專利名稱：電阻超導(dǎo)故障限流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電阻超導(dǎo)故障限流器，且更為具體地說，涉及一種當(dāng)施加正常電流時(shí)因?yàn)楸旧泶艌龊屯獠看艌瞿軌驕p少超導(dǎo)限制器元件的電流損耗，并且當(dāng)施加比如短路的故障電流時(shí)能夠均勻地失超(quench)超導(dǎo)限制器元件的電阻的超導(dǎo)故障限流器。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)中的故障限流器用于在發(fā)生比如短路、接地故障和雷擊的故障電流時(shí)限制加到電源系統(tǒng)的總線排、絕緣器、斷路器等的機(jī)械、熱和電應(yīng)力。
超導(dǎo)故障限流器使用超導(dǎo)體由于超過閾值電流的故障電流而失超(quench)的原理，就是說，超導(dǎo)體在失去了其超導(dǎo)特性之后轉(zhuǎn)變?yōu)樽钁B(tài)(resistive state)。
故障電流因?yàn)殡娫聪到y(tǒng)故障而流到超導(dǎo)故障限流器，超導(dǎo)故障限流器轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂懈咦杩沟碾娮栌纱朔乐构收想娏鳌?br> 通常，在超導(dǎo)狀態(tài)中具有特定電阻“0”(零)的超導(dǎo)體因?yàn)榇嬖陔娏骰虼艌龊蜏囟忍匦赞D(zhuǎn)變?yōu)槠渲刑囟娮璨皇恰?”(零)的正常導(dǎo)電狀態(tài)。超導(dǎo)體失去其超導(dǎo)特性的現(xiàn)象被稱為“失超”。
超導(dǎo)故障限流器被大致分為電感類型和電阻類型。電阻類型超導(dǎo)故障限流器在和電感類型超導(dǎo)故障限流器比較時(shí)具有較簡單的結(jié)構(gòu)，較輕的總量和較便宜的制造成本，這是因?yàn)槌瑢?dǎo)體管理包括故障電流檢測、到電阻的狀態(tài)轉(zhuǎn)變和限流的所有工作。
將參考圖1描述現(xiàn)有電阻類型超導(dǎo)故障限流器的結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)有電阻類型超導(dǎo)故障限流器包括由非金屬材料形成且填充有比如液態(tài)氮的冷卻劑的低溫箱14；在低溫箱14中的冷卻劑中容納的且維持為超導(dǎo)狀態(tài)的超導(dǎo)限制器元件；在低溫箱14外側(cè)安裝從而環(huán)繞低溫箱14，且由銅或鋁形成，用于以水平方向施加均勻磁場到超導(dǎo)限制器元件12的箔制線圈(foil coil)16；用于串聯(lián)連接超導(dǎo)限制器元件12和箔制線圈16的電流引線13和15；以及并聯(lián)連接到超導(dǎo)體限制器元件12和箔制線圈16之間的串聯(lián)電路，用于防止在串聯(lián)電路瞬時(shí)產(chǎn)生過電壓的變阻器17。
現(xiàn)有的電阻類型超導(dǎo)故障限流器被連接到電源系統(tǒng)的電源線。
當(dāng)故障電流流到電阻類型超導(dǎo)故障限流器時(shí)，水平方向的均勻和強(qiáng)磁場從箔制線圈16加到超導(dǎo)限制器元件12。之后，超導(dǎo)限制器元件12變?yōu)槌^閾值電流密度和閾值磁場密度的狀態(tài)，且因此轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂须娮璧恼?dǎo)電狀態(tài)。因此，限制了故障電流。
在電阻類型超導(dǎo)故障限流器中，箔制線圈16在大故障電流的情況下施加強(qiáng)磁場到超導(dǎo)限制器元件12，由此，均勻和快速地失超超導(dǎo)限制器元件12。然而，即使當(dāng)小于額定電流地正常電流流過電阻類型超導(dǎo)故障限流器時(shí)，箔制線圈16施加磁場到超導(dǎo)限制器元件12，且超導(dǎo)限制器元件12產(chǎn)生本身磁場，這引起超導(dǎo)限制器元件12具有大的電流損耗。因此，通過補(bǔ)償電流損耗為了增加流到超導(dǎo)限制器元件12的電流量，必須增加超導(dǎo)限制器元件12的數(shù)目，這引起箔制線圈16的尺寸和數(shù)目增加。當(dāng)電源系統(tǒng)的額定電壓變高時(shí)問題更加嚴(yán)重。
因?yàn)殡娏鲹p耗表現(xiàn)為熱發(fā)射，為了維持65K-77K(開爾文)的溫度(其是維持超導(dǎo)限制器元件處于超導(dǎo)狀態(tài)的溫度)，需要比如大低溫箱的冷卻設(shè)備。
因?yàn)殡娏骺偸橇鞯讲凭€圈16，需要一種用于屏蔽加熱的箔制線圈16的熱發(fā)射的低溫箱14的熱屏蔽裝置。
在現(xiàn)有的超導(dǎo)故障限流器中，從箔制線圈16產(chǎn)生的磁場被以水平方向施加到超導(dǎo)限制器元件12，由此引起超導(dǎo)限制器元件的均勻和同步失超。上述方法應(yīng)用于基于BISCCO的超導(dǎo)限制器元件，從而獲得相同效果。但是，當(dāng)將上述方法應(yīng)用于基于YBCO的超導(dǎo)限制器元件時(shí)，需要應(yīng)用水平磁場的磁場必須大于需要應(yīng)用垂直磁場的磁場幾十倍。為了使箔制線圈16產(chǎn)生大的磁場，必須增加箔制線圈的尺寸和數(shù)目。結(jié)果，超導(dǎo)故障限流器的尺寸增加，從而難以獲得其安裝空間，且其制造成本增加。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種電阻超導(dǎo)故障限流器，其能夠減少在出現(xiàn)正常電流的情況下超導(dǎo)限制器元件因?yàn)樽陨泶艌龊屯獠看艌龅碾娏鲹p耗，且能夠在發(fā)生故障電流的情況下均勻地失超超導(dǎo)限制器元件，由此增強(qiáng)超導(dǎo)限制器元件對(duì)于高壓的耐壓。
本發(fā)明的另一目的是提供一種電阻超導(dǎo)故障限流器，其能夠通過增加超導(dǎo)限制器元件相對(duì)高壓的耐壓來減少總尺寸，由此最小化超導(dǎo)限制器元件的數(shù)目，且能夠減少制造成本。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的這些和其它的優(yōu)點(diǎn)，以及根據(jù)本發(fā)明的目的，如這里具體地和廣泛地描述的，提供了一種電阻超導(dǎo)故障限流器，其包括超導(dǎo)限制器元件，其在正常電流流動(dòng)的情況下處于超導(dǎo)狀態(tài)，且在流過大于預(yù)定閾值電流值的故障電流時(shí)處于具有預(yù)定電阻的正常導(dǎo)電狀態(tài)；超導(dǎo)串聯(lián)線圈，其串聯(lián)連接到超導(dǎo)限制器元件，從而彼此面對(duì)，使得當(dāng)電流以相反方向流動(dòng)從而消除磁場時(shí)能夠相應(yīng)地最小化電流損耗，且其具有大于超導(dǎo)限制器元件的閾值電流值預(yù)定比率的閾值電流值；和正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈，且并聯(lián)連接到超導(dǎo)限制器元件，且在發(fā)生故障電流時(shí)，具有小于超導(dǎo)限制器元件的電阻的預(yù)定電阻，以通過分流流到超導(dǎo)限制器元件的電流而防止超導(dǎo)限制器元件過熱，并用于通過在發(fā)生故障電流時(shí)產(chǎn)生磁場來均勻地失超超導(dǎo)限制器元件。