一種h橋超導(dǎo)阻感型限流器的制造方法
【專利摘要】一種H橋超導(dǎo)阻感型限流器，由一個或多個H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊串聯(lián)或并聯(lián)或串并聯(lián)組成。每個H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊由4個超導(dǎo)阻感限流單元串并聯(lián)構(gòu)成，4個限流器單元分別安裝在H橋的4個橋臂上，電流互感器安裝在H橋的連接中線上。4個限流單元包括L11柱內(nèi)線圈和外線圈、L12柱內(nèi)線圈和外線圈，L21柱內(nèi)線圈和外線圈、L22柱內(nèi)線圈和外線圈，L31柱內(nèi)線圈和外線圈、L32柱內(nèi)線圈和外線圈，L41柱內(nèi)線圈和外線圈、L42柱內(nèi)線圈和外線圈，各柱內(nèi)外線圈匝數(shù)相同，繞向相反。H橋臂的某個超導(dǎo)阻感限流單元出現(xiàn)故障時，通過互感器檢測H橋連接中線的電流，實(shí)現(xiàn)對超導(dǎo)阻感型限流器的故障診斷和保護(hù)。
【專利說明】一種H橋超導(dǎo)阻感型限流器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于短路故障限流的H橋超導(dǎo)阻感型限流器。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會對電力的需求不斷增加，帶動了電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，單機(jī)容量和發(fā)電廠容量、變電所容量、城市和工業(yè)中心負(fù)荷不斷增加，就使得電力系統(tǒng)之間互聯(lián)，各級電網(wǎng)中的短路電流水平不斷提高。盡管如此，一般的做法仍然是采用斷路器對故障線路進(jìn)行開斷，一方面保護(hù)電力設(shè)備，另一方面也避免由于母線電壓過低而對用戶造成不利影響。隨著短路電流水平的不斷提高，就需要不斷提高斷路器的開斷容量。然而，進(jìn)一步提高斷路器的開斷容量，不僅在技術(shù)上已經(jīng)越來越困難，而且造價也將大幅度提高。此外，斷路器不能直接并聯(lián)使用。因此，電網(wǎng)故障短路電流的開斷容量不足已經(jīng)越來越成為限制電網(wǎng)發(fā)展的重要瓶頸問題。
[0003]考慮到斷路器的開斷容量不足，近幾年來，多種限制電網(wǎng)短路電流的方法也開始被關(guān)注和應(yīng)用。限制電網(wǎng)短路電流的方法主要有:(I)提高電網(wǎng)電壓；(2)解開電網(wǎng)連接，包括斷開一些輸電線路或雙母線間的連接。在出現(xiàn)短路故障時，可以關(guān)合備用斷路器保障供電；⑶提高電力變壓器短路阻抗；⑷裝設(shè)限流電抗器；(5)裝設(shè)故障電流限制器。然而，提高電網(wǎng)電壓等級的成本太高；解開電網(wǎng)連接的方法，會導(dǎo)致電網(wǎng)的供電可靠性大大降低；采用高阻抗變壓器或限流電抗器是目前限制短路電流最簡單也是最成熟的方案，但需增加系統(tǒng)無功且不利于電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定。為了消除限流電抗器的缺點(diǎn)，可采用在電網(wǎng)中裝設(shè)故障電流限制器這一解決方案。故障電流限制器在正常條件下阻抗很小，在短路故障時阻抗變大而限流。當(dāng)前比較成熟的故障限流器技術(shù)主要有串聯(lián)限流電抗器、串聯(lián)諧振型故障電流限制器、可控串補(bǔ)故障電流限制器等，而處于研究階段的故障限流器技術(shù)主要是應(yīng)用新材料實(shí)現(xiàn)的限流技術(shù)，包括超導(dǎo)限流器、PTC熱敏電阻限流器和固態(tài)限流器。
[0004]在當(dāng)前的超導(dǎo)限流器技術(shù)中，超導(dǎo)電阻型限流器得到了很大關(guān)注。在系統(tǒng)正常運(yùn)行時，超導(dǎo)電阻型限流器呈現(xiàn)無阻抗?fàn)顟B(tài)，對電網(wǎng)沒有任何影響，在故障發(fā)生時，高溫超導(dǎo)體失超而呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)進(jìn)行限流。超導(dǎo)電阻型限流器在制作時，通常是利用單根或多根超導(dǎo)帶制作成無感餅式線圈模塊，然后多個無感餅式線圈模塊通過串并聯(lián)形成限流器° 論文(Development of resistive fault current limiters based on YBCOcoated conductors,IEEE Transact1ns on Applied Superconductivity,vol.19，n0.3,PP.1950-1955)采用了單導(dǎo)線中部回旋的八卦型結(jié)構(gòu)制作超導(dǎo)無感電阻，中國發(fā)明專利201210057470.2采用了雙導(dǎo)線同繞端部焊接的結(jié)構(gòu)制作超導(dǎo)無感電阻。餅式結(jié)構(gòu)超導(dǎo)電阻型限流器的缺點(diǎn)是單餅端口電壓高，因此難以制作成大餅，需要多個小餅串聯(lián)才能構(gòu)造成能承受高電壓的限流器，從而增加了接頭數(shù)量。超導(dǎo)電阻型限流器還可構(gòu)造成圓筒式結(jié)構(gòu)，論文(An analysis and short circuit test of var1us types of B1-2223 bifilarwinding fault current limiting module, IEEE Transact1ns on Applied Superconductivity，2006，vol.16，n0.2，pp.703-706)米用雙帶沿徑向疊繞方式構(gòu)造了圓筒式無感電阻線圈，中國發(fā)明專利201210057511.8采用雙帶沿軸向并繞方式構(gòu)造了圓筒式無感電阻線圈。