模块化限流单元的结构将直接影响到限流器整机的外形尺寸、散热、扩展难易程度等。目前国内外已研制成功的典型电阻型超导限流器模块化单元结构如图5.13所示。
图5.13中所示三种超导限流单元均基于二代高温超导带材。图5.13a为AMSC公司设计的太极型无感线圈限流单元[48]，该设计在单元模块中心完成导线电流换向，从而使得相邻带材电流流向相反，以实现其线圈无电感的设计目标。图5.13b为Nexans公司为欧洲ECCOFLOW项目设计的多根并绕线圈限流单元[49]，该设计在线圈中心利用支撑铜排进行不同单元间的串并联，大大增加限流器内部空间利用率。图5.13c为SuperPower公司设计的栅版型超导限流单元，超导带材在该设计中以长直导线形式存在，带材之间利用铜排进行连接，限流单元之间利用输入、输出铜排进行串、并联。
由于二代高温超导带材受机械性能[50]、各向临界应力的限制[51]。当材料的弯曲半径超过最小弯曲半径时，将会导致超导带材发生不可逆转的损坏。使用类似图5.13a和b结构时，在设计过程中必须考量带材初始应力对超导带材性能的影响，而且复杂线圈绕制工艺往往需要较多的实际经验积累以及硬件成本。使用类似5.13c结构时，虽然由于缺少外部支撑，单根带材会在系统短路过程因电动力而产生较大形变，但通过优化带材间距以及增加辅助支撑等手段，可将带材形变量控制在可接受范围内，虽然该类设计中引入了超导接头，但根据相关研究，当接触电阻小于一定值时，其对超导带材过电流失超均一性基本无影响。本小节将以带材无弯曲的模块设计方案为例介绍超导限流模块的电磁优化步骤。
在带材无弯曲的前提下，如图5.14所示圆桶型模块以及栅板型模块均可使用。相较于栅板型结构，圆桶型结构中超导带材分布更加分散、对称，且由于带材空间距离较大，相互影响也较小。但由于圆桶中心无法放置带材，使得该结构整体空间使用率较低。栅板型结构中超导带材沿电流传输方向排布较为对称，且带材紧密排布，空间利用率较高。但由于带材间距较小，使得设计过程中必须考虑带材之间的相互影响。
(www.xing528.com)
图5.13 典型电阻型SFCL模块
图5.14 带材无弯曲超导限流模块结构图
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
