一种h桥超导阻感型限流器的制造方法
【专利摘要】一种H桥超导阻感型限流器，由一个或多个H桥超导阻感型限流器模块串联或并联或串并联组成。每个H桥超导阻感型限流器模块由4个超导阻感限流单元串并联构成，4个限流器单元分别安装在H桥的4个桥臂上，电流互感器安装在H桥的连接中线上。4个限流单元包括L11柱内线圈和外线圈、L12柱内线圈和外线圈，L21柱内线圈和外线圈、L22柱内线圈和外线圈，L31柱内线圈和外线圈、L32柱内线圈和外线圈，L41柱内线圈和外线圈、L42柱内线圈和外线圈，各柱内外线圈匝数相同，绕向相反。H桥臂的某个超导阻感限流单元出现故障时，通过互感器检测H桥连接中线的电流，实现对超导阻感型限流器的故障诊断和保护。
【专利说明】一种H桥超导阻感型限流器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种应用于短路故障限流的H桥超导阻感型限流器。
【背景技术】
[0002]随着国民经济的快速发展，社会对电力的需求不断增加，带动了电力系统的不断发展，单机容量和发电厂容量、变电所容量、城市和工业中心负荷不断增加，就使得电力系统之间互联，各级电网中的短路电流水平不断提高。尽管如此，一般的做法仍然是采用断路器对故障线路进行开断，一方面保护电力设备，另一方面也避免由于母线电压过低而对用户造成不利影响。随着短路电流水平的不断提高，就需要不断提高断路器的开断容量。然而，进一步提高断路器的开断容量，不仅在技术上已经越来越困难，而且造价也将大幅度提高。此外，断路器不能直接并联使用。因此，电网故障短路电流的开断容量不足已经越来越成为限制电网发展的重要瓶颈问题。
[0003]考虑到断路器的开断容量不足，近几年来，多种限制电网短路电流的方法也开始被关注和应用。限制电网短路电流的方法主要有:(I)提高电网电压；(2)解开电网连接，包括断开一些输电线路或双母线间的连接。在出现短路故障时，可以关合备用断路器保障供电；⑶提高电力变压器短路阻抗；⑷装设限流电抗器；(5)装设故障电流限制器。然而，提高电网电压等级的成本太高；解开电网连接的方法，会导致电网的供电可靠性大大降低；采用高阻抗变压器或限流电抗器是目前限制短路电流最简单也是最成熟的方案，但需增加系统无功且不利于电网暂态稳定。为了消除限流电抗器的缺点，可采用在电网中装设故障电流限制器这一解决方案。故障电流限制器在正常条件下阻抗很小，在短路故障时阻抗变大而限流。当前比较成熟的故障限流器技术主要有串联限流电抗器、串联谐振型故障电流限制器、可控串补故障电流限制器等，而处于研究阶段的故障限流器技术主要是应用新材料实现的限流技术，包括超导限流器、PTC热敏电阻限流器和固态限流器。
[0004]在当前的超导限流器技术中，超导电阻型限流器得到了很大关注。在系统正常运行时，超导电阻型限流器呈现无阻抗状态，对电网没有任何影响，在故障发生时，高温超导体失超而呈现高电阻状态进行限流。超导电阻型限流器在制作时，通常是利用单根或多根超导带制作成无感饼式线圈模块，然后多个无感饼式线圈模块通过串并联形成限流器° 论文(Development of resistive fault current limiters based on YBCOcoated conductors,IEEE Transact1ns on Applied Superconductivity,vol.19，n0.3,PP.1950-1955)采用了单导线中部回旋的八卦型结构制作超导无感电阻，中国发明专利201210057470.2采用了双导线同绕端部焊接的结构制作超导无感电阻。饼式结构超导电阻型限流器的缺点是单饼端口电压高，因此难以制作成大饼，需要多个小饼串联才能构造成能承受高电压的限流器，从而增加了接头数量。超导电阻型限流器还可构造成圆筒式结构，论文(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)米用双带沿径向叠绕方式构造了圆筒式无感电阻线圈，中国发明专利201210057511.8采用双带沿轴向并绕方式构造了圆筒式无感电阻线圈。但是径向和轴向并绕的圆筒式无感线圈均存在端口电压过高等问题，难以做成大筒。