但是徑向和軸向并繞的圓筒式無感線圈均存在端口電壓過高等問題，難以做成大筒。目前的超導(dǎo)電阻型限流器，通常采用多個超導(dǎo)無感限流單元串并聯(lián)構(gòu)造，主要存在以下問題:(I)超導(dǎo)無感限流單元的電流和電壓分配依賴于超導(dǎo)帶材的均勻性和接頭電阻的大小，存在很多不可控因素，增加了大型超導(dǎo)限流器制作的技術(shù)難度；(2)并聯(lián)超導(dǎo)無感限流單元之間缺乏內(nèi)部故障抑制機(jī)制，如果一個超導(dǎo)無感限流單元出現(xiàn)故障，將會發(fā)生連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致整個并聯(lián)組件破壞。(3)由多個超導(dǎo)無感限流單元組成的超導(dǎo)限流組件缺乏相關(guān)的故障診斷和保護(hù)方法，超導(dǎo)無感限流單元出現(xiàn)故障在低溫環(huán)境下難以檢測，對每個超導(dǎo)限流線圈單元的電流均進(jìn)行檢測也存在諸多技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的問題。中國發(fā)明專利200710168717.7提出了一種無感耦合并聯(lián)電感限流器，但是沒有給出具體的線圈結(jié)構(gòu)和接線方式，也沒有分析多組線圈串并聯(lián)的均壓均流機(jī)制及相關(guān)的故障診斷和保護(hù)方法，中國發(fā)明專利201410116959.1采用的多柱組合超導(dǎo)阻感型限流器，盡管可以解決超導(dǎo)限流單元的均壓均流和內(nèi)部故障抑制問題，并能夠進(jìn)行離線診斷，但是并沒有考慮大型超導(dǎo)限流器的構(gòu)造問題及相應(yīng)的在線故障診斷和保護(hù)方法。
[0005]現(xiàn)有采用無感線圈限流單元構(gòu)造的高溫超導(dǎo)限流器存在均壓均流對超導(dǎo)帶材均勻性依賴性過高、缺乏故障抑制機(jī)制以及相關(guān)的故障診斷和保護(hù)方法，現(xiàn)有多柱組合超導(dǎo)阻感型限流器在制作大型超導(dǎo)限流器時難以進(jìn)行在線故障診斷和保護(hù)，應(yīng)用時存在很多隱串
■/Q1、O


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有高溫超導(dǎo)限流器均壓均流對超導(dǎo)帶材均勻性依賴性過高、缺乏故障抑制機(jī)制以及相關(guān)的故障診斷和保護(hù)方法的缺點(diǎn)，提出一種H橋超導(dǎo)阻感型限流器及故障診斷方法。本發(fā)明采用超導(dǎo)線圈的電阻和漏感共同限流，在穩(wěn)態(tài)時，限流器的電阻為零，電感很小，在突發(fā)短路時，超導(dǎo)限流單元的漏感可限制故障電流的上升速率，同時超導(dǎo)線圈快速失超、電阻增加，進(jìn)一步限制故障電流。根據(jù)線路參數(shù)和電流限制的需要，超導(dǎo)阻感限流單元的電阻和漏感可靈活設(shè)計(jì)。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明H橋超導(dǎo)阻感型限流器采用以下技術(shù)方案:
[0008]超導(dǎo)阻感型限流器由一個或多個H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊串聯(lián)或并聯(lián)或串并聯(lián)組成。每一個H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊由4個超導(dǎo)阻感限流單元串并聯(lián)構(gòu)成，4個超導(dǎo)阻感限流單元分別安裝在H橋的4個橋臂上。電流互感器安裝在H橋的連接中線上。H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊及電流互感器均安裝在低溫杜瓦內(nèi)部。
[0009]構(gòu)成H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊的第一超導(dǎo)阻感限流單元由Lll柱內(nèi)線圈和外線圈、L12柱內(nèi)線圈和外線圈組成；第二超導(dǎo)阻感限流單元由L21柱內(nèi)線圈和外線圈、L22柱內(nèi)線圈和外線圈組成；第三超導(dǎo)阻感限流單元RL3由L31柱內(nèi)線圈和外線圈、L32柱內(nèi)線圈和外線圈組成；第四超導(dǎo)阻感限流單元由L41柱內(nèi)線圈和外線圈、L42柱內(nèi)線圈和外線圈組成。Lll柱內(nèi)線圈和L12柱外線圈串聯(lián)連接，L12柱內(nèi)線圈和Lll柱外線圈串聯(lián)連接，形成第一超導(dǎo)阻感限流單元的兩個支路；L21柱內(nèi)線圈和L22柱外線圈串聯(lián)連接，L22柱內(nèi)線圈和L21柱外線圈串聯(lián)連接，形成第二超導(dǎo)阻感限流單元的兩個支路；L31柱內(nèi)線圈和L32柱外線圈串聯(lián)連接，L32柱內(nèi)線圈和L31柱外線圈串聯(lián)連接，形成第三超導(dǎo)阻感限流單元的兩個支路；L41柱內(nèi)線圈和L42柱外線圈串聯(lián)連接，L42柱內(nèi)線圈和L41柱外線圈串聯(lián)連接，形成第四超導(dǎo)阻感限流單元的兩個支路。各柱的內(nèi)線圈和外線圈匝數(shù)相同，繞向相反。Lll柱線圈的接線端子分別為內(nèi)線圈輸入端、內(nèi)線圈輸出端、外線圈輸入端和外線圈輸出端，內(nèi)線圈的輸入端子和輸出端子分別位于內(nèi)線圈的上下兩側(cè)，外線圈的輸入端子和輸出端子分別位于外線圈的上下兩側(cè)。