC超導(dǎo)線圈41提供低溫冷卻的可選。容 納FCL結(jié)構(gòu)的主容器49保持處于真空下，因此僅保持液態(tài)氮?dú)獾娜萜?2必須是單壁，因?yàn)?外界條件已經(jīng)處于真空下并提供與外部大氣環(huán)境條件的熱絕緣，因此所述容器不需要真空 絕緣壁。熱層43保持以使線圈屏蔽于來(lái)自AC相位線圈、鋼芯、和FCL結(jié)構(gòu)容納在其內(nèi)的真 空容器的輻射熱。圖2a是圖2的低溫保持器的放大剖視圖，其中顯示低溫保持器的更多細(xì)節(jié)。設(shè)計(jì)3.低溫液體冷卻分離電介質(zhì)中的AC相位/芯體和DC線圈在圖3中由附圖標(biāo)記50表示的另一個(gè)可選的實(shí)施例中，與圖1和圖2有類似結(jié)構(gòu) 的DC飽和FCL被提供，但DC飽和線圈容納在分開的真空絕緣低溫保持器51中，所述低溫 保持器可以填充有諸如液態(tài)氮的低溫流體。結(jié)構(gòu)浸沒(méi)在其內(nèi)的容器53填充有諸如SF6、氮 氣、合成硅油、植物油、或用于高壓應(yīng)用的其它合適的電介質(zhì)。在裝置50中，可以在相位線 圈對(duì)之間和在AC相位線圈與低溫保持器之間使用固體絕 緣電應(yīng)力屏障，以將體積電介質(zhì) 絕緣分成狹窄通道。圖3a是圖3的低溫保持器的放大的剖視圖，其中顯示低溫保持器的更多細(xì)節(jié)。設(shè)計(jì)4.用于高壓應(yīng)用的完全浸沒(méi)的DC飽和FCL在圖4中由附圖標(biāo)記60表示的另一個(gè)可選實(shí)施例中，圖1中描述的優(yōu)選實(shí)施例的 整個(gè)FCL被浸沒(méi)在合適的低溫液體中，其中低溫液體也是優(yōu)良的電介質(zhì)，例如，液態(tài)氮、液 態(tài)氖、或液態(tài)氦。在磁設(shè)計(jì)變化中，容納整個(gè)FCL的容器被真空絕緣低溫保持器62替換，并 且不再需要僅容納DC線圈的容器。低溫液體63可以處于外界壓力(即，一池沸騰液體)或處于充分低的壓力下，以 使得低溫液體被低溫冷卻。低溫液體可以通過(guò)現(xiàn)有的任何標(biāo)準(zhǔn)解決方案被保持，例如，將冷 卻頭直接放在頂部氣體空隙中、將氣體用管輸送到再液化器、或完整的損耗/補(bǔ)給系統(tǒng)。值得注意的是，圖4的設(shè)計(jì)60中的AC相位線圈64在低溫電介質(zhì)中不是超導(dǎo)的， 并且因此在電介質(zhì)液體中有潛在重要的電損耗，這需要通過(guò)低溫補(bǔ)給系統(tǒng)而除去。然而，如 前所述，AC相位線圈繞組的成本和質(zhì)量作為DC飽和FCL的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)考慮的參數(shù)是次要 的。另外，傳統(tǒng)導(dǎo)電電磁線圈的電損耗大體上與導(dǎo)體的橫截面面積成反比。因此，AC相位 線圈繞組可以被設(shè)計(jì)成合適的導(dǎo)體，與在僅考慮對(duì)周圍條件的損耗而選擇橫截面時(shí)的正常 需要相比，該合適的導(dǎo)體具有過(guò)尺寸橫截面面積。在磁設(shè)計(jì)變化中，低溫補(bǔ)給系統(tǒng)可以由整個(gè)損耗系統(tǒng)、具有放置在容器內(nèi)部的冷 卻頭的低溫保持器、或氣體再液化系統(tǒng)組成。設(shè)計(jì)5.具有超導(dǎo)AC線圈的完全浸沒(méi)的DC飽和FCL在圖5中的剖視圖中所示的另一個(gè)變化實(shí)施例中，設(shè)計(jì)4中的AC相位線圈被超導(dǎo) 線圈71替換，并且(由芯體、AC相位線圈、和DC線圈的主要部件組成)的整個(gè)FCL浸沒(méi)在 如設(shè)計(jì)變化4中的低溫液體中。