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供了一種電阻超導(dǎo)故障限流器，其包括超導(dǎo)限制器元件，其在正常電流流動(dòng)的情況下處于超導(dǎo)狀態(tài)，且在大于預(yù)定閾值電流值的故障電流流過時(shí)，其處于具有預(yù)定電阻的正常導(dǎo)電狀態(tài)；超導(dǎo)串聯(lián)線圈，其串聯(lián)連接到超導(dǎo)限制器元件，從而彼此面對(duì)，使得當(dāng)電流以相反方向流動(dòng)從而消除磁場時(shí)，其能夠相應(yīng)地最小化電流損耗，且其具有大于超導(dǎo)限制器元件的“n”值預(yù)定比率的“n”值，從而在發(fā)生故障電流時(shí)先于超導(dǎo)限制器元件失超；第一正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈，其并聯(lián)到連接超導(dǎo)限制器元件，且在發(fā)生故障電流時(shí)，具有小于超導(dǎo)限制器元件的電阻的預(yù)定電阻，以通過分流流到超導(dǎo)限制器元件的電流而防止超導(dǎo)限制器元件過熱，并用于通過在發(fā)生故障電流時(shí)產(chǎn)生磁場來均勻地失超超導(dǎo)限制器元件；和第二正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈，其并聯(lián)連接到超導(dǎo)限制器元件，且在發(fā)生故障電流時(shí)具有小于超導(dǎo)限制器元件的電阻的預(yù)定電阻，以通過分流流到超導(dǎo)限制器元件的電流而防止超導(dǎo)限制器元件過熱，并用于通過在產(chǎn)生故障電流時(shí)產(chǎn)生磁場來均勻地失超超導(dǎo)限制器元件。
通過結(jié)合附圖的下面的本發(fā)明詳細(xì)描述能夠更加清楚說明本發(fā)明的前述和其它目的、特征、方面和優(yōu)點(diǎn)。


附圖是為了能進(jìn)一步了解本發(fā)明而包含的，并且被納入本說明書中構(gòu)成本說明書的一部分，這些附圖示出了本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，并用于與本說明書一起對(duì)本發(fā)明的原理進(jìn)行說明。
在附圖中圖1是示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)施例的電阻超導(dǎo)故障限流器的結(jié)構(gòu)圖；圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電阻超導(dǎo)故障限流器的水平截面結(jié)構(gòu)的截面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電阻超導(dǎo)故障限流器的等效電路圖；圖4A是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的在正常電流流動(dòng)時(shí)電阻超導(dǎo)故障限流器的等效電路圖；圖4B是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的在一正常電流流動(dòng)時(shí)電阻超導(dǎo)故障限流器的電流和磁場的視圖；圖5A是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的在故障電流流動(dòng)時(shí)電阻超導(dǎo)故障限流器的等效電路圖；圖5B是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的在故障電流流動(dòng)時(shí)電阻超導(dǎo)故障限流器的電流和磁場的視圖；圖6A是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的在故障電流流動(dòng)時(shí)電阻超導(dǎo)故障限流器的等效電路圖；圖6B是示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的在故障電流流動(dòng)時(shí)電阻超導(dǎo)故障限流器的電流和磁場的視圖；以及圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電阻超導(dǎo)故障限流器彼此串聯(lián)連接從而具有對(duì)高壓的耐壓的等效電路圖。
具體實(shí)施例方式
下面將詳細(xì)參考本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在附圖中示出了其實(shí)例。
在下文中，將參考附圖解釋根據(jù)本發(fā)明的電阻超導(dǎo)故障限流器。
圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電阻超導(dǎo)故障限流器的水平結(jié)構(gòu)的截面圖。
如圖所示，根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電阻超導(dǎo)故障限流器包括超導(dǎo)限制器元件21，其被布置在最內(nèi)側(cè)；超導(dǎo)串聯(lián)線圈22，其被布置在最外側(cè)從而環(huán)繞超導(dǎo)限制器元件21；和正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23，其被布置在21和超導(dǎo)串聯(lián)線圈22之間。
正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23是螺旋形狀的線圈，且能夠位于超導(dǎo)限制器元件21和超導(dǎo)串聯(lián)線圈22之間，如圖2所示。作為另一實(shí)施例，正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23也能夠位于超導(dǎo)串聯(lián)線圈22外側(cè)。
根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電阻超導(dǎo)故障限流器能夠進(jìn)一步包括位于超導(dǎo)限制器元件21和正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23之間和位于正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23和超導(dǎo)串聯(lián)線圈22之間的絕緣層24。
在下文中，絕緣層24必須由具有和超導(dǎo)限制器元件21、正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23和超導(dǎo)串聯(lián)線圈22的比率相同的熱膨脹率的材料形成，或由具有和21-23類似的熱膨脹率的材料形成，以防止在冷卻或過熱時(shí)的熱應(yīng)力和表面分離。因?yàn)樵谑С僮鲿r(shí)在超導(dǎo)限制器元件21外側(cè)產(chǎn)生強(qiáng)電磁力，且因此產(chǎn)生大量熱，快速傳送熱量到冷卻劑的材料必須用于絕緣層24。因此，絕緣層24必須由能夠機(jī)械耐受電磁力和具有良好導(dǎo)熱性且厚度小于1mm的材料形成。