目前的超导电阻型限流器，通常采用多个超导无感限流单元串并联构造，主要存在以下问题:(I)超导无感限流单元的电流和电压分配依赖于超导带材的均匀性和接头电阻的大小，存在很多不可控因素，增加了大型超导限流器制作的技术难度；(2)并联超导无感限流单元之间缺乏内部故障抑制机制，如果一个超导无感限流单元出现故障，将会发生连锁反应，导致整个并联组件破坏。(3)由多个超导无感限流单元组成的超导限流组件缺乏相关的故障诊断和保护方法，超导无感限流单元出现故障在低温环境下难以检测，对每个超导限流线圈单元的电流均进行检测也存在诸多技术和经济上的问题。中国发明专利200710168717.7提出了一种无感耦合并联电感限流器，但是没有给出具体的线圈结构和接线方式，也没有分析多组线圈串并联的均压均流机制及相关的故障诊断和保护方法，中国发明专利201410116959.1采用的多柱组合超导阻感型限流器，尽管可以解决超导限流单元的均压均流和内部故障抑制问题，并能够进行离线诊断，但是并没有考虑大型超导限流器的构造问题及相应的在线故障诊断和保护方法。
[0005]现有采用无感线圈限流单元构造的高温超导限流器存在均压均流对超导带材均匀性依赖性过高、缺乏故障抑制机制以及相关的故障诊断和保护方法，现有多柱组合超导阻感型限流器在制作大型超导限流器时难以进行在线故障诊断和保护，应用时存在很多隐串
■/Q1、O
【发明内容】
[0006]本发明的目的是克服现有高温超导限流器均压均流对超导带材均匀性依赖性过高、缺乏故障抑制机制以及相关的故障诊断和保护方法的缺点，提出一种H桥超导阻感型限流器及故障诊断方法。本发明采用超导线圈的电阻和漏感共同限流，在稳态时，限流器的电阻为零，电感很小，在突发短路时，超导限流单元的漏感可限制故障电流的上升速率，同时超导线圈快速失超、电阻增加，进一步限制故障电流。根据线路参数和电流限制的需要，超导阻感限流单元的电阻和漏感可灵活设计。
[0007]为了实现上述目的，本发明H桥超导阻感型限流器采用以下技术方案:
[0008]超导阻感型限流器由一个或多个H桥超导阻感型限流器模块串联或并联或串并联组成。每一个H桥超导阻感型限流器模块由4个超导阻感限流单元串并联构成，4个超导阻感限流单元分别安装在H桥的4个桥臂上。电流互感器安装在H桥的连接中线上。H桥超导阻感型限流器模块及电流互感器均安装在低温杜瓦内部。
[0009]构成H桥超导阻感型限流器模块的第一超导阻感限流单元由Lll柱内线圈和外线圈、L12柱内线圈和外线圈组成；第二超导阻感限流单元由L21柱内线圈和外线圈、L22柱内线圈和外线圈组成；第三超导阻感限流单元RL3由L31柱内线圈和外线圈、L32柱内线圈和外线圈组成；第四超导阻感限流单元由L41柱内线圈和外线圈、L42柱内线圈和外线圈组成。Lll柱内线圈和L12柱外线圈串联连接，L12柱内线圈和Lll柱外线圈串联连接，形成第一超导阻感限流单元的两个支路；L21柱内线圈和L22柱外线圈串联连接，L22柱内线圈和L21柱外线圈串联连接，形成第二超导阻感限流单元的两个支路；L31柱内线圈和L32柱外线圈串联连接，L32柱内线圈和L31柱外线圈串联连接，形成第三超导阻感限流单元的两个支路；L41柱内线圈和L42柱外线圈串联连接，L42柱内线圈和L41柱外线圈串联连接，形成第四超导阻感限流单元的两个支路。各柱的内线圈和外线圈匝数相同，绕向相反。Lll柱线圈的接线端子分别为内线圈输入端、内线圈输出端、外线圈输入端和外线圈输出端，内线圈的输入端子和输出端子分别位于内线圈的上下两侧，外线圈的输入端子和输出端子分别位于外线圈的上下两侧。L12柱线圈的接线端子分别为内线圈输入端，内线圈输出端、外线圈输入端和外线圈输出端，内线圈的输入端子和输出端子分别位于内线圈的上下两侧，外线圈的输入端子和输出端子分别位于外线圈的上下两侧。L21柱线圈的接线端子分别为内线圈输入端，内线圈输出端、夕卜线圈输入端和外线圈输出端，内线圈的输入端子和输出端子分别位于内线圈的上下两侧，外线圈的输入端子和输出端子分别位于外线圈的上下两侧。L22柱线圈的接线端子分别为内线圈输入端，内线圈输出端、外线圈输入端和外线圈输出端，内线圈的输入端子和输出端子分别位于内线圈的上下两侧，外线圈的输入端子和输出端子分别位于外线圈的上下两侧。L31柱线圈的接线端子分别为内线圈输入端，内线圈输出端、夕卜线圈输入端和外线圈输出端，内线圈的输入端子和输出端子分别位于内线圈的上下两侧，外线圈的输入端子和输出端子分别位于外线圈的上下两侧；L32柱线圈的接线端子分别为内线圈输入端，内线圈输出端、夕卜线圈输入端和外线圈输出端，内线圈的输入端子和输出端子分别位于内线圈的上下两侧，外线圈的输入端子和输出端子分别位于外线圈的上下两侧。
