一种采用绞合导体的超导限流单元
阅读说明：本技术 一种采用绞合导体的超导限流单元 (Superconducting current limiting unit adopting stranded conductor ) 是由 刘忠林 周立平 于 2021-08-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种采用绞合导体的超导限流单元,包括底座,底座顶端固接有限流骨架,限流骨架上绕设有若干超导绞合体,相邻两超导绞合体通过电流引线电性连接；超导绞合体包括不锈钢绞线骨架,不锈钢绞线骨架外表面上绕设有若干超导带,若干超导带呈相同的螺旋角度、相同的螺旋方向以及相同螺距缠绕,且若干超导带并联。本发明由多根超导带绕设在不锈钢绞合线骨架上,构成超导绞合体,多根超导带并联,增加载流量,将超导绞合体在限流骨架上绕制成线圈,提供足够大的限流电阻,构成超导限流单元,超导带在遇到短路电流失超后,短路电流可沿不锈钢绞线进行分流,减小超导带产热。(The invention discloses a superconducting current-limiting unit adopting stranded conductors, which comprises a base, wherein the top end of the base is fixedly connected with a current-limiting framework, a plurality of superconducting stranded bodies are wound on the current-limiting framework, and two adjacent superconducting stranded bodies are electrically connected through a current lead; the superconducting stranded body comprises a stainless steel stranded wire framework, a plurality of superconducting tapes are wound on the outer surface of the stainless steel stranded wire framework, the superconducting tapes are wound in the same spiral angle, the same spiral direction and the same pitch, and the superconducting tapes are connected in parallel. The superconducting stranded body is formed by winding a plurality of superconducting tapes on a stainless steel stranded wire framework, the superconducting tapes are connected in parallel to increase the current-carrying capacity, the superconducting stranded body is wound into a coil on the current-limiting framework to provide a sufficiently large current-limiting resistor to form a superconducting current-limiting unit, and after the superconducting tapes are subjected to short-circuit current quench, the short-circuit current can be shunted along the stainless steel stranded wire, so that the heat produced by the superconducting tapes is reduced.)
技术领域
本发明涉及超导限流技术领域，特别是涉及一种采用绞合导体的超导限流单元。
背景技术
随着社会和经济的发展，人们的用电需求逐年增加，电网的装机容量和电压等级也越来越高。电网短路电流过大，甚至已经超过了断路器的最大容量，这对电力系统运行的安全性和可靠性提出了新的挑战。限流器作为有效限制故障电流的电力设备加入到电网运行中去。
超导限流器在正常运行时对电网的影响小，损耗低，在故障发生时刻，能快速响应，有效限制故障电流，将故障电流限制在断路器的开断容量之内。保障了电网运行的可靠性与安全性。
但是由于现有的超导限流器中超导带失超后会导致整个超导限流单元失效，则需要对整个超导限流单元进行更换，导致成本增加；且现有的超导限流的单元的热传递效率不足，导致整个超导限流单元的可靠性也不能得到很好的保证。
因此，亟需设计一种采用绞合导体的超导限流单元，用以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用绞合导体的超导限流单元，以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种采用绞合导体的超导限流单元，包括底座，所述底座顶端固接有限流骨架，所述限流骨架上绕设有若干超导绞合体，相邻两所述超导绞合体通过电流引线电性连接；
所述超导绞合体包括不锈钢绞线骨架，所述不锈钢绞线骨架外表面上绕设有若干超导带，若干所述超导带呈相同的螺旋角度、相同的螺旋方向以及相同螺距缠绕，且若干所述超导带并联。
优选的，所述不锈钢绞线骨架包括若干不锈钢绞线，若干所述不锈钢绞线呈螺旋分布构成一具有流通通道的管道状结构，若干所述不锈钢绞线呈相同的螺旋角度、相同的螺旋方向以及相同螺距缠绕。
优选的，所述限流骨架包括固接在所述底座顶端的限流骨架组件，所述限流骨架组件设置有两个，两个所述限流骨架组件并列设置，所述超导绞合体绕设在所述限流骨架组件上。
优选的，所述限流骨架组件包括四个支撑柱，四个所述支撑柱呈矩形分布；四个所述支撑柱之间设置有若干支撑板，若干所述支撑板沿竖直方向等距分布，且若干所述支撑板均与所述支撑柱固接；所述超导绞合体穿过相邻两所述支撑板之间形成的通道绕设在所述限流骨架组件上。