L12柱線圈的接線端子分別為內(nèi)線圈輸入端，內(nèi)線圈輸出端、外線圈輸入端和外線圈輸出端，內(nèi)線圈的輸入端子和輸出端子分別位于內(nèi)線圈的上下兩側(cè)，外線圈的輸入端子和輸出端子分別位于外線圈的上下兩側(cè)。L21柱線圈的接線端子分別為內(nèi)線圈輸入端，內(nèi)線圈輸出端、夕卜線圈輸入端和外線圈輸出端，內(nèi)線圈的輸入端子和輸出端子分別位于內(nèi)線圈的上下兩側(cè)，外線圈的輸入端子和輸出端子分別位于外線圈的上下兩側(cè)。L22柱線圈的接線端子分別為內(nèi)線圈輸入端，內(nèi)線圈輸出端、外線圈輸入端和外線圈輸出端，內(nèi)線圈的輸入端子和輸出端子分別位于內(nèi)線圈的上下兩側(cè)，外線圈的輸入端子和輸出端子分別位于外線圈的上下兩側(cè)。L31柱線圈的接線端子分別為內(nèi)線圈輸入端，內(nèi)線圈輸出端、夕卜線圈輸入端和外線圈輸出端，內(nèi)線圈的輸入端子和輸出端子分別位于內(nèi)線圈的上下兩側(cè)，外線圈的輸入端子和輸出端子分別位于外線圈的上下兩側(cè)；L32柱線圈的接線端子分別為內(nèi)線圈輸入端，內(nèi)線圈輸出端、夕卜線圈輸入端和外線圈輸出端，內(nèi)線圈的輸入端子和輸出端子分別位于內(nèi)線圈的上下兩側(cè)，外線圈的輸入端子和輸出端子分別位于外線圈的上下兩側(cè)。
[0010]第一超導(dǎo)阻感限流單元采用如下連接方式:L11柱的內(nèi)線圈輸入端、L12柱的內(nèi)線圈輸入端短接，作為第一超導(dǎo)阻感限流單元的輸入端，Lll柱的內(nèi)線圈輸出端和L12柱的外線圈輸入端連接，L12柱的內(nèi)線圈輸出端和Lll柱的外線圈輸入端連接，Lll柱的外線圈輸出端、L12柱的外線圈輸出端短接，作為第一超導(dǎo)阻感限流單元的輸出端。第二超導(dǎo)阻感限流單元采用如下連接方式:L21柱的內(nèi)線圈輸入端、L22柱的內(nèi)線圈輸入端短接，作為第二超導(dǎo)阻感限流單元的輸入端，L21柱的內(nèi)線圈輸出端和L22柱的外線圈輸入端連接，L22柱的內(nèi)線圈輸出端和L21柱的外線圈輸入端連接，L21柱的外線圈輸出端、L22柱的外線圈輸出端短接，作為第二超導(dǎo)阻感限流單元的輸出端。所述的第三超導(dǎo)阻感限流單元采用如下連接方式:L31柱的內(nèi)線圈輸入端、L32柱的內(nèi)線圈輸入端短接，作為第三超導(dǎo)阻感限流單元的輸入端，L31柱的內(nèi)線圈輸出端和L32柱的外線圈輸入端連接，L32柱的內(nèi)線圈輸出端和L31柱的外線圈輸入端連接，L31柱的外線圈輸出端、L32柱的外線圈輸出端短接，作為第三超導(dǎo)阻感限流單元的輸出端；所述的第四超導(dǎo)阻感限流單元采用如下連接方式:L41柱的內(nèi)線圈輸入端、L42柱的內(nèi)線圈輸入端短接，作為第四超導(dǎo)阻感限流單元的輸入端，L41柱的內(nèi)線圈輸出端和L42柱的外線圈輸入端連接，L42柱的內(nèi)線圈輸出端和L41柱的外線圈輸入端連接，L41柱的外線圈輸出端、L42柱的外線圈輸出端短接，作為第四超導(dǎo)阻感限流單元的輸出端。
[0011]H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊采用如下連接方式:第一超導(dǎo)阻感限流單元的輸入端與第二超導(dǎo)阻感限流單元的輸入端相連接，作為H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊的輸入端，第三超導(dǎo)阻感限流單元的輸出端與第四超導(dǎo)阻感限流單元的輸出端相連接，作為H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊的輸出端。第一超導(dǎo)阻感限流單元的輸出端與第三超導(dǎo)阻感限流單元的輸入端相連接，第二超導(dǎo)阻感限流單元的輸出端與第四超導(dǎo)阻感限流單元的輸入端相連接，第三超導(dǎo)阻感限流單元的輸入端和第四超導(dǎo)阻感限流單元的輸入端相連接作為H橋的連接中線。H橋臂上的某個超導(dǎo)阻感限流單元出現(xiàn)故障時，可通過電流互感器檢測H橋連接中線的電流，從而實(shí)現(xiàn)對超導(dǎo)阻感型限流器的故障診斷和保護(hù)。
[0012]超導(dǎo)阻感型限流單元采用不銹鋼基底的YBCO超導(dǎo)帶材繞制；低溫杜瓦Dewar采用帶真空夾層的不銹鋼材料制作；電流互感器采用耐77K及77K以下溫度的低溫型電流互感器。
[0013]本發(fā)明具有以下主要優(yōu)點(diǎn):
[0014]I)本發(fā)明可用于構(gòu)造大容量的超導(dǎo)限流器。采用多個H橋型超導(dǎo)限流器模塊的串聯(lián)和并聯(lián)，并能實(shí)現(xiàn)各支路電流的均勻分配，從而降低了大型超導(dǎo)限流器制作的技術(shù)難度和成本，更有市場競爭力。
[0015]2)本發(fā)明構(gòu)造的超導(dǎo)阻感型限流器，可以實(shí)現(xiàn)對各個超導(dǎo)限流單元的實(shí)時檢測，當(dāng)互感器中電流突然增加時，則可推斷出該H橋超導(dǎo)限流模塊的某個超導(dǎo)單元出現(xiàn)故障，超導(dǎo)限流器需要退出運(yùn)行，并進(jìn)行檢修，防止故障進(jìn)一步擴(kuò)展。另外，本發(fā)明超導(dǎo)限流器組件從原理上還可抑制并聯(lián)超導(dǎo)限流單元的破壞出現(xiàn)連鎖反應(yīng)，超導(dǎo)限流單元的一個支路出現(xiàn)故障時，由于另一個支路迅速呈現(xiàn)感性抑制電流上升，從而屏蔽該支路的故障。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明具體實(shí)施例1單個H橋超導(dǎo)阻感型限流器的等效電路圖；
[0017]圖2為本發(fā)明具體實(shí)施例1單個H橋超導(dǎo)阻感型限流器的線圈結(jié)構(gòu)和接線方式圖；