[0010]第一超导阻感限流单元采用如下连接方式:L11柱的内线圈输入端、L12柱的内线圈输入端短接，作为第一超导阻感限流单元的输入端，Lll柱的内线圈输出端和L12柱的外线圈输入端连接，L12柱的内线圈输出端和Lll柱的外线圈输入端连接，Lll柱的外线圈输出端、L12柱的外线圈输出端短接，作为第一超导阻感限流单元的输出端。第二超导阻感限流单元采用如下连接方式:L21柱的内线圈输入端、L22柱的内线圈输入端短接，作为第二超导阻感限流单元的输入端，L21柱的内线圈输出端和L22柱的外线圈输入端连接，L22柱的内线圈输出端和L21柱的外线圈输入端连接，L21柱的外线圈输出端、L22柱的外线圈输出端短接，作为第二超导阻感限流单元的输出端。所述的第三超导阻感限流单元采用如下连接方式:L31柱的内线圈输入端、L32柱的内线圈输入端短接，作为第三超导阻感限流单元的输入端，L31柱的内线圈输出端和L32柱的外线圈输入端连接，L32柱的内线圈输出端和L31柱的外线圈输入端连接，L31柱的外线圈输出端、L32柱的外线圈输出端短接，作为第三超导阻感限流单元的输出端；所述的第四超导阻感限流单元采用如下连接方式:L41柱的内线圈输入端、L42柱的内线圈输入端短接，作为第四超导阻感限流单元的输入端，L41柱的内线圈输出端和L42柱的外线圈输入端连接，L42柱的内线圈输出端和L41柱的外线圈输入端连接，L41柱的外线圈输出端、L42柱的外线圈输出端短接，作为第四超导阻感限流单元的输出端。
[0011]H桥超导阻感型限流器模块采用如下连接方式:第一超导阻感限流单元的输入端与第二超导阻感限流单元的输入端相连接，作为H桥超导阻感型限流器模块的输入端，第三超导阻感限流单元的输出端与第四超导阻感限流单元的输出端相连接，作为H桥超导阻感型限流器模块的输出端。第一超导阻感限流单元的输出端与第三超导阻感限流单元的输入端相连接，第二超导阻感限流单元的输出端与第四超导阻感限流单元的输入端相连接，第三超导阻感限流单元的输入端和第四超导阻感限流单元的输入端相连接作为H桥的连接中线。H桥臂上的某个超导阻感限流单元出现故障时，可通过电流互感器检测H桥连接中线的电流，从而实现对超导阻感型限流器的故障诊断和保护。
[0012]超导阻感型限流单元采用不锈钢基底的YBCO超导带材绕制；低温杜瓦Dewar采用带真空夹层的不锈钢材料制作；电流互感器采用耐77K及77K以下温度的低温型电流互感器。
[0013]本发明具有以下主要优点:
[0014]I)本发明可用于构造大容量的超导限流器。采用多个H桥型超导限流器模块的串联和并联，并能实现各支路电流的均匀分配，从而降低了大型超导限流器制作的技术难度和成本，更有市场竞争力。
[0015]2)本发明构造的超导阻感型限流器，可以实现对各个超导限流单元的实时检测，当互感器中电流突然增加时，则可推断出该H桥超导限流模块的某个超导单元出现故障，超导限流器需要退出运行，并进行检修，防止故障进一步扩展。另外，本发明超导限流器组件从原理上还可抑制并联超导限流单元的破坏出现连锁反应，超导限流单元的一个支路出现故障时，由于另一个支路迅速呈现感性抑制电流上升，从而屏蔽该支路的故障。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明具体实施例1单个H桥超导阻感型限流器的等效电路图；
[0017]图2为本发明具体实施例1单个H桥超导阻感型限流器的线圈结构和接线方式图；
[0018]图3为本发明具体实施例2双H桥并联结构超导阻感型限流器的等效电路图；
[0019]图4为本发明具体实施例3双H桥串联结构超导阻感型限流器的等效电路图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
[0021]本发明提出了应用于限流器领域的H桥超导阻感型限流器。