優(yōu)選地，絕緣層24由環(huán)氧樹脂或玻璃纖維增強(qiáng)塑料(省略為FRP)形成。
圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電阻超導(dǎo)故障限流器的等效電路圖。
如圖所示，根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電阻超導(dǎo)故障限流器包括超導(dǎo)限制器元件21；串聯(lián)連接到超導(dǎo)限制器元件21從而面對(duì)超導(dǎo)限制器元件21的超導(dǎo)串聯(lián)線圈22；和并聯(lián)連接到超導(dǎo)限制器元件21的正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23。
當(dāng)正常(normal)電流流過超導(dǎo)限制器元件21時(shí)，元件21處于具有電阻“0”(零)的超導(dǎo)狀態(tài)。但是，當(dāng)大于閾值電流值的故障電流，比如具有額定電流的幾倍或幾十倍的電氣短路電流流過時(shí)，超導(dǎo)限制器元件21變?yōu)槭С瑺顟B(tài)以轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂袔资翚W(mΩ)到幾歐(Ω)的正常導(dǎo)電狀態(tài)。
超導(dǎo)串聯(lián)線圈22被串聯(lián)連接到超導(dǎo)限制器元件21從而面對(duì)超導(dǎo)限制器元件21，且超導(dǎo)串聯(lián)線圈22和超導(dǎo)限制器元件21具有彼此相反的電流方向。因此，從超導(dǎo)串聯(lián)線圈22和超導(dǎo)限制器元件21產(chǎn)生的磁場彼此取消(cancel)，由此最小化磁場造成的電流損耗。在這里，磁場造成的電流損耗意味著由磁場引起的渦流(eddy current)造成的電流損耗。
通過構(gòu)造超導(dǎo)串聯(lián)線圈22和超導(dǎo)限制器元件21為螺旋形狀的相同超導(dǎo)線圈能夠更加增加磁場的抵消效果，且通過構(gòu)造超導(dǎo)串聯(lián)線圈22和超導(dǎo)限制器元件21具有相同的匝數(shù)和相同的盤繞方向能夠更加增加磁場的抵消效果。
優(yōu)選的，超導(dǎo)串聯(lián)線圈22的閾值電流是超導(dǎo)限制器元件21的閾值電流的1.1-2.0倍。因此，在發(fā)生故障電流的情況下，超導(dǎo)限制器元件21相比超導(dǎo)串聯(lián)線圈22首先失超。當(dāng)超導(dǎo)限制器元件21首先失超時(shí)，從超導(dǎo)串聯(lián)線圈22和超導(dǎo)限制器元件21產(chǎn)生的磁場的抵消狀態(tài)改變，且因此由來自超導(dǎo)串聯(lián)線圈22的強(qiáng)磁場均勻失超超導(dǎo)限制器元件21。結(jié)果，超導(dǎo)限制器元件21具有對(duì)高壓的增強(qiáng)的耐壓。
超導(dǎo)串聯(lián)線圈22和超導(dǎo)限制器元件21分別能夠由Bi2212超導(dǎo)塊，Bi2223超導(dǎo)線和涂覆YBCO的超導(dǎo)體之一形成。
因?yàn)槌瑢?dǎo)限制器元件21在因?yàn)楣收想娏鞫С瑫r(shí)具有幾十毫歐(mΩ)到幾歐(Ω)的電阻，在普通溫度具有小于幾十毫歐(mΩ)到幾歐(Ω)的電阻的導(dǎo)體用作正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23。優(yōu)選地，用作正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23的導(dǎo)體由銅(copper)、青銅(bronze)、CuNi和Ni合金之一形成。
當(dāng)超導(dǎo)限制器元件21因?yàn)楣收想娏鞫С瑫r(shí)，正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23形成電流的其它流動(dòng)路徑，也就是，分流路徑，且因此大多數(shù)電流流過正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23而不流過超導(dǎo)限制器元件21。結(jié)果，在發(fā)生故障電流時(shí)防止超導(dǎo)限制器元件21過熱。另外，當(dāng)分流的故障電流流過正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23時(shí)，從正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23產(chǎn)生的磁場被施加到超導(dǎo)限制器元件21，由此均勻地失超該超導(dǎo)限制器元件21。
超導(dǎo)串聯(lián)線圈22比正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23更顯著地影響超導(dǎo)限制器元件21的均勻失超。在這里，超導(dǎo)限制器元件21的均勻失超意味著超導(dǎo)限制器元件21的整個(gè)區(qū)域同時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)檎?dǎo)體。
下面將參考圖4A和4B解釋根據(jù)本發(fā)明的超導(dǎo)故障限流器的結(jié)構(gòu)和工作。圖4A是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的在正常電流流動(dòng)時(shí)電阻超導(dǎo)故障限流器的等效電路圖，而圖4B是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的在正常電流流動(dòng)時(shí)電阻超導(dǎo)故障限流器的電流和磁場的視圖。
當(dāng)小于額定電流的正常電流流過時(shí)，小于閾值電流值的電流流過，且因此超導(dǎo)電流限制器21和超導(dǎo)串聯(lián)線圈22分別具有電阻“0”。結(jié)果，電流不流到具有預(yù)定電阻的正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23。根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電阻超導(dǎo)故障限流器的電路圖能夠被表示為圖4A的等效電路圖。
參考圖4A，超導(dǎo)限制器元件21和超導(dǎo)串聯(lián)線圈22串聯(lián)連接從而面對(duì)彼此，且具有相同的匝數(shù)和環(huán)繞方向，并具有相反的電流方向(如箭頭所示)。在圖4A中，由數(shù)字400指示的粗箭頭(thick arrow)表示電力系統(tǒng)中流入/流出超導(dǎo)故障限流器的電流和流過超導(dǎo)故障限流器的電流。
因?yàn)榱鬟^超導(dǎo)限制器元件21和超導(dǎo)串聯(lián)線圈22的電流具有相反的方向，在其每個(gè)外圍部分形成的磁場具有相反方向且彼此消除。
在圖4A中，在其兩端具有箭頭的弧線表示從超導(dǎo)限制器元件21和超導(dǎo)串聯(lián)線圈22產(chǎn)生的磁場彼此影響。
