[发明专利]一种高温超导电阻型限流器、骨架以及超导带材绕制方法

说明书

本发明公开了一种高温超导电阻型限流器的骨架，包括：多根支撑绝缘立柱，相互平行布置且设有间隔，每根支撑绝缘立柱上沿长度方向分布有相同数量相同间隔的多个带材固定件，同一根支撑绝缘立柱上相邻带材固定件之间的距离比超导带材宽度更长；左底盘和右底盘，用于固定所述支撑绝缘立柱的两端；本发明还公开了一种高温超导电阻型限流器超导带材绕制方法和高温超导电阻型限流器；本发明通过在骨架的两底盘上布置立柱实现带材的绕制，超导带材紧密绕制在骨架上，每圈超导带材之间减去了底盘的阻挡，将超导带材多圈绕制在立柱式骨架上形成一体，为失超产生的气泡耗散提供了更多空间及路径，优化了气泡滞留的问题，还简化了整体结构。

技术领域

本发明涉及电阻型限流器技术领域，特别涉及一种高温超导电阻型限流器、骨架以及超导带材绕制方法。

背景技术

我国经济社会飞速发展，电网的负荷与容量也在随之不断扩大，一旦电网发生短路故障，巨大的短路电流就会造成严重的电力设备损坏。因此，为维护电网供电安全性与可靠性，必须抑制短路电流，电网中引入限流器是目前最为常见且较为有效的措施。

基于第二代高温超导带材的电阻型高温超导限流器结构原理简单，其利用高温超导体的失超电阻进行限流，具有重大的应用价值。这种限流器的核心结构是高温超导带绕制形成的线圈。目前传统的绕制方式，如图1和2所示，是先将单根高温超导带材01在用于匝间绝缘的梯形骨架02的支撑下，双向并绕形成单个盘式线圈。由于梯形骨架02易变形且不支持横向固定，单在骨架的支撑下线圈容易散架，故在两侧均需加装大型毂轮03固定，而后再将多个盘式线圈通过法兰串并联组合接入电网中。

上述电阻型高温超导限流器存在的主要问题是：(1)高温超导带材失超会大量产热，这会导致液氮沸腾而产生大量气泡，存在带材与带材之间用于匝间绝缘的骨架由于其齿状梯形结构，会使得失超产生的大量气泡滞留在高温超导带与骨架封闭形成的微孔内，这会减小超导带材表面与液氮的换热面积，增加换热热阻，导致失超复温时间延长。并且气泡的存在会降低系统的电绝缘性，危害系统的安全稳定运行。(2)传统用于绝缘支撑的绝缘骨架仅能为超导带材提供径向支撑，横向支撑则需要依靠加装在超导带材两侧的大型毂轮来固定，而大型毂轮由于其结构，会将位于该部分的超导带材“封死”在毂轮间，高温超导带与骨架封闭形成的微孔内的气泡唯一的横向逸出路径被毂轮阻挡，形成气泡无法逸出的“死区”。极度恶化超导带材的失超复温。(3)传统梯形绝缘骨架与带材的固定方式为面接触，近一半带材表面积无法与液氮直接接触。并且带材的绕制方法存在无规则性，绕制完成后，单根带材的不同部位的左右骨架排布可能不同。有可能是超导带材01一面与梯形骨架02接触，一面与液氮接触，形成小孔错位布置，如图3所示。也有可能某一位置超导带材01两面均与梯形骨架02接触，无液氮直接接触，而旁边超导带材01则两面均不与梯形骨架02接触，两面均与液氮直接接触，形成小孔正对布置，如图4所示。不同排布方式使得不同部位的带材与液氮接触面积不同，复温效果也会不同，从而导致失超不一致。

由此，增大高温超导带材与液氮的接触面积，且将高温超导带材与液氮接触面积一致化，加快因超导带材失超产生的大量气泡的耗散，是加快目前第二代高温超导带材线圈的失超复温时间，改善失超不一致性的关键所在。其次，传统的绕制方式往往需要多组盘装线圈组块串联接入电网，线圈与线圈之间的焊接工序复杂易出错，且多组线圈组合结构繁琐，占用空间大，用材浪费。

发明内容

本发明提供了一种高温超导电阻型限流器的骨架，结构简单，超导带材安装方便，可以增大高温超导带材与液氮的接触面积，加快带材的失超复温过程。

一种高温超导电阻型限流器的骨架，包括：

多根支撑绝缘立柱，相互平行布置且设有间隔，每根支撑绝缘立柱上沿长度方向分布有相同数量相同间隔的多个带材固定件，同一根支撑绝缘立柱上相邻带材固定件之间的距离比超导带材宽度更长；

左底盘和右底盘，用于固定所述支撑绝缘立柱的两端。