[0022]图1所示为本发明具体实施例1单个H桥超导阻感型限流器的等效电路。如图1所示，超导阻感型限流器由一个H桥超导阻感型限流器模块组成。该H桥超导阻感型限流器模块由4个超导阻感限流单元RL1、RL2、RL3和RL4串并联构成。4个超导阻感限流单元分别安装在H桥的4个桥臂上。电流互感器TA安装在H桥的连接中线上。H桥超导阻感型限流器模块及电流互感器TA均安装在低温杜瓦Dewar内部。
[0023]构成H桥超导阻感型限流器模块的第一超导阻感限流单元RLl由Lll柱内线圈Lllin和外线圈Lllout、L12柱内线圈L12in和外线圈L12out组成；第二超导阻感限流单元RL2由L21柱内线圈L21in和外线圈L21out、L22柱内线圈L22in和外线圈L22out组成；第三超导阻感限流单元RL3由L31柱内线圈L31in和外线圈L31out、L32柱内线圈L32in和外线圈L32out组成；第四超导阻感限流单元由L41柱内线圈L41in和外线圈L41out、L42柱内线圈L42in和外线圈L42out组成。Lll柱内线圈Lllin和L12柱外线圈L12out串联连接，L12柱内线圈L12in和Lll柱外线圈Lllout串联连接,形成第一超导阻感限流单元的两个支路。L21柱内线圈L21in和L22柱外线圈L22out串联连接，L22柱内线圈L22in和L21柱外线圈L21out串联连接，形成第二超导阻感限流单元的两个支路。L31柱内线圈L31in和L32柱外线圈L32out串联连接，L32柱内线圈L32in和L31柱外线圈L31out串联连接，形成第三超导阻感限流单元的两个支路。L41柱内线圈L41in和L42柱外线圈L42out串联连接，L42柱内线圈L42in和L41柱外线圈L41out串联连接，形成第四超导阻感限流单元的两个支路；各柱的内线圈和外线圈的匝数相同，绕向相反。
[0024]图2所示为本发明具体实施例1单个H桥超导阻感型限流器的线圈结构和接线方式。如图2所示，Lll柱线圈的接线端子分别为内线圈输入端Llla，内线圈输出端Lllb、外线圈输入端Lllc和外线圈输出端Llld,内线圈的输入端子和输出端子分别位于内线圈的上下两侧，外线圈的输入端子和输出端子分别位于外线圈的上下两侧山12柱线圈的接线端子分别为内线圈输入端L12a,内线圈输出端L12b、外线圈输入端L12c和外线圈输出端L12d，内线圈输入端子L12a和内线圈输出端子L12b分别位于内线圈的上下两侧，外线圈的输入端子L12c和外线圈输出端子L12d分别位于外线圈的上下两侧；L21柱线圈的接线端子分别为内线圈输入端L21a,内线圈输出端L21b、夕卜线圈输入端L21c和外线圈输出端L21d，内线圈的输入端子L21a和内线圈输出端子L21b分别位于内线圈的上下两侧，外线圈的输入端子L21c和外线圈输出端子L21ad分别位于外线圈的上下两侧；L22柱线圈的接线端子分别为内线圈输入端L22a,内线圈输出端L22b、夕卜线圈输入端L22c和外线圈输出端L22d，输入端子和输出端子分别位于线圈的上下两侧；L31柱线圈的接线端子分别为内线圈输入端L31a,内线圈输出端L31b、夕卜线圈输入端L31c和外线圈输出端L31d,内线圈的输入端子L22a和内线圈输出端子L22b分别位于内线圈的上下两侧，外线圈的输入端子L22c和外线圈输出端子L22d分别位于外线圈的上下两侧；L32柱线圈的接线端子分别为内线圈输入端L32a,内线圈输出端L32b、夕卜线圈输入端L32c和外线圈输出端L32d,内线圈的输入端子L32a和内线圈输出端子L32b分别位于内线圈的上下两侧，外线圈的输入端子L32c和外线圈输出端子L32d分别位于外线圈的上下两侧；L41柱线圈的接线端子分别为内线圈输入端L41a,内线圈输出端L41b、夕卜线圈输入端L41c和外线圈输出端L41d,内线圈输入端子L41a和输出端子L41b分别位于内线圈的上下两侧，外线圈的输入端子L41c和输出端子L41d分别位于外线圈的上下两侧；L42柱线圈的接线端子分别为内线圈输入端L42a，内线圈输出端L42b、夕卜线圈输入端L42c和外线圈输出端L42d,内线圈的输入端子L42a和内线圈输出端子L42b分别位于内线圈的上下两侧，外线圈的输入端子L42c和输出端子L42d分别位于外线圈的上下两侧。