此外，在磁裝置中，低溫冷卻器直接連接到低溫保持器的頂 部。此設(shè)計(jì)的一個(gè)問(wèn)題可能是由于超導(dǎo)的AC損耗和芯體的能量損耗并必須提供充分 的冷卻能量以補(bǔ)償這些損耗而產(chǎn)生焦耳加熱。然而，DC飽和芯體FCL的三個(gè)固有設(shè)計(jì)元件使得這種設(shè)計(jì)變化成為制造高壓FCL的應(yīng)用方法。這些包括1)與圖1的設(shè)計(jì)中的超導(dǎo)變壓器不同，僅有一些制造AC相位線圈所需的匝，制造 六個(gè)相位線圈所需的HTS超導(dǎo)導(dǎo)體的量少于600m的事實(shí)。這是基于以下假設(shè)即，HTS導(dǎo) 體的本域(self field)臨界電流在77K時(shí)等于240安培。超導(dǎo)體繞組會(huì)被設(shè)計(jì)成具有平 均AC損耗少于0. 01瓦特每米的超導(dǎo)導(dǎo)體，并且因此所有六個(gè)相位線圈的總損耗會(huì)是例如 在77開氏溫標(biāo)下為6瓦特的水平。這就會(huì)拿走在室溫下的大約100瓦特的壁功率，以移除 哪一個(gè)在整體應(yīng)用上和經(jīng)濟(jì)上可獲得。2)FCl芯體很好地被偏置飽和，并且因此穩(wěn)態(tài)芯體損耗是由于繞小磁滯回線的偏 移而不是芯體的全磁滯回線。3)在低溫溫度下，渦電流在工頻頻率下進(jìn)入鋼芯的薄疊層內(nèi)的滲透深度使得渦電 流損耗是少于室溫下的數(shù)量級(jí)。設(shè)計(jì)6.超高壓DC飽和FCL
在前面圖示中顯示的特定設(shè)計(jì)可能不是特別地適合超高壓工作狀態(tài)。具體地，在 這些圖中兩個(gè)不同相位線圈近距離接近。當(dāng)然，鐵芯的布置可以被重新構(gòu)造成對(duì)于每個(gè)具 體應(yīng)用適于足印限制或其它物理或技術(shù)限制。現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖6，顯示了用于超高壓FCL的一個(gè)設(shè)計(jì)80的剖視圖。在裝置80中，每 一對(duì)芯體管柱81和每一對(duì)AC相位線圈82彼此放置在最大距離處。值得注意的是，這里描 述的每個(gè)設(shè)計(jì)變化(即，在圖1至圖5中顯示的)也可以應(yīng)用到圖6中描述的超高壓設(shè)計(jì)。 每一個(gè)具有其經(jīng)濟(jì)和技術(shù)設(shè)計(jì)上的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。例如，圖6中顯示的裝置80可以是超導(dǎo)的并且容納在低溫保持器中，并且所述低 溫保持器填充有低溫液體。在另一個(gè)改進(jìn)的實(shí)施例中，F(xiàn)CL容器的平衡可以另外地填充有電介質(zhì)氣體。在另 一個(gè)改進(jìn)的實(shí)施例中，F(xiàn)CL殼體可以是填充有低溫液體電介質(zhì)或氣體(例如，氮?dú)?、氖氣、?氦氣)的真空絕緣低溫保持器，和浸沒(méi)在低溫介質(zhì)的完全FCL。在另一個(gè)實(shí)施例中，AC相位 線圈是可另外超導(dǎo)。在可選的裝置中，低溫冷卻器可以相對(duì)FCL遠(yuǎn)距離放置。例如，在這種裝置中，氮 氣(或其它)輸送管道可以連接到FCL的頂部，并且氣體可被重新凝結(jié)成具有如圖所示的 類似低溫冷卻器的遠(yuǎn)距離箱中的低溫液體。所述箱可以給低溫保持器/容器連續(xù)補(bǔ)給液體 致冷劑。