[0018]圖3為本發(fā)明具體實(shí)施例2雙H橋并聯(lián)結(jié)構(gòu)超導(dǎo)阻感型限流器的等效電路圖；
[0019]圖4為本發(fā)明具體實(shí)施例3雙H橋串聯(lián)結(jié)構(gòu)超導(dǎo)阻感型限流器的等效電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0021]本發(fā)明提出了應(yīng)用于限流器領(lǐng)域的H橋超導(dǎo)阻感型限流器。
[0022]圖1所示為本發(fā)明具體實(shí)施例1單個H橋超導(dǎo)阻感型限流器的等效電路。如圖1所示，超導(dǎo)阻感型限流器由一個H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊組成。該H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊由4個超導(dǎo)阻感限流單元RL1、RL2、RL3和RL4串并聯(lián)構(gòu)成。4個超導(dǎo)阻感限流單元分別安裝在H橋的4個橋臂上。電流互感器TA安裝在H橋的連接中線上。H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊及電流互感器TA均安裝在低溫杜瓦Dewar內(nèi)部。
[0023]構(gòu)成H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊的第一超導(dǎo)阻感限流單元RLl由Lll柱內(nèi)線圈Lllin和外線圈Lllout、L12柱內(nèi)線圈L12in和外線圈L12out組成；第二超導(dǎo)阻感限流單元RL2由L21柱內(nèi)線圈L21in和外線圈L21out、L22柱內(nèi)線圈L22in和外線圈L22out組成；第三超導(dǎo)阻感限流單元RL3由L31柱內(nèi)線圈L31in和外線圈L31out、L32柱內(nèi)線圈L32in和外線圈L32out組成；第四超導(dǎo)阻感限流單元由L41柱內(nèi)線圈L41in和外線圈L41out、L42柱內(nèi)線圈L42in和外線圈L42out組成。Lll柱內(nèi)線圈Lllin和L12柱外線圈L12out串聯(lián)連接，L12柱內(nèi)線圈L12in和Lll柱外線圈Lllout串聯(lián)連接,形成第一超導(dǎo)阻感限流單元的兩個支路。L21柱內(nèi)線圈L21in和L22柱外線圈L22out串聯(lián)連接，L22柱內(nèi)線圈L22in和L21柱外線圈L21out串聯(lián)連接，形成第二超導(dǎo)阻感限流單元的兩個支路。L31柱內(nèi)線圈L31in和L32柱外線圈L32out串聯(lián)連接，L32柱內(nèi)線圈L32in和L31柱外線圈L31out串聯(lián)連接，形成第三超導(dǎo)阻感限流單元的兩個支路。L41柱內(nèi)線圈L41in和L42柱外線圈L42out串聯(lián)連接，L42柱內(nèi)線圈L42in和L41柱外線圈L41out串聯(lián)連接，形成第四超導(dǎo)阻感限流單元的兩個支路；各柱的內(nèi)線圈和外線圈的匝數(shù)相同，繞向相反。
[0024]圖2所示為本發(fā)明具體實(shí)施例1單個H橋超導(dǎo)阻感型限流器的線圈結(jié)構(gòu)和接線方式。如圖2所示，Lll柱線圈的接線端子分別為內(nèi)線圈輸入端Llla，內(nèi)線圈輸出端Lllb、外線圈輸入端Lllc和外線圈輸出端Llld,內(nèi)線圈的輸入端子和輸出端子分別位于內(nèi)線圈的上下兩側(cè)，外線圈的輸入端子和輸出端子分別位于外線圈的上下兩側(cè)山12柱線圈的接線端子分別為內(nèi)線圈輸入端L12a,內(nèi)線圈輸出端L12b、外線圈輸入端L12c和外線圈輸出端L12d，內(nèi)線圈輸入端子L12a和內(nèi)線圈輸出端子L12b分別位于內(nèi)線圈的上下兩側(cè)，外線圈的輸入端子L12c和外線圈輸出端子L12d分別位于外線圈的上下兩側(cè)；L21柱線圈的接線端子分別為內(nèi)線圈輸入端L21a,內(nèi)線圈輸出端L21b、夕卜線圈輸入端L21c和外線圈輸出端L21d，內(nèi)線圈的輸入端子L21a和內(nèi)線圈輸出端子L21b分別位于內(nèi)線圈的上下兩側(cè)，外線圈的輸入端子L21c和外線圈輸出端子L21ad分別位于外線圈的上下兩側(cè)；L22柱線圈的接線端子分別為內(nèi)線圈輸入端L22a,內(nèi)線圈輸出端L22b、夕卜線圈輸入端L22c和外線圈輸出端L22d，輸入端子和輸出端子分別位于線圈的上下兩側(cè)；L31柱線圈的接線端子分別為內(nèi)線圈輸入端L31a,內(nèi)線圈輸出端L31b、夕卜線圈輸入端L31c和外線圈輸出端L31d,內(nèi)線圈的輸入端子L22a和內(nèi)線圈輸出端子L22b分別位于內(nèi)線圈的上下兩側(cè)，外線圈的輸入端子L22c和外線圈輸出端子L22d分別位于外線圈的上下兩側(cè)；L32柱線圈的接線端子分別為內(nèi)線圈輸入端L32a,內(nèi)線圈輸出端L32b、夕卜線圈輸入端L32c和外線圈輸出端L32d,內(nèi)線圈的輸入端子L32a和內(nèi)線圈輸出端子L32b分別位于內(nèi)線圈的上下兩側(cè)，外線圈的輸入端子L32c和外線圈輸出端子L32d分別位于外線圈的上下兩側(cè)；L41柱線圈的接線端子分別為內(nèi)線圈輸入端L41a,內(nèi)線圈輸出端L41b、夕卜線圈輸入端L41c和外線圈輸出端L41d,內(nèi)線圈輸入端子L41a和輸出端子L41b分別位于內(nèi)線圈的上下兩側(cè)，外線圈的輸入端子L41c和輸出端子L41d分別位于外線圈的上下兩側(cè)；L42柱線圈的接線端子分別為內(nèi)線圈輸入端L42a，內(nèi)線圈輸出端L42b、夕卜線圈輸入端L42c和外線圈輸出端L42d,內(nèi)線圈的輸入端子L42a和內(nèi)線圈輸出端子L42b分別位于內(nèi)線圈的上下兩側(cè)，外線圈的輸入端子L42c和輸出端子L42d分別位于外線圈的上下兩側(cè)。