[0025]第一超导阻感限流单元RLl采用如下连接方式:L11柱内线圈输入端Llla、L12柱内线圈输入端L12a短接,作为第一超导阻感限流单元RLl的输入端；L11柱内线圈输出端Lllb和L12柱外线圈输入端L12c连接，L12柱内线圈输出端L12b和Lll柱外线圈输入端Lllc连接，Lll柱外线圈输出端Llld、L12柱外线圈输出端L12d短接，作为第一超导阻感限流单元RLl的输出端。第二超导阻感限流单元RL2采用如下连接方式:L21柱内线圈输入端L21a、L22柱内线圈输入端L22a短接，作为第二超导阻感限流单元RL2的输入端，L21柱内线圈输出端L21b和L22柱外线圈输入端L22c连接，L22柱内线圈输出端L22b和L21柱外线圈输入端L21c连接，L21柱外线圈输出端L21d、L22柱外线圈输出端L22d短接，作为第二超导阻感，限流单元RL2的输出端。所述的第三超导阻感限流单元RL3采用如下连接方式:L31柱内线圈输入端L31a、L32柱内线圈输入端L32a短接，作为第三超导阻感限流单元RL3的输入端，L31柱内线圈输出端L31b和L32柱外线圈输入端L32c连接，L32柱内线圈输出端L32b和L31柱外线圈输入端L31c连接，L31柱外线圈输出端L31d、L32柱外线圈输出端L32d短接，作为第三超导阻感限流单元RL3的输出端。所述的第四超导阻感限流单元RL4采用如下连接方式:L41柱内线圈输入端L41a、L42柱内线圈输入端L42a短接，作为第四超导阻感限流单元RL4的输入端，L41柱内线圈输出端L41b和L42柱外线圈输入端L42c连接，L42柱内线圈输出端L42b和L41柱外线圈输入端L41c连接，L41柱外线圈输出端L41d、L42柱外线圈输出端L42d短接，作为第四超导阻感限流单元RL4的输出端。
[0026]H桥超导阻感型限流器模块采用如下连接方式:第一超导阻感限流单元RLl的输入端与第二超导阻感限流单元RL2的输入端相连接，作为H桥超导阻感型限流器模块的输入端，第三超导阻感限流单元RL3的输出端与第四超导阻感限流单元RL4的输出端相连接，作为H桥超导阻感型限流器模块的输出端。第一超导阻感限流单元RLl的输出端与第三超导阻感限流单元RL3的输入端相连接，第二超导阻感限流单元RL2的输出端与第四超导阻感限流单元RL4的输入端相连接，第三超导阻感限流单元RL3的输入端和第四超导阻感限流单元的输入端相连接作为H桥的连接中线。H桥臂上的某个超导阻感限流单元出现故障时，可通过电流互感器TA检测H桥连接中线的电流，从而实现对超导阻感型限流器的故障监测。
[0027]图3所示为本发明具体实施例2双H桥并联结构超导阻感型限流器的等效电路。如图3所示，超导阻感型限流器由两个H桥超导阻感型限流器模块并联组成。第一 H桥超导阻感型限流器模块由4个超导阻感限流单元RL1、RL2、RL3和RL4串并联构成。4个超导阻感限流单元分别安装在H桥的4个桥臂上，第一电流互感器TAl安装在第一 H桥超导阻感型限流器模块H桥的连接中线上。第一 H桥超导阻感型限流器模块及电流互感器TAl均安装在低温杜瓦Dewar内部。
[0028]构成第一 H桥超导阻感型限流器模块的第一超导阻感限流单元RLl由Lll柱内线圈Lllin和外线圈Lllout、L12柱内线圈L12in和外线圈L12out组成；第二超导阻感限流单元RL2由L21柱内线圈L21in和外线圈L21out、L22柱内线圈L22in和外线圈L22out组成；第三超导阻感限流单元RL3由L31柱内线圈L31in和外线圈L31out、L32柱内线圈L32in和外线圈L32out组成；第四超导阻感限流单元由L41柱内线圈L41in和外线圈L41out、L42柱内线圈L42in和外线圈L42out组成。Lll柱内线圈Lllin和L12柱外线圈L12out串联连接，L12柱内线圈L12in和Lll柱外线圈Lllout串联连接,形成第一超导阻感限流单元的两个支路。L21柱内线圈L21in和L22柱外线圈L22out串联连接，L22柱内线圈L22in和L21柱外线圈L21out串联连接，形成第二超导阻感限流单元的两个支路。L31柱内线圈L31in和L32柱外线圈L32out串联连接，L32柱内线圈L32in和L31柱外线圈L31out串联连接，形成第三超导阻感限流单元的两个支路。L41柱内线圈L41in和L42柱外线圈L42out串联连接，L42柱内线圈L42in和L41柱外线圈L41out串联连接，形成第四超导阻感限流单元的两个支路。各柱的内线圈和外线圈的匝数相同，绕向相反。