如圖4B所示，超導(dǎo)限制器元件21和超導(dǎo)串聯(lián)線圈22是當(dāng)纏繞具有薄的厚度和寬的寬度表面21a和22a的帶形的基于BISCCO或基于YBCO的超導(dǎo)體時(shí)形成的超導(dǎo)線圈，且超導(dǎo)限制器元件21和超導(dǎo)串聯(lián)線圈22的總體形狀具有圓柱形。超導(dǎo)限制器元件21被安裝在內(nèi)側(cè)，而超導(dǎo)串聯(lián)線圈22被安裝在外側(cè)，從而環(huán)繞該超導(dǎo)限制器元件21。
超導(dǎo)限制器元件21和超導(dǎo)串聯(lián)線圈22的寬的寬度表面21a和22a面對(duì)彼此，使得磁場彼此影響。
如圖4B所示，當(dāng)在電力系統(tǒng)上流動(dòng)小于額定電流的正常電流時(shí)，流過超導(dǎo)串聯(lián)線圈22的電流和流到超導(dǎo)限制器元件21的電流彼此相反，為進(jìn)入方向(EN)和離開方向(EX)。
因此，超導(dǎo)限制器元件21中的磁場和超導(dǎo)串聯(lián)線圈22中的磁場具有相反方向從而彼此消除，由此僅在超導(dǎo)限制器元件21和超導(dǎo)串聯(lián)線圈22之間留下很小的磁場(minute magnetic)。因此，根據(jù)本發(fā)明的電阻超導(dǎo)故障限流器與僅具有超導(dǎo)限制器元件的超導(dǎo)故障限流器相比能夠減少三倍的電流損耗。
下面將更加詳細(xì)地描述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。例如，當(dāng)300安培的正常電流在電力系統(tǒng)上流動(dòng)時(shí)，將Bi2212管或塊設(shè)備以螺旋線圈形狀纏繞20次作為超導(dǎo)限制器元件21，由此具有420A(安培)的閾值。將具有良好傳導(dǎo)性和絕緣特性的低溫絕緣材料以小于1mm的厚度涂覆在超導(dǎo)限制器元件外側(cè)。通過使用0.16mm直徑的銅線圈，以相應(yīng)于大約150的匝數(shù)在低溫絕緣材料上纏繞正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23，且將正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23并聯(lián)連接到超導(dǎo)限制器元件。比如玻璃纖維增強(qiáng)塑料(FRP)的絕緣管位于正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23的外側(cè)，且在絕緣管上纏繞超導(dǎo)串聯(lián)線圈22。在這里，超導(dǎo)串聯(lián)線圈22形成為兩個(gè)涂覆YBCO的導(dǎo)體，每個(gè)具有300A的閾值電流，將其彼此層壓為雙層結(jié)構(gòu)，并且以和超導(dǎo)限制器元件21相同的方向纏繞20次，從而串聯(lián)連接到超導(dǎo)限制器元件。
下面將參考圖5A和5B描述根據(jù)本發(fā)明的超導(dǎo)故障限流器的結(jié)構(gòu)和工作。圖5A是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的在故障電流流動(dòng)時(shí)電阻超導(dǎo)故障限流器的等效電路圖，且圖5B是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的在故障電流流動(dòng)時(shí)電阻超導(dǎo)故障限流器的電流和磁場的視圖。
參考圖5A，在大于額定電流的幾倍或幾十倍的故障電流流到電阻超導(dǎo)故障限流器的情況下，如向下的大箭頭400指示的，當(dāng)故障電流大于超導(dǎo)限制器元件21的預(yù)定電流閾值時(shí)，超導(dǎo)限制器元件21失超，從而從具有電阻“0”(零)的超導(dǎo)狀態(tài)改變?yōu)榫哂袔资翚W(mΩ)到幾歐(Ω)的電阻的正常導(dǎo)電狀態(tài)。
結(jié)果，流到超導(dǎo)故障限流器的故障電流被分流到超導(dǎo)限制器元件21和正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23。在這里，因?yàn)檎?dǎo)體并聯(lián)線圈23具有小于失超的超導(dǎo)限制器元件21的電阻，大多數(shù)故障電流流過正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23。如圖5A的小箭頭指示的參考數(shù)字410和420指示分流到超導(dǎo)限制器元件21和正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23的故障電流。
如圖5A所示，在發(fā)生故障電流的情況下，流過正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23的電流具有和流過超導(dǎo)串聯(lián)線圈22的電流相同的方向，且因此從其產(chǎn)生具有相同方向的磁場。
在圖5A中，在其兩端具有箭頭的圓弧表示從超導(dǎo)限制器元件21和超導(dǎo)串聯(lián)線圈22產(chǎn)生的磁場彼此影響。
在這里，因?yàn)樵诔瑢?dǎo)限制器元件21失超之后，流到超導(dǎo)串聯(lián)線圈22的電流遠(yuǎn)大于流到超導(dǎo)限制器元件21的電流，產(chǎn)生磁場，如圖5B所示。
就是說，因?yàn)榱鞯匠瑢?dǎo)串聯(lián)線圈22的電流遠(yuǎn)大于流到超導(dǎo)限制器元件21的電流，超導(dǎo)限制器元件21內(nèi)的磁場沒有被抵消，而是由超導(dǎo)串聯(lián)線圈22在超導(dǎo)限制器元件21的內(nèi)側(cè)和外側(cè)以垂直方向形成，如圖5B的向下箭頭指示的。另外，因?yàn)榱鞯秸?dǎo)體并聯(lián)線圈23的電流具有和流到超導(dǎo)串聯(lián)線圈22的電流相同的方向，從正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23產(chǎn)生的磁場具有和從超導(dǎo)串聯(lián)線圈22產(chǎn)生的垂直磁場相同的方向，即使其小于垂直磁場。結(jié)果，在發(fā)生故障電流的情況下，在超導(dǎo)限制器元件21內(nèi)側(cè)和外側(cè)同時(shí)產(chǎn)生磁場，由此均勻地失超該超導(dǎo)限制器元件21。因此，增加了超導(dǎo)限制器元件21對(duì)高壓的耐壓，由此穩(wěn)定該電力系統(tǒng)。
超導(dǎo)串聯(lián)線圈22能夠由大于閾值電流的電流失超。但是，因?yàn)槌瑢?dǎo)串聯(lián)線圈22具有大于超導(dǎo)限制器元件21的閾值電流，且在失超時(shí)具有加到其的低預(yù)定電阻，其很少具有限流功能。
下面將參考圖6A和6B描述根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的超導(dǎo)故障限流器的結(jié)構(gòu)和工作。圖6A是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的在故障電流流動(dòng)時(shí)電阻超導(dǎo)故障限流器的等效電路圖，且圖6B是示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的在故障電流流動(dòng)時(shí)電阻超導(dǎo)故障限流器的電流和磁場的視圖。