[0025]第一超導(dǎo)阻感限流單元RLl采用如下連接方式:L11柱內(nèi)線圈輸入端Llla、L12柱內(nèi)線圈輸入端L12a短接,作為第一超導(dǎo)阻感限流單元RLl的輸入端；L11柱內(nèi)線圈輸出端Lllb和L12柱外線圈輸入端L12c連接，L12柱內(nèi)線圈輸出端L12b和Lll柱外線圈輸入端Lllc連接，Lll柱外線圈輸出端Llld、L12柱外線圈輸出端L12d短接，作為第一超導(dǎo)阻感限流單元RLl的輸出端。第二超導(dǎo)阻感限流單元RL2采用如下連接方式:L21柱內(nèi)線圈輸入端L21a、L22柱內(nèi)線圈輸入端L22a短接，作為第二超導(dǎo)阻感限流單元RL2的輸入端，L21柱內(nèi)線圈輸出端L21b和L22柱外線圈輸入端L22c連接，L22柱內(nèi)線圈輸出端L22b和L21柱外線圈輸入端L21c連接，L21柱外線圈輸出端L21d、L22柱外線圈輸出端L22d短接，作為第二超導(dǎo)阻感，限流單元RL2的輸出端。所述的第三超導(dǎo)阻感限流單元RL3采用如下連接方式:L31柱內(nèi)線圈輸入端L31a、L32柱內(nèi)線圈輸入端L32a短接，作為第三超導(dǎo)阻感限流單元RL3的輸入端，L31柱內(nèi)線圈輸出端L31b和L32柱外線圈輸入端L32c連接，L32柱內(nèi)線圈輸出端L32b和L31柱外線圈輸入端L31c連接，L31柱外線圈輸出端L31d、L32柱外線圈輸出端L32d短接，作為第三超導(dǎo)阻感限流單元RL3的輸出端。所述的第四超導(dǎo)阻感限流單元RL4采用如下連接方式:L41柱內(nèi)線圈輸入端L41a、L42柱內(nèi)線圈輸入端L42a短接，作為第四超導(dǎo)阻感限流單元RL4的輸入端，L41柱內(nèi)線圈輸出端L41b和L42柱外線圈輸入端L42c連接，L42柱內(nèi)線圈輸出端L42b和L41柱外線圈輸入端L41c連接，L41柱外線圈輸出端L41d、L42柱外線圈輸出端L42d短接，作為第四超導(dǎo)阻感限流單元RL4的輸出端。
[0026]H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊采用如下連接方式:第一超導(dǎo)阻感限流單元RLl的輸入端與第二超導(dǎo)阻感限流單元RL2的輸入端相連接，作為H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊的輸入端，第三超導(dǎo)阻感限流單元RL3的輸出端與第四超導(dǎo)阻感限流單元RL4的輸出端相連接，作為H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊的輸出端。第一超導(dǎo)阻感限流單元RLl的輸出端與第三超導(dǎo)阻感限流單元RL3的輸入端相連接，第二超導(dǎo)阻感限流單元RL2的輸出端與第四超導(dǎo)阻感限流單元RL4的輸入端相連接，第三超導(dǎo)阻感限流單元RL3的輸入端和第四超導(dǎo)阻感限流單元的輸入端相連接作為H橋的連接中線。H橋臂上的某個超導(dǎo)阻感限流單元出現(xiàn)故障時，可通過電流互感器TA檢測H橋連接中線的電流，從而實(shí)現(xiàn)對超導(dǎo)阻感型限流器的故障監(jiān)測。
[0027]圖3所示為本發(fā)明具體實(shí)施例2雙H橋并聯(lián)結(jié)構(gòu)超導(dǎo)阻感型限流器的等效電路。如圖3所示，超導(dǎo)阻感型限流器由兩個H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊并聯(lián)組成。第一 H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊由4個超導(dǎo)阻感限流單元RL1、RL2、RL3和RL4串并聯(lián)構(gòu)成。4個超導(dǎo)阻感限流單元分別安裝在H橋的4個橋臂上，第一電流互感器TAl安裝在第一 H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊H橋的連接中線上。第一 H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊及電流互感器TAl均安裝在低溫杜瓦Dewar內(nèi)部。
[0028]構(gòu)成第一 H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊的第一超導(dǎo)阻感限流單元RLl由Lll柱內(nèi)線圈Lllin和外線圈Lllout、L12柱內(nèi)線圈L12in和外線圈L12out組成；第二超導(dǎo)阻感限流單元RL2由L21柱內(nèi)線圈L21in和外線圈L21out、L22柱內(nèi)線圈L22in和外線圈L22out組成；第三超導(dǎo)阻感限流單元RL3由L31柱內(nèi)線圈L31in和外線圈L31out、L32柱內(nèi)線圈L32in和外線圈L32out組成；第四超導(dǎo)阻感限流單元由L41柱內(nèi)線圈L41in和外線圈L41out、L42柱內(nèi)線圈L42in和外線圈L42out組成。Lll柱內(nèi)線圈Lllin和L12柱外線圈L12out串聯(lián)連接，L12柱內(nèi)線圈L12in和Lll柱外線圈Lllout串聯(lián)連接,形成第一超導(dǎo)阻感限流單元的兩個支路。L21柱內(nèi)線圈L21in和L22柱外線圈L22out串聯(lián)連接，L22柱內(nèi)線圈L22in和L21柱外線圈L21out串聯(lián)連接，形成第二超導(dǎo)阻感限流單元的兩個支路。L31柱內(nèi)線圈L31in和L32柱外線圈L32out串聯(lián)連接，L32柱內(nèi)線圈L32in和L31柱外線圈L31out串聯(lián)連接，形成第三超導(dǎo)阻感限流單元的兩個支路。L41柱內(nèi)線圈L41in和L42柱外線圈L42out串聯(lián)連接，L42柱內(nèi)線圈L42in和L41柱外線圈L41out串聯(lián)連接，形成第四超導(dǎo)阻感限流單元的兩個支路。各柱的內(nèi)線圈和外線圈的匝數(shù)相同，繞向相反。