[0029]第二 H桥超导阻感型限流器模块由4只超导阻感限流单元RL5、RL6、RL7和RL8串并联构成，限流单元分别安装在H桥的4个臂上，第二电流互感器TA2安装在第二 H桥超导阻感型限流器模块的H桥的连接中线上。第二H桥超导阻感型限流器模块及第二电流互感器也安装在低温杜瓦Dewar内部。构成第二 H桥超导阻感型限流器模块的第五超导阻感限流单元RL5由L51柱内线圈L51in和外线圈L51out、L52柱内线圈L52in和外线圈L52out组成；第六超导阻感限流单元RL6由L61柱内线圈L61in和外线圈L61out、L62柱内线圈L62in和外线圈L62out组成；第七超导阻感限流单元RL7由L71柱内线圈L71in和外线圈L71out、L72柱内线圈L72in和外线圈L72out组成；第八超导阻感限流单元由L81柱内线圈L81in和外线圈L81out、L82柱内线圈L82in和外线圈L82out组成。L51柱内线圈L51in和L52柱外线圈L52out串联连接，L52柱内线圈L52in和L51柱外线圈L51out串联连接，形成第五超导阻感限流单元的两个支路。L61柱内线圈L61in和L62柱外线圈L62out串联连接，L62柱内线圈L62in和L61柱外线圈L61out串联连接,形成第六超导阻感限流单元的两个支路。L71柱内线圈L71in和L72柱外线圈L72out串联连接，L72柱内线圈L72in和L71柱外线圈L71out串联连接，形成第七超导阻感限流单元的两个支路。L81柱内线圈L81in和L82柱外线圈L82out串联连接，L82柱内线圈L82in和L81柱外线圈L81out串联连接，形成第八超导阻感限流单元的两个支路。各柱的内线圈和外线圈的匝数相同，绕向相反。
[0030]第一 H桥超导阻感型限流器模块和第二 H桥超导阻感型限流器模块并联连接。第一 H桥臂上的某个超导阻感限流单元出现故障时，可通过第一电流互感器TAl检测第一 H桥连接中线的电流，从而实现对该H桥超导阻感型限流器模块的故障监测。第二 H桥臂上的某个超导阻感限流单元出现故障时，可通过第二电流互感器TA2检测第二 H桥连接中线的电流，从而实现对该H桥超导阻感型限流器模块的故障监测。
[0031]图4所示为本发明具体实施例3双H桥串联结构超导阻感型限流器的等效电路。如图4所示，超导阻感型限流器由两个H桥超导阻感型限流器模块串联组成。与实施例2相同，第一 H桥超导阻感型限流器模块由4个超导阻感限流单元RL1、RL2、RL3和RL4串并联构成，4个超导阻感限流单元分别安装在H桥的4个桥臂上，第一电流互感器TAl安装在第一 H桥超导阻感型限流器模块的H桥的连接中线上。第二 H桥超导阻感型限流器模块由4个超导阻感限流单元RL5、RL6、RL7和RL8串并联构成，4个超导阻感限流单元分别安装在H桥的4个桥臂上，第二电流互感器TA2安装在第二 H桥超导阻感型限流器模块的H桥的连接中线上。H桥超导阻感型限流器模块及电流互感器均安装在低温杜瓦Dewar内部。第一H桥超导阻感型限流器模块和第二 H桥超导阻感型限流器模块串联连接。第一 H桥臂上的某个超导阻感限流单元出现故障时，可通过第一电流互感器TAl检测第一 H桥连接中线的电流，从而实现对该H桥超导阻感型限流器模块的故障监测。第二H桥臂上的某个超导阻感限流单元出现故障时，可通过第二电流互感器TA2检测第二 H桥连接中线的电流，从而实现对该H桥超导阻感型限流器模块的故障监测。
[0032]虽然所述三个实施例讨论了单H桥型、双H桥并联型和双H桥串联型的超导阻感型限流器，但应理解，本发明提及的超导阻感型限流器不限于实施例中所述情形，因而在不背离本发明的技术原理的原则下，可做出各种改变和变形。如以上实施例中提及的H桥模块可采用更多的串联组数和并联组数以实现更多超导带的串并联。另外，各柱的外线圈和内线圈也可采用多层圆筒式结构，层间留有散热通道。
