[发明专利]一种高温超导电力传输系统

说明书

本发明提供一种高温超导电力传输系统，包括第一母线、第二母线、高温超导电缆系统以及监控系统；所述监控系统包括诊断组件以及与所述诊断组件电连接的第一检测组件、第二检测组件、告警组件；所述监控系统用于根据所述第一三相电缆、第一母线与三相超导电缆的电气量和制冷系统的非电气量对所述高温超导电缆系统的工作状态进行诊断，并将诊断结果发送给所述告警组件；所述告警组件用于响应于接收到所述诊断结果，根据所述诊断结果确定是否进行告警；所述保护组件用于响应于接收到所述告警组件的告警事件，根据所述告警事件确定是否控制所述第一三相断路器、第二三相断路器跳闸断开。通过本发明，对超导电缆系统故障进行诊断，避免造成严重的事故。

技术领域

本发明涉及超导电缆技术领域，具体涉及一种高温超导电力传输系统。

背景技术

随着用电负荷密度的增长，电力电缆的载荷不断上升。超导电缆因其超强的带载能力，成为保障高负荷长时间供电的解决手段。国内已建成首条公里级超导电缆，高温超导电缆的建设应用及运维管理技术正日益成熟。超导电缆送电容量大，一旦出现故障，不仅可能损坏超导电缆本体，影响其供电可靠性，还可能严重危及电网的稳定性。因此，超导电缆的监控保护对超导电缆的安全可靠运行至关重要。其中，高温超导电缆的故障机理比较复杂，从故障发生的位置来看，可以划分为超导电缆系统内部故障和超导电缆系统外部故障，而超导电缆系统内部故障又包括超导电缆短路故障和低温系统故障。

超导电缆短路故障指超导电缆由于绝缘击穿，或由于外部的机械破坏造成的超导电缆的短路故障。若超导电缆导体电气绝缘被破坏(如三相同轴结构电缆的相间绝缘击穿)，电缆导体中将会流过短路电流，当故障电流足够大时，将使超导电缆温度上升；当超导电缆由于外部机械破坏发生短路时，往往低温恒温器会同时被破坏，这种情况下不仅电缆导体中会流过故障电流、电缆沿线温度上升，同时液氮压力也会因泄漏而降低。

制冷机、循环泵及液氮通道是电缆低温系统的重要组成部分，是超导电缆在超导态正常工作的重要保障。当制冷机出现故障停止工作时，整个液氮通道内的液氮温度将会逐渐上升；循环泵故障或液氮通道堵塞时，液氮通道内的液氮流量会降低，同时液氮流速会下降甚至不流动。同时，在超导电缆系统运行过程中，超导电缆交流损耗、超导带材接头电阻焦耳热、终端电流引线漏热的热量之和若超过低温循环系统的制冷功率，将会使整条电缆的沿线温度持续升高，并最终导致整条电缆发生故障。

超导电缆系统外部故障主要是指超导电缆近区电网发生故障。实际的电力系统中，最大故障过电流会达到额定运行电流的30倍以上，而且持续时间在100～200ms左右，故障电流大小和持续时间主要取决于故障类型、故障点位置、系统阻抗、保护动作速度和断路器熄弧时间等。在大电流的作用下，铜分流层、导体层与屏蔽层均会产生大量热量，超导电缆会局部失超。随着时间持续，热量累积，超导电缆将整体失超；如果制冷系统能力不足，或液氮压力不够，液氮将发生气化，造成严重的事故。

为了提高高温超导电力传输系统的运行安全，有必要对上述故障进行在线监测诊断，以便及时应对故障，避免造成严重的事故。

发明内容

本发明旨在提出一种高温超导电力传输系统，以对超导电缆系统内部故障和超导电缆系统外部故障进行诊断，以便于在超导电缆出现故障时及时消除故障，避免造成严重的事故，提高高温超导电力传输系统的运行安全。

为此，本发明实施例提出一种高温超导电力传输系统，包括第一母线、第二母线、高温超导电缆系统以及监控系统；

所述高温超导电缆系统包括三相超导电缆、低温杜瓦管、第一终端、第二终端和制冷系统；其中，所述三相超导电缆设置于所述低温杜瓦管中，所述三相超导电缆内部以及所述三相超导电缆与所述低温杜瓦管之间分别形成液氮通道；所述三相超导电缆一端通过第一终端、第一三相断路器、第一三相电缆、连接所述第一母线，另一端通过第二终端、第二三相断路器、第二三相电缆、连接所述第二母线；所述高温超导电缆系统用于进行所述第一母线与所述第二母线之间的电能传输；