如圖6A所示，根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電阻超導(dǎo)故障限流器包括超導(dǎo)限制器元件21，其在正常電流流動(dòng)的情況下處于超導(dǎo)狀態(tài)，且在具有預(yù)定閾值電流值的故障電流流動(dòng)時(shí)改變?yōu)榫哂蓄A(yù)定電阻的正常導(dǎo)電狀態(tài)；超導(dǎo)串聯(lián)線圈22，其串聯(lián)連接到超導(dǎo)限制器元件21；第一正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23a，其并聯(lián)連接到超導(dǎo)限制器元件21；和第二正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23b，其并聯(lián)連接到超導(dǎo)串聯(lián)線圈22。
超導(dǎo)限制器元件21是具有螺旋線圈形狀的超導(dǎo)體。
超導(dǎo)串聯(lián)線圈22串聯(lián)連接到超導(dǎo)限制器元件21，從而面對(duì)彼此，使得當(dāng)電流以相反方向流過它們從而彼此消除磁場時(shí)，相應(yīng)地最小化電流損耗。而且，超導(dǎo)串聯(lián)線圈22具有大于超導(dǎo)限制器元件21的“n”值預(yù)定比率的“n”值，從而當(dāng)發(fā)生故障電流時(shí)，先于超導(dǎo)限制器元件21失超。在這里，“n”值指示從超導(dǎo)體到正常導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變速率的轉(zhuǎn)變指數(shù)。在相同閾值電流下，“n”值越大，執(zhí)行從超導(dǎo)體轉(zhuǎn)變?yōu)檎?dǎo)體越快。
優(yōu)選地，超導(dǎo)串聯(lián)線圈22的“n”值大于超導(dǎo)限制器元件21的“n”值1.5-4.0倍。
串聯(lián)連接以面對(duì)超導(dǎo)限制器元件21的超導(dǎo)串聯(lián)線圈22是具有螺旋線圈形狀從而通過在發(fā)生正常電流的情況下彼此抵消磁場而最小化電流損耗的超導(dǎo)體。而且，布置超導(dǎo)串聯(lián)線圈22以環(huán)繞超導(dǎo)限制器元件21，且超導(dǎo)串聯(lián)線圈22具有和超導(dǎo)限制器元件21相同的匝數(shù)。
優(yōu)選地，超導(dǎo)串聯(lián)線圈22和超導(dǎo)限制器元件21分別是在纏繞具有薄的厚度和寬的寬度表面的帶形的基于BISCCO的超導(dǎo)體(例如，Bi2212，Bi2223)或涂覆YBCO的超導(dǎo)體時(shí)形成的超導(dǎo)體。
布置超導(dǎo)串聯(lián)線圈22和超導(dǎo)限制器元件21使得該寬的寬度表面能夠彼此面對(duì)。
另外，超導(dǎo)串聯(lián)線圈22和超導(dǎo)限制器元件21具有彼此類似且小于3％的差值的電流閾值。
用于通過分流流到超導(dǎo)限制器元件的電流而防止超導(dǎo)限制器元件過熱和用于通過在發(fā)生故障電流時(shí)產(chǎn)生磁場而均勻地失超該超導(dǎo)限制器元件的第一正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23a并聯(lián)連接到超導(dǎo)限制器元件21，且其在故障電流流動(dòng)時(shí)具有小于超導(dǎo)限制器元件的電阻的預(yù)定電阻。
第二正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23b在故障電流流動(dòng)時(shí)具有小于超導(dǎo)串聯(lián)線圈22的電阻的預(yù)定電阻。
第二正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23b通過分流流到超導(dǎo)串聯(lián)線圈22的電阻而防止超導(dǎo)串聯(lián)線圈22過熱，且通過在發(fā)生故障電流時(shí)產(chǎn)生磁場且之后將其加到超導(dǎo)限制器元件21來均勻地失超該超導(dǎo)限制器元件21。
因?yàn)槌瑢?dǎo)串聯(lián)線圈22早于超導(dǎo)限制器元件21失超，超導(dǎo)限制器元件21的均勻失超更快，且從第二正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23b產(chǎn)生的磁場對(duì)其的影響大于從第一正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23a產(chǎn)生的磁場。
第一正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23a和第二正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23b具有和超導(dǎo)串聯(lián)線圈22及超導(dǎo)限制器元件21中的一個(gè)相同的電流方向。
第一正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23a和第二正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23b分別是螺線形狀的線圈，且位于超導(dǎo)串聯(lián)線圈22外側(cè)并在超導(dǎo)限制器元件21和超導(dǎo)串聯(lián)線圈22之間。
超導(dǎo)串聯(lián)線圈22和超導(dǎo)限制器元件21分別能夠由Bi2212超導(dǎo)塊，Bi2223超導(dǎo)線和涂覆YBCO的超導(dǎo)體之一來形成。
第一正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23a和第二正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23b由銅、青銅、CuNi和Ni合金之一形成。
根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電阻超導(dǎo)故障限流器能夠進(jìn)一步包括設(shè)置在超導(dǎo)限制器元件21和第一正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23a之間，第一正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23a和超導(dǎo)串聯(lián)線圈22之間，以及第二正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23b和超導(dǎo)串聯(lián)線圈22之間的絕緣層。在這里，該絕緣層由環(huán)氧樹脂或玻璃纖維增強(qiáng)塑料(FRP)形成。
下面將解釋根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電阻超導(dǎo)故障限流器的工作。