[0029]第二 H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊由4只超導(dǎo)阻感限流單元RL5、RL6、RL7和RL8串并聯(lián)構(gòu)成，限流單元分別安裝在H橋的4個臂上，第二電流互感器TA2安裝在第二 H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊的H橋的連接中線上。第二H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊及第二電流互感器也安裝在低溫杜瓦Dewar內(nèi)部。構(gòu)成第二 H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊的第五超導(dǎo)阻感限流單元RL5由L51柱內(nèi)線圈L51in和外線圈L51out、L52柱內(nèi)線圈L52in和外線圈L52out組成；第六超導(dǎo)阻感限流單元RL6由L61柱內(nèi)線圈L61in和外線圈L61out、L62柱內(nèi)線圈L62in和外線圈L62out組成；第七超導(dǎo)阻感限流單元RL7由L71柱內(nèi)線圈L71in和外線圈L71out、L72柱內(nèi)線圈L72in和外線圈L72out組成；第八超導(dǎo)阻感限流單元由L81柱內(nèi)線圈L81in和外線圈L81out、L82柱內(nèi)線圈L82in和外線圈L82out組成。L51柱內(nèi)線圈L51in和L52柱外線圈L52out串聯(lián)連接，L52柱內(nèi)線圈L52in和L51柱外線圈L51out串聯(lián)連接，形成第五超導(dǎo)阻感限流單元的兩個支路。L61柱內(nèi)線圈L61in和L62柱外線圈L62out串聯(lián)連接，L62柱內(nèi)線圈L62in和L61柱外線圈L61out串聯(lián)連接,形成第六超導(dǎo)阻感限流單元的兩個支路。L71柱內(nèi)線圈L71in和L72柱外線圈L72out串聯(lián)連接，L72柱內(nèi)線圈L72in和L71柱外線圈L71out串聯(lián)連接，形成第七超導(dǎo)阻感限流單元的兩個支路。L81柱內(nèi)線圈L81in和L82柱外線圈L82out串聯(lián)連接，L82柱內(nèi)線圈L82in和L81柱外線圈L81out串聯(lián)連接，形成第八超導(dǎo)阻感限流單元的兩個支路。各柱的內(nèi)線圈和外線圈的匝數(shù)相同，繞向相反。
[0030]第一 H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊和第二 H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊并聯(lián)連接。第一 H橋臂上的某個超導(dǎo)阻感限流單元出現(xiàn)故障時，可通過第一電流互感器TAl檢測第一 H橋連接中線的電流，從而實(shí)現(xiàn)對該H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊的故障監(jiān)測。第二 H橋臂上的某個超導(dǎo)阻感限流單元出現(xiàn)故障時，可通過第二電流互感器TA2檢測第二 H橋連接中線的電流，從而實(shí)現(xiàn)對該H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊的故障監(jiān)測。
[0031]圖4所示為本發(fā)明具體實(shí)施例3雙H橋串聯(lián)結(jié)構(gòu)超導(dǎo)阻感型限流器的等效電路。如圖4所示，超導(dǎo)阻感型限流器由兩個H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊串聯(lián)組成。與實(shí)施例2相同，第一 H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊由4個超導(dǎo)阻感限流單元RL1、RL2、RL3和RL4串并聯(lián)構(gòu)成，4個超導(dǎo)阻感限流單元分別安裝在H橋的4個橋臂上，第一電流互感器TAl安裝在第一 H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊的H橋的連接中線上。第二 H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊由4個超導(dǎo)阻感限流單元RL5、RL6、RL7和RL8串并聯(lián)構(gòu)成，4個超導(dǎo)阻感限流單元分別安裝在H橋的4個橋臂上，第二電流互感器TA2安裝在第二 H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊的H橋的連接中線上。H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊及電流互感器均安裝在低溫杜瓦Dewar內(nèi)部。第一H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊和第二 H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊串聯(lián)連接。第一 H橋臂上的某個超導(dǎo)阻感限流單元出現(xiàn)故障時，可通過第一電流互感器TAl檢測第一 H橋連接中線的電流，從而實(shí)現(xiàn)對該H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊的故障監(jiān)測。第二H橋臂上的某個超導(dǎo)阻感限流單元出現(xiàn)故障時，可通過第二電流互感器TA2檢測第二 H橋連接中線的電流，從而實(shí)現(xiàn)對該H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊的故障監(jiān)測。