設(shè)計(jì)7再循環(huán)氣體冷卻高壓和超高壓故障限流器增強(qiáng)的氦氣冷卻高壓或超導(dǎo)電壓FCL的設(shè)計(jì)由圖7中的附圖標(biāo)記90表示。保持超導(dǎo)線圈的容器91可以由諸如不銹鋼、塑料、或玻璃纖維強(qiáng)化塑料的適當(dāng)材 料制成。繞超導(dǎo)線圈纏繞的管92含有冷卻介質(zhì)并與超導(dǎo)線圈進(jìn)行良好的熱接觸，并且可以 由銅或能夠與超導(dǎo)線圈進(jìn)行良好熱接觸的其它材料制成。在從超導(dǎo)線圈94到冷再循環(huán)流 體92發(fā)生熱傳遞。再循環(huán)流體92可以是任何合適的低溫液體或氣體，但此設(shè)計(jì)特別地適于20開氏 溫度氦氣、30開氏溫度氖氣、或者77K液態(tài)氮?dú)?。流體經(jīng)真空絕緣軟管95，96被供給。保持 絕緣流體的整個(gè)容器97和包括超導(dǎo)線圈的容器填充如前所述的有電介質(zhì)。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)在于包括FCL線圈的低溫保持器只需是一個(gè)單壁真空容器，這簡(jiǎn)化了 FCL的整體設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)特別地適用于全塑料低溫保持器，因?yàn)榈蜏乇３制鞅旧頃?huì)在高壓AC相位線圈和低壓超導(dǎo)線圈之間形成額外的電應(yīng)力絕緣屏障，因此這簡(jiǎn)化了整個(gè)裝置的靜電設(shè) 計(jì)。這種相較于低溫保持器由不銹鋼制造的情況能夠得到更緊湊的高壓設(shè)計(jì)。應(yīng)該認(rèn)識(shí)的是先前優(yōu)選實(shí)施例中的元件和特征(包括圖1-6)可以應(yīng)用到這個(gè)設(shè) 計(jì)中。例如，AC相位線圈可以是超導(dǎo)的并且電介質(zhì)可以是諸如前面所述的低溫液體。具體 地，當(dāng)需要圖7中設(shè)計(jì)的超高壓版本時(shí)，設(shè)計(jì)6 (圖6)中芯體的布置是被期待的?？傊?，通過(guò)采用遠(yuǎn)程液化方法，冗余和維護(hù)可能更易于實(shí)現(xiàn)。例如，如果采用兩個(gè) 低溫冷卻器和兩個(gè)儲(chǔ)存箱，并且如果所述低溫冷卻器和所述儲(chǔ)存箱被定位成遠(yuǎn)離FCL，則可 以對(duì)一個(gè)低溫冷卻器執(zhí)行維護(hù)，而另一個(gè)繼續(xù)工作。按照這種方法，在低溫冷卻器維護(hù)或者 修理活動(dòng)期間，F(xiàn)CL能夠保持是電路通的，和能發(fā)揮作用/可操作的，并且如果這種方法被 采用，不需要轉(zhuǎn)換FCL。在優(yōu)選實(shí)施例中，低溫保持器可以由包括不銹鋼、玻璃纖維強(qiáng)化塑料、G10、Gll或 者其它聚合材料的許多材料構(gòu)造而成。另外，需要時(shí)，這些材料可以被利用用于電真空饋通 配件和在低溫保持器頂部的真空配件?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖8，顯示了用于138kV三相設(shè)計(jì)的模擬結(jié)果。模擬涉及圖1的裝置，并 且包括如下設(shè)計(jì)參數(shù)·每個(gè)AC相位線圈上的匝數(shù)(η) = 130匝·每個(gè)DC飽和線圈上的匝數(shù)(N) = 8000匝· DC線圈中的偏電流(I) = 100安培·在芯體管柱和軛中的鋼的橫截面面積(A) = 0. ISm2 芯體窗尺寸=1. Im寬X 2. 