【权利要求】
1.一种H桥超导阻感型限流器，其特征在于，所述的H桥超导阻感型限流器由一个或多个H桥超导阻感型限流器模块串联或并联或串并联组成；一个H桥超导阻感型限流器模块由4个超导阻感限流单元(RL1、RL2、RL3和RL4)串并联构成，4个超导阻感限流单元分别安装在H桥的4个桥臂上，电流互感器(TA)安装在H桥的连接中线上；H桥超导阻感型限流器模块及电流互感器均安装在低温杜瓦(Dewar)内部。
2.根据权利要求1所述的H桥超导阻感型限流器，其特征在于，构成所述H桥超导阻感型限流器模块的第一超导阻感限流单元(RLl)由Lll柱内线圈(Lllin)和外线圈(Lllout)、L12柱内线圈(L12in)和外线圈(L12out)组成；第二超导阻感限流单元(RL2)由L21柱内线圈(L21in)和外线圈(L21out)、L22柱内线圈(L22in)和外线圈(L22out)组成；第三超导阻感限流单元(RL3)由L31柱内线圈(L31in)和外线圈(L31out)、L32柱内线圈(L32in)和外线圈(L32out)组成；第四超导阻感限流单元由(L41)柱内线圈(L41in)和外线圈(L41out)、L42柱内线圈(L42in)和外线圈(L42out)组成；L11柱内线圈(Lllin)和L12柱外线圈(L12out)串联连接，L12柱内线圈(L12in)和Lll柱外线圈(Lllout)串联连接，形成第一超导阻感限流单元的两个支路；L21柱内线圈(L21in)和L22柱外线圈(L22out)串联连接，L22柱内线圈(L22in)和L21柱外线圈(L21out)串联连接，形成第二超导阻感限流单元的两个支路；L31柱内线圈(L31in)和L32柱外线圈(L32out)串联连接，L32柱内线圈(L32in)和L31柱外线圈(L31out)串联连接，形成第三超导阻感限流单元的两个支路；L41柱内线圈(L41in)和L42柱外线圈(L42out)串联连接，L42柱内线圈(L42in)和L41柱外线圈(L41out)串联连接，形成第四超导阻感限流单元的两个支路；各柱的内线圈和外线圈的匝数相同，绕向相反山11柱线圈的接线端子分别为内线圈输入端(Llla)、内线圈输出端(Lllb)、外线圈输入端(Lllc)和外线圈输出端(Llld),内线圈的输入端子(Llla)和内线圈输出端子(Lllb)分别位于内线圈的上下两侧，外线圈的输入端子(Lllc)和外线圈输出端子(Llld)分别位于外线圈的上下两侧；L12柱线圈的接线端子分别为内线圈输入端(L12a),内线圈输出端(L12b)、外线圈输入端(L12c)和外线圈输出端(L12d)，内线圈的输入端子(L12a)和内线圈的输出端子(L12b)分别位于内线圈的上下两侧，外线圈的输入端子(L12c)和外线圈输出端子(L12d)分别位于外线圈的上下两侧；L21柱线圈的接线端子分别为内线圈输入端(L21a)，内线圈输出端(L21b)、外线圈输入端(L21c)和外线圈输出端(L21d),内线圈输入端子和内线圈的输出端子分别位于内线圈的上下两侧，外线圈的输入端子(L21c)和外线圈输出端子(L21d)分别位于外线圈的上下两侧；L22柱线圈的接线端子分别为内线圈输入端(L22a)，内线圈输出端(L22b)、外线圈输入端(L22c)和外线圈输出端(L22d)，内线圈的输入端子(L22a)和内线圈输出端子(L22b)分别位于内线圈的上下两侧，外线圈(L22c)的输入端子和外线圈输出端子(L22d)分别位于外线圈的上下两侧；L31柱线圈的接线端子分别为内线圈输入端(L31a)，内线圈输出端(L31b)、外线圈输入端(L31c)和外线圈输出端(L31d),内线圈输入端子(L31a)和输出端子(L31b)分别位于内线圈的上下两侧，外线圈的输入端子(L31c)和输出端子(L31d)分别位于外线圈的上下两侧；L32柱线圈的接线端子分别为内线圈输入端(L32a)，内线圈输出端(L32b)、外线圈输入端(L32c)和外线圈输出端(L32d),内线圈的输入端子(L32a)和内线圈输出端子(L32b)分别位于内线圈的上下两侧，外线圈的输入端子(L32c)和输出端子(L32d)分别位于外线圈的上下两侧；L41柱线圈的接线端子分别为内线圈输入端(L41a)、内线圈输出端(L41b)、外线圈输入端(L41c)和外线圈输出端(L41d),内线圈输入端子(L41a)和输出端子(L41b)分别位于内线圈的上下两侧，外线圈的输入端子(L41c)和输出端子(L41d)分别位于外线圈的上下两侧；L42柱线圈的接线端子分别为内线圈输入端(L42a)、内线圈输出端(L42b)、外线圈输入端(L42c)和外线圈输出端(L42d),内线圈的输入端子(L42a)和内线圈输出端子(L42b)分别位于内线圈的上下两侧，外线圈的输入端子(L42c)和输出端子(L42d)分别位于外线圈的上下两侧。