[0032]雖然所述三個實(shí)施例討論了單H橋型、雙H橋并聯(lián)型和雙H橋串聯(lián)型的超導(dǎo)阻感型限流器，但應(yīng)理解，本發(fā)明提及的超導(dǎo)阻感型限流器不限于實(shí)施例中所述情形，因而在不背離本發(fā)明的技術(shù)原理的原則下，可做出各種改變和變形。如以上實(shí)施例中提及的H橋模塊可采用更多的串聯(lián)組數(shù)和并聯(lián)組數(shù)以實(shí)現(xiàn)更多超導(dǎo)帶的串并聯(lián)。另外，各柱的外線圈和內(nèi)線圈也可采用多層圓筒式結(jié)構(gòu)，層間留有散熱通道。
【權(quán)利要求】
1.一種H橋超導(dǎo)阻感型限流器，其特征在于，所述的H橋超導(dǎo)阻感型限流器由一個或多個H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊串聯(lián)或并聯(lián)或串并聯(lián)組成；一個H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊由4個超導(dǎo)阻感限流單元(RL1、RL2、RL3和RL4)串并聯(lián)構(gòu)成，4個超導(dǎo)阻感限流單元分別安裝在H橋的4個橋臂上，電流互感器(TA)安裝在H橋的連接中線上；H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊及電流互感器均安裝在低溫杜瓦(Dewar)內(nèi)部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的H橋超導(dǎo)阻感型限流器，其特征在于，構(gòu)成所述H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊的第一超導(dǎo)阻感限流單元(RLl)由Lll柱內(nèi)線圈(Lllin)和外線圈(Lllout)、L12柱內(nèi)線圈(L12in)和外線圈(L12out)組成；第二超導(dǎo)阻感限流單元(RL2)由L21柱內(nèi)線圈(L21in)和外線圈(L21out)、L22柱內(nèi)線圈(L22in)和外線圈(L22out)組成；第三超導(dǎo)阻感限流單元(RL3)由L31柱內(nèi)線圈(L31in)和外線圈(L31out)、L32柱內(nèi)線圈(L32in)和外線圈(L32out)組成；第四超導(dǎo)阻感限流單元由(L41)柱內(nèi)線圈(L41in)和外線圈(L41out)、L42柱內(nèi)線圈(L42in)和外線圈(L42out)組成；L11柱內(nèi)線圈(Lllin)和L12柱外線圈(L12out)串聯(lián)連接，L12柱內(nèi)線圈(L12in)和Lll柱外線圈(Lllout)串聯(lián)連接，形成第一超導(dǎo)阻感限流單元的兩個支路；L21柱內(nèi)線圈(L21in)和L22柱外線圈(L22out)串聯(lián)連接，L22柱內(nèi)線圈(L22in)和L21柱外線圈(L21out)串聯(lián)連接，形成第二超導(dǎo)阻感限流單元的兩個支路；L31柱內(nèi)線圈(L31in)和L32柱外線圈(L32out)串聯(lián)連接，L32柱內(nèi)線圈(L32in)和L31柱外線圈(L31out)串聯(lián)連接，形成第三超導(dǎo)阻感限流單元的兩個支路；L41柱內(nèi)線圈(L41in)和L42柱外線圈(L42out)串聯(lián)連接，L42柱內(nèi)線圈(L42in)和L41柱外線圈(L41out)串聯(lián)連接，形成第四超導(dǎo)阻感限流單元的兩個支路；各柱的內(nèi)線圈和外線圈的匝數(shù)相同，繞向相反山11柱線圈的接線端子分別為內(nèi)線圈輸入端(Llla)、內(nèi)線圈輸出端(Lllb)、外線圈輸入端(Lllc)和外線圈輸出端(Llld),內(nèi)線圈的輸入端子(Llla)和內(nèi)線圈輸出端子(Lllb)分別位于內(nèi)線圈的上下兩側(cè)，外線圈的輸入端子(Lllc)和外線圈輸出端子(Llld)分別位于外線圈的上下兩側(cè)；L12柱線圈的接線端子分別為內(nèi)線圈輸入端(L12a),內(nèi)線圈輸出端(L12b)、外線圈輸入端(L12c)和外線圈輸出端(L12d)，內(nèi)線圈的輸入端子(L12a)和內(nèi)線圈的輸出端子(L12b)分別位于內(nèi)線圈的上下兩側(cè)，外線圈的輸入端子(L12c)和外線圈輸出端子(L12d)分別位于外線圈的上下兩側(cè)；L21柱線圈的接線端子分別為內(nèi)線圈輸入端(L21a)，內(nèi)線圈輸出端(L21b)、外線圈輸入端(L21c)和外線圈輸出端(L21d),內(nèi)線圈輸入端子和內(nèi)線圈的輸出端子分別位于內(nèi)線圈的上下兩側(cè)，外線圈的輸入端子(L21c)和外線圈輸出端子(L21d)分別位于外線圈的上下兩側(cè)；L22柱線圈的接線端子分別為內(nèi)線圈輸入端(L22a)，內(nèi)線圈輸出端(L22b)、外線圈輸入端(L22c)和外線圈輸出端(L22d)，內(nèi)線圈的輸入端子(L22a)和內(nèi)線圈輸出端子(L22b)分別位于內(nèi)線圈的上下兩側(cè)，外線圈(L22c)的輸入端子和外線圈輸出端子(L22d)分別位于外線圈的上下兩側(cè)；L31柱線圈的接線端子分別為內(nèi)線圈輸入端(L31a)，內(nèi)線圈輸出端(L31b)、外線圈輸入端(L31c)和外線圈輸出端(L31d),內(nèi)線圈