2m高使用的電路積分假設(shè)1)頻率=60. OHz2)源阻抗=1. 000+7. 540J 歐姆3)負(fù)載阻抗，定態(tài)，20. 00+15. 08J歐姆4)故障阻抗=0. 8歐姆(僅限電阻)第一曲線101顯示產(chǎn)生的故障電流，其中不存在FCL，而第二曲線102顯示故障電 流，其中存在FCL?？梢詮哪M中看出，設(shè)計(jì)作為故障限流器有效地工作。應(yīng)該認(rèn)識(shí)的是此處呈現(xiàn)的設(shè)計(jì)包括在現(xiàn)有技術(shù)中所述的與DC飽和故障限流器有 關(guān)的實(shí)際故障限流器的所有優(yōu)勢(shì)。具體地，這些包括由于故障限流器的高滲透性芯體的飽 和狀態(tài)的芯體耗的低耐性、低終端阻抗[例如授予Darmarm等人的美國(guó)專利7193825]，設(shè) 計(jì)的簡(jiǎn)化緣于主要結(jié)構(gòu)采用變壓器和電抗器制造者公知的制作技術(shù)，如果采用飽和元件的 超導(dǎo)線圈，那么此處呈現(xiàn)的設(shè)計(jì)展示相對(duì)于AC超導(dǎo)FCL的低AC損耗，原因在于線圈只攜載 DC電流，低溫容器設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)化緣于超導(dǎo)線圈處于低壓下，并且不受制于AC線路的主相位電 壓，超導(dǎo)元件的機(jī)械支撐的簡(jiǎn)化緣于AC線路故障電流沒(méi)有通過(guò)超導(dǎo)線圈攜載，并且低溫冷 卻和超導(dǎo)線圈的安全程序的簡(jiǎn)化緣于AC線路故障能量堆存在冷卻介質(zhì)中。前面描述了本發(fā)明的優(yōu)選特征。在不偏離本發(fā)明的保護(hù)范圍情況下，可以對(duì)所述 實(shí)施例作出對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的修改。
權(quán)利要求
一種被設(shè)計(jì)成用于連接到中壓、高壓、或超高壓變電站或諸如發(fā)電站的其它高壓源的故障限流器，所述故障限流器包括鐵磁回路回路，所述鐵磁回路由鐵磁材料形成，并且包括至少第一管柱、第二管柱和第三管柱；第一輸入相位線圈，所述第一輸入相位線圈繞所述第一管柱纏繞；第二輸出相位線圈，所述第二輸出相位線圈繞所述第三管柱纏繞；磁飽和機(jī)構(gòu)，所述磁飽和機(jī)構(gòu)包圍管柱，用于使所述鐵磁材料磁飽和；和容納容器，所述容納容器提供包圍所述鐵磁回路、所述第一輸入相位線圈和所述第二輸出相位線圈和所述飽和機(jī)構(gòu)的大致均勻的低電導(dǎo)率介質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的故障限流器，其中，所述低電導(dǎo)率介質(zhì)包括高于10-3毫巴的真空。
3.如權(quán)利要求1所述的故障限流器，其中，所述低電導(dǎo)率介質(zhì)包括諸如SF6、氮?dú)狻⒑铣?硅油、或植物油的電介質(zhì)。
4.如權(quán)利要求1所述的故障限流器，其中，所述介質(zhì)包括低溫液體或氣體。
5.如權(quán)利要求1所述的故障限流器，其中，所述磁飽和機(jī)構(gòu)包括超導(dǎo)DC線圈。
6.如權(quán)利要求5所述的故障限流器，其中，所述超導(dǎo)DC線圈支撐在低導(dǎo)熱材料的基座上。
7.如權(quán)利要求5所述的故障限流器，其中，所述飽和機(jī)構(gòu)包括位于低溫保持器內(nèi)的超 導(dǎo)線圈。
8.如權(quán)利要求4所述的故障限流器，其中，所述低溫保持器包括外絕熱層。