3.根据权利要求2所述的H桥超导阻感型限流器，其特征在于，所述的第一超导阻感限流单元(RLl)采用如下连接方式:L11柱内线圈输入端(Llla)、L12柱内线圈输入端(L12a)短接作为第一超导阻感限流单元的输入端；L11柱内线圈输出端(Lllb)和L12柱外线圈输入端(L12c)连接，L12柱内线圈输出端(L12b)和Lll柱外线圈输入端(Lllc)连接，Lll柱外线圈输出端(Llld)、L12柱外线圈输出端(L12d)短接作为第一超导阻感限流单元的输出端；所述的第二超导阻感限流单元(RL2)采用如下连接方式:L21柱内线圈输入端(L21a)、L22柱内线圈输入端(L22a)短接作为第二超导阻感限流单元的输入端，L21柱内线圈输出端(L21b)和L22柱外线圈输入端(L22c)连接，L22柱内线圈输出端(L22b)和L21柱外线圈输入端(L21c)连接，L21柱外线圈输出端(L21d)、L22柱外线圈输出端(L22d)短接作为第二超导阻感限流单元的输出端；所述的第三超导阻感限流单元(RL3)采用如下连接方式:L31柱内线圈输入端(L31a)、L32柱内线圈输入端(L32a)短接作为第三超导阻感限流单元的输入端，L31柱内线圈输出端(L31b)和L32柱外线圈输入端(L32c)连接，L32柱内线圈输出端(L32b)和L31柱外线圈输入端(L31c)连接，L31柱外线圈输出端(L31d)、L32柱外线圈输出端(L32d)短接作为第三超导阻感限流单元的输出端；所述的第四超导阻感限流单元(RL4)采用如下连接方式:L41柱内线圈输入端(L41a)、L42柱内线圈输入端(L42a)短接作为第四超导阻感限流单元的输入端，L41柱内线圈输出端(L41b)和L42柱外线圈输入端(L42c)连接，L42柱内线圈输出端(L42b)和L41柱外线圈输入端(L41c)连接，L41柱外线圈输出端(L41d)、L42柱外线圈输出端(L42d)短接作为第四超导阻感限流单元的输出端。
4.根据权利要求1所述的H桥超导阻感型限流器，其特征在于，所述的H桥超导阻感型限流器模块采用如下连接方式:第一超导阻感限流单元(RLl)的输入端与第二超导阻感限流单元(RL2)的输入端相连接作为H桥超导阻感型限流器模块的输入端，第三超导阻感限流单元(RL3)的输出端与第四超导阻感限流单元(RL4)的输出端相连接作为H桥超导阻感型限流器模块的输出端，第一超导阻感限流单元(RLl)的输出端与第三超导阻感限流单元(RL3)的输入端相连接，第二超导阻感限流单元(RL2)的输出端与第四超导阻感限流单元(RL4)的输入端相连接，第三超导阻感限流单元(RL3)的输入端和第四超导阻感限流单元的输入端相连接作为H桥的连接中线。
5.根据权利要求1所述的H桥超导阻感型限流器，其特征在于，所述的H桥超导阻感型限流器H桥臂上的某个超导阻感限流单元出现故障时，通过电流互感器(TA)检测H桥连接中线的电流，实现对超导阻感型限流器的故障诊断和保护。
6.根据权利要求1所述的H桥超导阻感型限流器，其特征在于所述的超导阻感型限流单元采用不锈钢基底的YBCO超导带材绕制；所述的低温杜瓦(Dewar)采用带有真空夹层的不锈钢材料制作；所述的电流互感器采用耐77K及77K以下温度的低温型互感器。
【文档编号】H02H9/02GK104134980SQ201410344584
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月18日 优先权日:2014年7月18日
【发明者】邱清泉, 肖立业, 张志丰, 靖立伟, 戴少涛, 张国民 申请人:中国科学院电工研究所