當(dāng)小于額定電流的正常電流在電力系統(tǒng)上流動(dòng)時(shí)，根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電阻超導(dǎo)故障限流器的工作和根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電阻超導(dǎo)故障限流器的工作相同。就是說，因?yàn)樵谡ｋ娏髁鲃?dòng)的情況下，正常電流具有小于超導(dǎo)限制器元件21和超導(dǎo)串聯(lián)線圈22的每個(gè)電流閾值的值，超導(dǎo)限制器元件21和超導(dǎo)串聯(lián)線圈22維持超導(dǎo)狀態(tài)。如圖6A所示，因?yàn)殡娏鞑涣鬟^第一正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23a和第二正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23b，根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電阻超導(dǎo)故障限流器是圖4A的等效電路圖。如圖4A所示的超導(dǎo)故障限流器的工作和上述超導(dǎo)故障限流器相同，且因此省略其描述。
參考圖6A，當(dāng)具有大于超導(dǎo)限制器元件21和超導(dǎo)串聯(lián)線圈22的每個(gè)預(yù)定閾值電流的閾值的故障電流被引入根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電阻超導(dǎo)故障限流器時(shí)，如向下的大箭頭400指示的，具有較大“n”值的超導(dǎo)串聯(lián)線圈22首先失超，從而從具有電阻“0”(零)的超導(dǎo)狀態(tài)改變?yōu)榫哂袔资翚W(mΩ)到幾歐(Ω)的正常導(dǎo)電狀態(tài)。結(jié)果，流到超導(dǎo)故障限流器的故障電流被分流到超導(dǎo)串聯(lián)線圈22和第二正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23b。在這里，因?yàn)榈诙?dǎo)體并聯(lián)線圈23b具有小于失超的超導(dǎo)串聯(lián)線圈22的電阻，大多數(shù)故障電流流過第二正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23b。如圖6A的小箭頭指示的參考數(shù)字410和420表示分流到超導(dǎo)串聯(lián)線圈22和第二正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23b的故障電流。該分流流到并聯(lián)連接到失超的超導(dǎo)串聯(lián)線圈的第二正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23b，由此防止失超的超導(dǎo)串聯(lián)線圈22過熱。同時(shí)，第二正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23b由分流產(chǎn)生磁場，且在超導(dǎo)限制器元件21失超之前，將磁場施加到超導(dǎo)限制器元件21，由此在故障電流流動(dòng)的情況下，均勻地失超該超導(dǎo)限制器元件21。沒有解釋的附圖標(biāo)記430和440分別表示流到超導(dǎo)限制器元件21和第一正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23a的分流。
在圖6A中，在其兩端具有箭頭的弧線表示從超導(dǎo)限制器元件21和超導(dǎo)串聯(lián)線圈22產(chǎn)生的磁場彼此影響。
當(dāng)超導(dǎo)限制器元件21失超時(shí)，該分流流到第一正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23a，由此防止超導(dǎo)限制器元件21過熱。
因?yàn)榉至?40在超導(dǎo)限制器元件21失超之后流到第一正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23a，從第一正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23a產(chǎn)生的磁場對(duì)于超導(dǎo)限制器元件21的均勻失超的影響小于從第二正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23b產(chǎn)生的磁場。
當(dāng)故障電流流到如圖6A所示的根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的超導(dǎo)故障限流器時(shí)，產(chǎn)生如圖6B所示的磁場。
就是說，因?yàn)榱鬟^第二正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23b的電流遠(yuǎn)大于流過超導(dǎo)限制器元件21的電流，超導(dǎo)限制器元件21內(nèi)側(cè)的磁場沒有被抵消，而是由第二正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23b在超導(dǎo)限制器元件21的內(nèi)側(cè)和外側(cè)以垂直方向形成，如圖6B的向下箭頭指示的。
另外，因?yàn)榱鬟^第一正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23a的電流具有和流過第二正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23b的電流相同的方向，從第一正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23a以向下垂直形式產(chǎn)生的磁場具有和從第二正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈23b產(chǎn)生的磁場相同的方向。
如圖6A和6B所示，因?yàn)槌瑢?dǎo)限制器元件21和超導(dǎo)串聯(lián)線圈22彼此面對(duì)且具有以彼此相反方向流動(dòng)的電流，在正常電流流動(dòng)的情況下從其產(chǎn)生的本身子場彼此消除。因此，能夠減少電流損耗。另外，在發(fā)生故障電流的情況下，因?yàn)槌瑢?dǎo)串聯(lián)線圈22的“n”值大于超導(dǎo)限制器元件21的“n”值，超導(dǎo)串聯(lián)線圈22早于超導(dǎo)限制器元件21失超，且加到超導(dǎo)限制器元件21的磁場比由分流420失超該超導(dǎo)限制器元件21的失超時(shí)間點(diǎn)快。結(jié)果，能夠均勻失超該超導(dǎo)限制器元件21。
如前所述，根據(jù)本發(fā)明的超導(dǎo)故障限流器和由并聯(lián)連接到超導(dǎo)限制器元件的正常導(dǎo)體線圈的磁力操作的開關(guān)，以及用于由開關(guān)跳閘操作的高電壓或超高電壓的附加斷路器交互工作。因此，在發(fā)生故障電流的情況下能夠完全屏蔽電力系統(tǒng)的電路。