优选的，所述支撑板上均开设有若干刻槽，相邻所述刻槽等距分布，且若干所述刻槽沿所述支撑板长度方向设置。
优选的，所述支撑板和所述支撑柱均由高频绝缘陶瓷制成。
优选的，所述限流骨架两侧对称设置有圆柱骨架，所述圆柱骨架与所述底座顶端固接；所述超导绞合体绕过所述圆柱骨架绕设在所述限流骨架组件上。
优选的，所述圆柱骨架上开设有若干环形槽，若干所述环形槽沿竖直方向分布，且若干所述环形槽与所述支撑板对应设置，所述环形槽的宽度与所述超导绞合体的直径相适配，所述超导绞合体通过所述环形槽绕过所述圆柱骨架。
优选的，所述圆柱骨架由高频绝缘陶瓷制成。
本发明公开了以下技术效果：
1、本发明由多根超导带绕设在不锈钢绞合线骨架上，构成超导绞合体，多根超导带并联，增加载流量，将超导绞合体在限流骨架上绕制成线圈，提供足够大的限流电阻，构成超导限流单元，超导带在遇到短路电流失超后，短路电流可沿不锈钢绞线进行分流，减小超导带产热。
2、本发明超导限流单元中的超导绞合体可以单根拆卸，维修和替换将会更加方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种采用绞合导体的超导限流单元的结构示意图；
图2为本发明中超导绞合体的结构示意图；
图3为本发明中不锈钢绞线骨架的结构示意图；
图4为本发明中若干超导带的结构示意图；
图5为本发明限流骨架、底座、圆柱骨架的连接示意图；
图6为图5中A的放大图；
其中，1为圆柱骨架、2为超导绞合体、3为电流引线、4为底座、5为限流骨架组件、101为环形槽、201为超导带、202为不锈钢绞线、203为流通通道、501为支撑柱、502为支撑板、503为刻槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供一种采用绞合导体的超导限流单元，包括底座4，底座4顶端固接有限流骨架，限流骨架上绕设有若干超导绞合体2，相邻两超导绞合体2通过电流引线3电性连接；
超导绞合体2包括不锈钢绞线骨架，不锈钢绞线骨架外表面上绕设有若干超导带201，若干超导带201呈相同的螺旋角度、相同的螺旋方向以及相同螺距缠绕，且若干超导带201并联。本发明由多根超导带201绕设在不锈钢绞合线骨架上，构成超导绞合体2，多根超导带201并联，增加载流量，将超导绞合体2在限流骨架上绕制成线圈，提供足够大的限流电阻，构成超导限流单元，超导带201在遇到短路电流失超后，短路电流可沿不锈钢绞线202进行分流，减小超导带201产热，提高超导限流单元工作过程中的可靠性。本发明超导限流单元中的超导绞合体2为若干根并通过电流引线3电性连接，可以单根拆卸，维修和替换将会更加方便。
进一步的，不锈钢绞线骨架包括若干不锈钢绞线202，若干不锈钢绞线202呈螺旋分布构成一具有流通通道203的管道状结构，若干不锈钢绞线202呈相同的螺旋角度、相同的螺旋方向以及相同螺距缠绕。不锈钢绞线骨架中间设有流通通道203，流通通道203可以通过液氮，进而加快超导带201在工作过程中产生的热量的散热速度，增大换热效率，保证超导限流单元在工作过程中不会因为温度过高而损坏。
进一步的，限流骨架包括固接在底座4顶端的限流骨架组件5，限流骨架组件5设置有两个，两个限流骨架组件5并列设置，超导绞合体2绕设在限流骨架组件5上。
进一步的，限流骨架组件5包括四个支撑柱501，四个支撑柱501呈矩形分布；四个支撑柱501之间设置有若干支撑板502，若干支撑板502沿竖直方向等距分布，且若干支撑板502均与支撑柱501固接；超导绞合体2穿过相邻两支撑板502之间形成的通道绕设在限流骨架组件5上。通过设置若干支撑板502，超导绞合体2穿过支撑板502之间的通道绕设在限流骨架组件5上，超导绞合体2能够搭在对应位置的支撑板502的上表面，使超导绞合体2能够更好的设置在限流骨架组件5上，通过设置限流骨架组件5还能够加快限流单元工作过程中产生的热量，提高超导限流单元工作过程中的可靠性。
进一步的，支撑板502上均开设有若干刻槽503，相邻刻槽503等距分布，且若干刻槽503沿支撑板502长度方向设置。通过开设刻槽503增大了与液氮的换热面积，同时通过开设刻槽503可以减轻限流骨架的质量，使整个限流单元更加轻便、灵活。刻槽503还能够减少超导带201在失超过程中液氮产生的气泡，气泡的产生会影响超导限流单元的散热效率，因此减少超导带201在失超过程中液氮产生的气泡能够提高超导限流单元整体的可靠性。
进一步的，支撑板502和支撑柱501均由高频绝缘陶瓷制成。
进一步的，限流骨架两侧对称设置有圆柱骨架1，圆柱骨架1与底座4顶端固接；超导绞合体2绕过圆柱骨架1绕设在限流骨架组件5上。
进一步的，圆柱骨架1上开设有若干环形槽101，若干环形槽101沿竖直方向分布，且若干环形槽101与支撑板502对应设置，环形槽101的宽度与超导绞合体2的直径相适配，超导绞合体2通过环形槽101绕过圆柱骨架1。通过在圆柱骨架1上开设与支撑板502对应的环形槽101，能够使超导绞合体2更加顺利、便捷的绕设在限流骨架上，使超导绞合体2能够方便的绕设在对应位置。
进一步的，环形槽101的数量与支撑板502的数量相同，环形槽101的位置与相邻支撑板502之间形成的通道对应设置。
进一步的，圆柱骨架1由高频绝缘陶瓷制成。
具体实施方式：将多根超导带201以相同的螺旋角度、螺旋方向以及相同螺距绕设在不锈钢绞线骨架上制成超导绞合体2，多根超导带201并联连接。超导带201的根数、螺旋角度、螺旋方向以及螺距均可根据实际情况进行调整，在交流系统中，不同的排列方式与螺旋方式会产生的交流损耗是不同的。图2中以绕设一层超导带201为例，根据实际情况的需要可以绕设多层超导带201。
将超导绞合体2通过电流引线3进行连接，缠绕在限流骨架上，得到超导限流单元，将整个超导限流单元放置在杜瓦(图中未画出)内，浸在液氮中。在正常运行时刻，液氮温区下超导带201为超导态，在故障发生时刻，超导带201失超，不锈钢绞线202进行分流，超导绞合体2起到限流的效果。若限流单元中某处发生局部故障，可以将发生故障处的超导绞合体2单根拆卸，进行维修或替换，十分方便快捷。
本发明的超导限流单元可以用于交流系统，也可以用于直流系统。本发明采用绕设超导绞合体2制成的超导限流单元可以根据实际需要设计成电阻型或者电感型。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
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