輸入端子(L31a)和輸出端子(L31b)分別位于內(nèi)線圈的上下兩側(cè)，外線圈的輸入端子(L31c)和輸出端子(L31d)分別位于外線圈的上下兩側(cè)；L32柱線圈的接線端子分別為內(nèi)線圈輸入端(L32a)，內(nèi)線圈輸出端(L32b)、外線圈輸入端(L32c)和外線圈輸出端(L32d),內(nèi)線圈的輸入端子(L32a)和內(nèi)線圈輸出端子(L32b)分別位于內(nèi)線圈的上下兩側(cè)，外線圈的輸入端子(L32c)和輸出端子(L32d)分別位于外線圈的上下兩側(cè)；L41柱線圈的接線端子分別為內(nèi)線圈輸入端(L41a)、內(nèi)線圈輸出端(L41b)、外線圈輸入端(L41c)和外線圈輸出端(L41d),內(nèi)線圈輸入端子(L41a)和輸出端子(L41b)分別位于內(nèi)線圈的上下兩側(cè)，外線圈的輸入端子(L41c)和輸出端子(L41d)分別位于外線圈的上下兩側(cè)；L42柱線圈的接線端子分別為內(nèi)線圈輸入端(L42a)、內(nèi)線圈輸出端(L42b)、外線圈輸入端(L42c)和外線圈輸出端(L42d),內(nèi)線圈的輸入端子(L42a)和內(nèi)線圈輸出端子(L42b)分別位于內(nèi)線圈的上下兩側(cè)，外線圈的輸入端子(L42c)和輸出端子(L42d)分別位于外線圈的上下兩側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的H橋超導(dǎo)阻感型限流器，其特征在于，所述的第一超導(dǎo)阻感限流單元(RLl)采用如下連接方式:L11柱內(nèi)線圈輸入端(Llla)、L12柱內(nèi)線圈輸入端(L12a)短接作為第一超導(dǎo)阻感限流單元的輸入端；L11柱內(nèi)線圈輸出端(Lllb)和L12柱外線圈輸入端(L12c)連接，L12柱內(nèi)線圈輸出端(L12b)和Lll柱外線圈輸入端(Lllc)連接，Lll柱外線圈輸出端(Llld)、L12柱外線圈輸出端(L12d)短接作為第一超導(dǎo)阻感限流單元的輸出端；所述的第二超導(dǎo)阻感限流單元(RL2)采用如下連接方式:L21柱內(nèi)線圈輸入端(L21a)、L22柱內(nèi)線圈輸入端(L22a)短接作為第二超導(dǎo)阻感限流單元的輸入端，L21柱內(nèi)線圈輸出端(L21b)和L22柱外線圈輸入端(L22c)連接，L22柱內(nèi)線圈輸出端(L22b)和L21柱外線圈輸入端(L21c)連接，L21柱外線圈輸出端(L21d)、L22柱外線圈輸出端(L22d)短接作為第二超導(dǎo)阻感限流單元的輸出端；所述的第三超導(dǎo)阻感限流單元(RL3)采用如下連接方式:L31柱內(nèi)線圈輸入端(L31a)、L32柱內(nèi)線圈輸入端(L32a)短接作為第三超導(dǎo)阻感限流單元的輸入端，L31柱內(nèi)線圈輸出端(L31b)和L32柱外線圈輸入端(L32c)連接，L32柱內(nèi)線圈輸出端(L32b)和L31柱外線圈輸入端(L31c)連接，L31柱外線圈輸出端(L31d)、L32柱外線圈輸出端(L32d)短接作為第三超導(dǎo)阻感限流單元的輸出端；所述的第四超導(dǎo)阻感限流單元(RL4)采用如下連接方式:L41柱內(nèi)線圈輸入端(L41a)、L42柱內(nèi)線圈輸入端(L42a)短接作為第四超導(dǎo)阻感限流單元的輸入端，L41柱內(nèi)線圈輸出端(L41b)和L42柱外線圈輸入端(L42c)連接，L42柱內(nèi)線圈輸出端(L42b)和L41柱外線圈輸入端(L41c)連接，L41柱外線圈輸出端(L41d)、L42柱外線圈輸出端(L42d)短接作為第四超導(dǎo)阻感限流單元的輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的H橋超導(dǎo)阻感型限流器，其特征在于，所述的H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊采用如下連接方式:第一超導(dǎo)阻感限流單元(RLl)的輸入端與第二超導(dǎo)阻感限流單元(RL2)的輸入端相連接作為H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊的輸入端，第三超導(dǎo)阻感限流單元(RL3)的輸出端與第四超導(dǎo)阻感限流單元(RL4)的輸出端相連接作為H橋超導(dǎo)阻感型限流器模塊的輸出端，第一超導(dǎo)阻感限流單元(RLl)的輸出端與第三超導(dǎo)阻感限流單元(RL3)的輸入端相連接，第二超導(dǎo)阻感限流單元(RL2)的輸出端與第四超導(dǎo)阻感限流單元(RL4)的輸入端相連接，第三超導(dǎo)阻感限流單元(RL3)的輸入端和第四超導(dǎo)阻感限流單元的輸入端相連接作為H橋的連接中線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的H橋超導(dǎo)阻感型限流器，其特征在于，所述的H橋超導(dǎo)阻感型限流器H橋臂上的某個超導(dǎo)阻感限流單元出現(xiàn)故障時，通過電流互感器(TA)檢測H橋連接中線的電流，實(shí)現(xiàn)對超導(dǎo)阻感型限流器的故障診斷和保護(hù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的H橋超導(dǎo)阻感型限流器，其特征在于所述的超導(dǎo)阻感型限流單元采用不銹鋼基底的YBCO超導(dǎo)帶材繞制；所述的低溫杜瓦(Dewar)采用帶有真空夾層的不銹鋼材料制作；所述的電流互感器采用耐77K及77K以下溫度的低溫型互感器。
【文檔編號】H02H9/02GK104134980SQ201410344584
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月18日
【發(fā)明者】邱清泉, 肖立業(yè), 張志豐, 靖立偉, 戴少濤, 張國民 申請人:中國科學(xué)院電工研究所