將參考圖7解釋連接到高電壓的電力系統(tǒng)的本發(fā)明的超導(dǎo)故障限流器的結(jié)構(gòu)。
圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電阻超導(dǎo)故障限流器彼此串聯(lián)連接從而具有對(duì)高壓的耐壓的等效電路圖。
為了增加對(duì)于高壓的耐壓，根據(jù)本發(fā)明的所需數(shù)目的電阻超導(dǎo)故障限流器彼此串聯(lián)連接，由此構(gòu)成超導(dǎo)故障限流器系統(tǒng)。
在這里，根據(jù)電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)來確定電阻超導(dǎo)故障限流器的數(shù)目。例如，如果一個(gè)超導(dǎo)故障限流器具有1kV的耐電壓(voltagetolerance)，在單向14kV的電力系統(tǒng)中彼此串聯(lián)連接14個(gè)超導(dǎo)故障限流器。在本發(fā)明中，因?yàn)樵黾恿艘粋€(gè)超導(dǎo)故障限流器的耐電壓，則構(gòu)成電力系統(tǒng)所需的超導(dǎo)故障限流器的數(shù)目能夠減少。結(jié)果，最小化整個(gè)系統(tǒng)且減少了制造成本。
如前所述，在根據(jù)本發(fā)明的電阻超導(dǎo)故障限流器中，顯著減少了因?yàn)楸旧泶艌鲈斐傻碾娏鲹p耗，且因此減少了用于冷卻因?yàn)殡娏鲹p耗發(fā)出的熱量的冷卻器的尺寸和數(shù)目。
另外，在根據(jù)本發(fā)明的電阻超導(dǎo)故障限流器中，在發(fā)生故障電流時(shí)均勻地失超該超導(dǎo)限制器元件，由此增加對(duì)于高壓的耐壓。結(jié)果，最小化構(gòu)成高電壓的電力系統(tǒng)的超導(dǎo)限流器的數(shù)目。
因?yàn)樵诓幻撾x本發(fā)明的精神和本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以具體表現(xiàn)為多種形式，應(yīng)該理解除非特別說明，上述的實(shí)施例不由任意前述描述的細(xì)節(jié)所限制，而是應(yīng)該在附加的權(quán)利要求中定義的精神和范圍內(nèi)被廣泛的理解，并且因此，所有在權(quán)利要求范圍，或界限的等效物內(nèi)的修改和變更都意在被附加的權(quán)利要求所包括。
權(quán)利要求
1.一種電阻超導(dǎo)故障限流器，其包括超導(dǎo)限制器元件，其在正常電流流動(dòng)的情況下處于超導(dǎo)狀態(tài)，且在大于預(yù)定閾值電流值的故障電流流動(dòng)時(shí)處于具有預(yù)定電阻的正常導(dǎo)電狀態(tài)；超導(dǎo)串聯(lián)線圈，串聯(lián)連接到超導(dǎo)限制器元件，從而彼此面對(duì)，使得當(dāng)電流以相反方向流動(dòng)從而消除磁場時(shí)能夠相應(yīng)地最小化電流損耗，且其具有大于超導(dǎo)限制器元件的閾值電流值預(yù)定比率的閾值電流值；和正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈，并聯(lián)連接到超導(dǎo)限制器元件，且在發(fā)生故障電流時(shí)具有小于超導(dǎo)限制器元件的電阻的預(yù)定電阻，用于通過分流流到超導(dǎo)限制器元件的電流而防止超導(dǎo)限制器元件過熱，并用于通過在發(fā)生故障電流時(shí)產(chǎn)生磁場來均勻地失超該超導(dǎo)限制器元件。
2.如權(quán)利要求1所述的電阻超導(dǎo)故障限流器，其中，該超導(dǎo)限制器元件是具有螺旋線圈形狀的超導(dǎo)體。
3.如權(quán)利要求1所述的電阻超導(dǎo)故障限流器，其中，該超導(dǎo)串聯(lián)線圈是具有螺旋線圈形狀的超導(dǎo)體，且被安裝以環(huán)繞超導(dǎo)限制器元件。
4.如權(quán)利要求1所述的電阻超導(dǎo)故障限流器，其中，該超導(dǎo)串聯(lián)線圈和超導(dǎo)限制器元件是具有相同纏繞方向和相同匝數(shù)的超導(dǎo)線圈。
5.如權(quán)利要求1所述的電阻超導(dǎo)故障限流器，其中，該超導(dǎo)串聯(lián)線圈和超導(dǎo)限制器元件分別是形成為纏繞成具有薄的厚度和寬的寬度的表面的帶形的基于BISCCO或基于YBCO的超導(dǎo)體的超導(dǎo)線圈。
6.如權(quán)利要求1所述的電阻超導(dǎo)故障限流器，其中，該超導(dǎo)串聯(lián)線圈和超導(dǎo)限制器元件是分別由Bi2212超導(dǎo)塊、Bi2223超導(dǎo)線和涂覆YBCO的超導(dǎo)體之一形成的。
7.如權(quán)利要求1所述的電阻超導(dǎo)故障限流器，進(jìn)一步包括位于超導(dǎo)限制器元件和正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈之間以及在正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈和超導(dǎo)串聯(lián)線圈之間的電絕緣層。
8.如權(quán)利要求7所述的電阻超導(dǎo)故障限流器，其中，該絕緣層由環(huán)氧樹脂或玻璃纖維增強(qiáng)塑料形成。
9.如權(quán)利要求5所述的電阻超導(dǎo)故障限流器，其中，布置該超導(dǎo)串聯(lián)線圈和超導(dǎo)限制器元件使得其寬的寬度表面彼此面對(duì)。
10.如權(quán)利要求1所述的電阻超導(dǎo)故障限流器，其中，該超導(dǎo)串聯(lián)線圈的閾值電流是超導(dǎo)限制器元件的閾值電流的1.1-2.0倍。
11.如權(quán)利要求1所述的電阻超導(dǎo)故障限流器，其中，該超導(dǎo)串聯(lián)線圈是一個(gè)增加對(duì)高壓的耐壓的裝置，其用于通過施加大于從正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈加到超導(dǎo)限制器元件的自身磁場的自身磁場，由此在失超該超導(dǎo)限制器元件時(shí)均勻失超該超導(dǎo)限制器元件，且因此在故障電流的情況下減少來自超導(dǎo)限制器元件的磁場。
12.如權(quán)利要求1所述的電阻超導(dǎo)故障限流器，其中，該流過正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈的電流具有和流過超導(dǎo)串聯(lián)線圈的電流相同的方向。
13.如權(quán)利要求1所述的電阻超導(dǎo)故障限流器，其中，該正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈是螺線形狀的線圈，且位于超導(dǎo)限制器元件和超導(dǎo)串聯(lián)線圈之間，或超導(dǎo)串聯(lián)線圈外側(cè)。
14.如權(quán)利要求1所述的電阻超導(dǎo)故障限流器，其中，該正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈是由銅、青銅、CuNi和Ni合金之一形成的。
15.如權(quán)利要求1所述的電阻超導(dǎo)故障限流器，其中，多個(gè)電阻超導(dǎo)限流器彼此串聯(lián)連接以增加對(duì)高壓的耐壓。