9.如權(quán)利要求7所述的故障限流器，其中，所述低溫保持器由塑料壁形成。
10.如任一前述權(quán)利要求所述的故障限流器，其中，所述相位線圈由銅繞組形成，所述 銅繞組相對(duì)于用于攜載預(yù)期電流的標(biāo)準(zhǔn)相位線圈具有擴(kuò)大的導(dǎo)體橫截面。
11.如任一前述權(quán)利要求所述的故障限流器，其中，所述飽和機(jī)構(gòu)包括機(jī)械保持支撐 件，所述機(jī)械保持支撐件由低導(dǎo)熱性材料形成。
12.如任一前述權(quán)利要求所述的故障限流器，其中，所述鐵磁材料包括疊層鋼芯。
13.如權(quán)利要求1所述的故障限流器，其中，所述直流線圈包括超導(dǎo)線圈，并且所述故 障限流器進(jìn)一步包括包圍所述超導(dǎo)線圈的封裝式超導(dǎo)冷卻器。
14.如任一前述權(quán)利要求所述的故障限流器，其中，所述相位線圈是超導(dǎo)線圈。
15.如任一前述權(quán)利要求所述的故障限流器，其中，所述故障限流器包括在分開的鐵磁 回路上的三個(gè)相位。
16.如任一前述權(quán)利要求所述的故障限流器，其中，電源電壓超過(guò)37kV。
17.如權(quán)利要求5所述的故障限流器，其中，所述超導(dǎo)DC線圈被包含低溫流體或氣體的 線圈包圍。
18.如權(quán)利要求17所述的故障限流器，其中，所述低溫流體或氣體從外部源供應(yīng)給所 述故障限流器。
19.如權(quán)利要求18所述的故障限流器，其中，具有用于所述流體或氣體的冗余供應(yīng)源。
20.一種被設(shè)計(jì)成用于操作高壓源的故障限流器，所述故障限流器包括鐵磁回路，所述鐵磁回路由鐵磁材料形成，并且包括至少第一管柱、第二管柱和第三管柱；第一輸入相位線圈，所述第一輸入相位線圈繞所述第一管柱纏繞； 第二輸出相位線圈，所述第二輸出相位線圈繞所述第三管柱纏繞； 直流線圈，所述直流線圈繞所述第二管柱纏繞，用于在正常使用期間使所述鐵磁回路 飽和；和真空容器，所述真空容器包圍所述鐵磁回路，并將所述鐵磁回路保持在真空中。
21.如權(quán)利要求20所述的故障限流器，其中，所述直流線圈包括超導(dǎo)線圈，并且所述故 障限流器進(jìn)一步包括包圍所述超導(dǎo)線圈的封裝式超導(dǎo)冷卻器。
22.—種大致如本文參照在附圖和/或示例中所述的本發(fā)明的實(shí)施例中的任一個(gè)所述 故障限流器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種被設(shè)計(jì)成用于連接到中壓、高壓、或超高壓變電站或諸如發(fā)電站的其它高壓源的故障限流器，所述故障限流器包括鐵磁回路，所述鐵磁回路由鐵磁材料形成，并且包括至少第一管柱、第二管柱和第三管柱；第一輸入相位線圈，所述第一輸入相位線圈繞第一管柱纏繞；第二輸出相位線圈，所述第二輸出相位線圈繞第三管柱纏繞；磁飽和機(jī)構(gòu)，所述磁飽和機(jī)構(gòu)包圍管柱，用于使鐵磁材料在磁性方面飽和；和容納容器，所述容納容器提供包圍鐵磁材料、第一輸入相位線圈和第二輸出相位線圈和飽和機(jī)構(gòu)的大致均勻的低電導(dǎo)率介質(zhì)。
文檔編號(hào)H01H73/00GK101842865SQ200880114370
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2008年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月1日
發(fā)明者弗朗西斯·安東尼·德?tīng)柭?申請(qǐng)人:全能智電力股份有限公司