[发明专利]一种高温超导电阻型限流器用无感线圈

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于电阻型故障限流器的线圈，特别涉及高温超导电阻型故障限流器用无感双绕饼式线圈。

背景技术

当前，为了与国民经济快速发展、电网规模不断增大和互联程度不断提高相适应，我国电网正向超大规模方向发展。然而，我国电网的稳定性问题却变得日益严重，电网的安全性和可靠性正在承受巨大的压力，短路故障是危及电力系统安全、导致巨大经济损失的严重故障之一。基于第二代高温超导带材的电阻型高温超导限流器利用高温超导体的失超电阻限流，可以有效的解决上述问题，具有很好的应用与市场前景。这种限流器的核心结构是利用已经商业化生产的第二代高温超导带绕制的无感线圈，目前通用技术是利用单根超导带在中间位置回弯后双带并绕的无感饼式线圈，然后通过多个无感饼式线圈串并联组合而成。这种结构采用单根长带中间回弯，较多的采用“S”型或“U”型(IEEE Transactions on Applied Superconductivity，vol.19，no.3，2009，pp1950；EEE Transactions on Applied Superconductivity，vol.20，no.3，2010，pp1308；IEEE Transactions on Applied Superconductivity，vol.21，no.3，2011，pp1206)。首先，因为第二代高温超导带为脆性涂层陶瓷材料，必须大于一定的弯曲半径，上述结构决定了线圈结构复杂、机械加工难度大，易损坏高温超导带材，并且饼式线圈内直径大。其次，由于生产工艺的限制，单根超导带的长度越长售价越高，并且，生产商通常把短带有阻焊接为长带；这对电阻型限流器的应用危害非常大，该焊接点极容易在过电流情况下烧断。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的无感线圈结构复杂、内直径大、机械加工难度大、易损坏高温超导带材以及单根超导带长度大等缺陷，提出一种双带并绕的无感饼式线圈结构。

本发明主要包括由玻璃钢环和紫铜连接片组成的无感饼式线圈骨架、内外侧并绕超导带、间隔层、引线端子、线圈夹板以及多组沉头螺栓等部件。

所述的紫铜连接片与玻璃钢环组成本发明的核心部件无感饼式线圈骨架。紫铜连接片外弧面的有效长度l在5-8cm之间，玻璃钢环上有与紫铜连接片外弧面有效长度l等长的弧形卡槽，紫铜连接片嵌入所述的玻璃钢环的卡槽内。根据紫铜连接片在玻璃钢环上的固定方式不同给出了三种无感饼式线圈骨架结构。

结构一：紫铜连接片嵌入玻璃钢环的卡槽中，紫铜连接片外弧面上有两个沉头孔，玻璃钢环的卡槽内与紫铜连接片上所述的沉头孔对应的位置开有两个螺纹孔，通过两个沉头螺栓从玻璃钢环外侧把紫铜连接片和玻璃钢环紧固为一体，并使紫铜连接片的外弧面与玻璃钢环在同一环面上。

结构二：结构二的固定方式与结构一不同的是，在紫铜连接片内侧，即指向圆心的一侧开有两个不通透的螺纹孔，螺纹孔的深度为紫铜连接片厚度的2/3。玻璃钢环的卡槽内与紫铜连接片上所述的螺纹孔对应的位置开有两个通孔，通过两个沉头螺栓从玻璃钢环的内侧把紫铜连接片和玻璃钢环紧固为一体，并使紫铜连接片的外弧面与玻璃钢环在同一环面上。

结构三：结构三的固定方式与上两种不同，玻璃钢环的卡槽为“T”型(阴)，紫铜连接片两端为“T”型台阶(阳)，玻璃钢环的卡槽和紫铜连接片两端为“T”型槽和台阶，二者阴阳配合组合为一体，并使紫铜连接片的外弧面与玻璃钢环在同一环面上。

以上任意一种结构的无感饼式线圈骨架通过沉头螺栓在线圈骨架下侧同心固定下线圈夹板。两根规格相同的内侧高温超导带和外侧高温超导带一端重叠对齐，同时用普通焊锡焊接在紫铜连接片上，焊接长度与紫铜连接片的外弧面有效长度相等。两根等长的第二代高温超导带同向并绕，每根超导带的内侧同向敷设间隔层。在线圈夹板的外缘线圈一侧用沉头螺栓固定两个引线端子，两根并绕高温超导带分别锡焊在前、后引线端子上，焊接长度与紫铜连接片外弧面的有效长度l相等。在无感饼式线圈的上侧通过沉头螺栓同心固定上线圈夹板。这样，电流从一根第二代高温超导带流入，从另一根第二代高温超导带反向流出，由于两根第二代高温超导带的走向相同，电流反向，因此线圈电感为零。

以上任意一种结构的无感饼式线圈骨架上可以同时等角度固定n个相同的紫铜连接片，n为整数，并且紫铜连接片间的弧面距离不小于紫铜连接片的弧面长度。用上述方法绕制n组2n根高温超导带并绕的无感绕组。