16.一種電阻超導(dǎo)故障限流器，其包括超導(dǎo)限制器元件，其在正常電流流動(dòng)的情況下處于超導(dǎo)狀態(tài)，且在大于預(yù)定閾值電流值的故障電流流過時(shí)處于具有預(yù)定電阻的正常導(dǎo)電狀態(tài)；超導(dǎo)串聯(lián)線圈，其串聯(lián)連接到超導(dǎo)限制器元件，從而彼此面對(duì)，使得當(dāng)電流以相反方向流動(dòng)從而消除磁場時(shí)能夠相應(yīng)地最小化電流損耗，且其具有大于超導(dǎo)限制器元件的“n”值預(yù)定比率的“n”值，從而在發(fā)生故障電流時(shí)先于超導(dǎo)限制器元件失超；第一正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈，其并聯(lián)連接到超導(dǎo)限制器元件，且在發(fā)生故障電流時(shí)具有小于超導(dǎo)限制器元件的電阻的預(yù)定電阻，以通過分流流到超導(dǎo)限制器元件的電流而防止超導(dǎo)限制器元件過熱，并用于通過在發(fā)生故障電流時(shí)產(chǎn)生磁場均勻地失超該超導(dǎo)限制器元件；和第二正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈，其并聯(lián)連接到超導(dǎo)串聯(lián)線圈，且在發(fā)生故障電流時(shí)具有小于超導(dǎo)串聯(lián)線圈的電阻的預(yù)定電阻，以通過分流流到超導(dǎo)串聯(lián)線圈的電流而防止超導(dǎo)串聯(lián)線圈過熱，并用于通過在發(fā)生故障電流時(shí)產(chǎn)生磁場均勻地失超該超導(dǎo)限制器元件。
17.如權(quán)利要求16所述的電阻超導(dǎo)故障限流器，其中，該超導(dǎo)限制器元件是具有螺旋線圈形狀的超導(dǎo)體。
18.如權(quán)利要求16所述的電阻超導(dǎo)故障限流器，其中，該超導(dǎo)串聯(lián)線圈串聯(lián)連接到超導(dǎo)限制器元件，從而通過在發(fā)生正常電流的情況下消除磁場來最小化電流損耗，該超導(dǎo)串聯(lián)線圈是具有螺旋線圈形狀的超導(dǎo)體，被布置以環(huán)繞該超導(dǎo)限制器元件，并且具有與超導(dǎo)限制器元件相同的匝數(shù)。
19.如權(quán)利要求16所述的電阻超導(dǎo)故障限流器，其中，該超導(dǎo)串聯(lián)線圈和超導(dǎo)限制器元件分別是形成為纏繞成具有薄的厚度和寬的寬度的表面的帶形的基于BISCCO或基于YBCO的超導(dǎo)體的超導(dǎo)線圈。
20.如權(quán)利要求16所述的電阻超導(dǎo)故障限流器，其中，該超導(dǎo)串聯(lián)線圈和超導(dǎo)限制器元件被布置使得其寬的寬度表面彼此面對(duì)。
21.如權(quán)利要求16所述的電阻超導(dǎo)故障限流器，其中，該超導(dǎo)串聯(lián)線圈和超導(dǎo)限制器元件具有彼此類似的差值小于3％的閾值電流值。
22.如權(quán)利要求16所述的電阻超導(dǎo)故障限流器，其中，該超導(dǎo)串聯(lián)線圈的“n”值大于超導(dǎo)限制器元件的“n”值的1.5-4.0倍。
23.如權(quán)利要求16所述的電阻超導(dǎo)故障限流器，其中，該第一正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈及第二正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈具有和超導(dǎo)串聯(lián)線圈及超導(dǎo)限制器元件之一相同的電流方向。
24.如權(quán)利要求16所述的電阻超導(dǎo)故障限流器，其中，該第一正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈及第二正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈是螺線形狀的線圈，且位于超導(dǎo)限制器元件和超導(dǎo)串聯(lián)線圈之間，和超導(dǎo)限制器元件的外側(cè)。
25.如權(quán)利要求16所述的電阻超導(dǎo)故障限流器，其中，該超導(dǎo)串聯(lián)線圈和超導(dǎo)限制器元件分別由Bi2212超導(dǎo)塊、Bi2223超導(dǎo)線和涂覆YBCO的超導(dǎo)體之一形成。
26.如權(quán)利要求16所述的電阻超導(dǎo)故障限流器，進(jìn)一步包括位于超導(dǎo)限制器元件和第一正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈之間，第一正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈和超導(dǎo)串聯(lián)線圈之間，以及第二正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈和超導(dǎo)串聯(lián)線圈之間的電絕緣層。
27.如權(quán)利要求26所述的電阻超導(dǎo)故障限流器，其中，該絕緣層由環(huán)氧樹脂或玻璃纖維增強(qiáng)塑料形成。
28.如權(quán)利要求16所述的電阻超導(dǎo)故障限流器，其中，該第一正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈和第二正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈是由銅、青銅、CuNi和Ni合金之一形成的。
29.如權(quán)利要求16所述的電阻超導(dǎo)故障限流器，其中，多個(gè)電阻超導(dǎo)限流器彼此串聯(lián)連接以增加對(duì)高壓的耐壓。
全文摘要
一種電阻超導(dǎo)故障限流器，包括超導(dǎo)限制器元件，其在發(fā)生正常電流的情況下處于超導(dǎo)狀態(tài)，且在大于預(yù)定閾值電流值的故障電流流動(dòng)時(shí)處于具有預(yù)定電阻的正常導(dǎo)電狀態(tài)；超導(dǎo)串聯(lián)線圈，串聯(lián)連接到超導(dǎo)限制器元件，從而彼此面對(duì)，使得當(dāng)電流以相反方向流動(dòng)從而消除磁場時(shí)能夠相應(yīng)地最小化電流損耗，且具有大于超導(dǎo)限制器元件的閾值電流值預(yù)定比率的閾值電流值；和正常導(dǎo)體并聯(lián)線圈，并聯(lián)連接到超導(dǎo)限制器元件，且在發(fā)生故障電流時(shí)具有小于超導(dǎo)限制器元件的電阻的預(yù)定電阻，以通過分流流到超導(dǎo)限制器元件的電流而防止超導(dǎo)限制器元件過熱，并用于通過在發(fā)生故障電流時(shí)產(chǎn)生磁場來均勻地失超該超導(dǎo)限制器元件。
文檔編號(hào)H02H9/02GK1976161SQ20061009994
公開日2007年6月6日 申請日期2006年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月2日
發(fā)明者李眆昱, 樸權(quán)培 申請人:Ls產(chǎn)電株式會(huì)社