110 kV冷绝缘超导电缆本体优化设计

超导电缆具有线路损耗低、传输容量大、走廊占地小、环境友好等诸多优点，可有效提高大容量电网的安全性和稳定性。介绍了冷绝缘超导电缆本体设计思路、优化方法以及设计时需掌握的原则，并以110 kV/3 kA等级的超导电缆为例，通过结构参数优化设计，绕制完成电缆短样，并在低温@77 K环境下进行了交、直流通流能力测试，检验了优化设计的合理性，为类似结构超导电缆的参数设计提供了借鉴和参考。     

基于LabVIEW的高温超导电缆交流损耗测试系统设计

交流损耗是影响超导设备设计和运行的一个重要因素。为了研究冷绝缘高温超导电缆交流损耗的变化规律,提出了一种基于虚拟仪器(LabVIEW)的高温超导电缆交流损耗的测量方法,并搭建了交流损耗的测试系统。通过美国国家仪器公司的数据采集系统获取超导电缆内外导体层的端电压和各层电流信号,基于互相关算法求出每层端电压和电流信号的相位差,在消除接头电阻的影响后计算得到交流损耗。在50Hz和60Hz的情况下,测量了0.2m长、110kV/1.5kA的高温超导电缆模型样缆的交流损耗。结果表明在对数坐标下,交流损耗随传输电流增大而线性增大,将频率归一化后,不同频率下电缆的损耗曲线基本吻合,单位周期的交流损耗值相同。研究的结果对于高温超导电缆研究和应用具有一定的参考价值。     

应用第2代高温超导体的冷绝缘超导电缆输电导体层间均流技术

冷绝缘高温超导电缆的导电层一般设计为多层结构以满足大电流载流特性,但伴随层数的增加,超导体上的集肤效应会引起电缆输电导体各层电流分布不均匀的问题,从而造成电缆损耗增加和传输性能下降。采用基于动态惯性权重因子的粒子群优化算法,提出了电缆导体层电流层间均流优化的设计方法。应用第2代高温超导材料钇钡铜氧涂层导体,通过建立超导电缆的等效电路模型,考虑电场、磁场等约束因素,对一根1km长,110kV/3kA等级的冷绝缘高温超导电缆进行优化设计,获得了电缆本体结构参数及输电导体层和屏蔽层的电流分布。比较优化前后层电流的结果可知,优化后超导电缆各导体层电流与平均电流相比最大不平衡率小于3.5%,各屏蔽层电流达到均布,较好地实现了电缆各导体层电流均匀分布的优化目标。最后,超导模型样缆载流特性实验也验证了优化设计方法的有效性。     

10.5kV/1.5kA高温超导电缆绝缘设计及加工

正在研制的75m长10.5kV 1.5kA三相交流高温超导电缆将于2004年底挂网试运行。本文分析75m高温超导电缆的电场分布特点,介绍了该电缆的总体绝缘设计与加工及试验情况。在由超导电缆本体、中间连接及终端模型组成的同实际电缆外体结构一致的电缆集成体模型上,完成了终端及电缆中间连接的绝缘预加工并进行了耐压试验;15kV工频电压下电缆本体绝缘局部放电试验;以及电缆本体及模型电缆集成体绝缘通过了35kV工频耐压试验。     

中国第一条超导电缆

抢占电力技术制高点2001年7月,云南电网公司与北京英纳超导技术有限公司共同组建了北京云电英纳超导电缆有限公司,于2002年投资立项启动研制中国第一条三相35kV／2kA高温超导电缆系统。中国第一组实用型三相35kV／2kA超导电缆系统研制,     

信息

我国第一组实用超导电缆实现并网运行　　 2 0 0 4年 7月 1 0日 ,我国第一组超导电缆系统在云南昆明正式运行。世界上第一组并网运行的高温超导电缆是由美国南线公司研制的 3 0m/三相 / 3 0kV 1 2 5 0A高温超导电缆 ,于 1 999年底并网运行 ;第二组并网运行的高温超导电缆是丹麦NKT公司研制的 3 0m/三相 / 2kA高温超导电缆 ,于 2 0 0 1年 5月挂网试运行。此次在昆明投运的这组实用超导电缆系统为户外分相交流电力电缆 ,长度为 3 3 .5m ,额定电压 3 5kV ,额定电流 2kA ,主绝缘为常规绝缘材料———交联聚乙烯 ,符合 3 5kV级IEC标准 ,电缆…     

高温超导电缆交直流伏安特性测试与分析

为了研究高温超导电缆在直流和交流载流情况下伏安特性的变化规律,提出基于第二代YBCO高温超导体的冷绝缘超导电缆交直流伏安特性测试方法,搭建了伏安特性测试实验系统,通过对一根0.2m长,110k V/1.5k A高温超导电缆样缆的交直流伏安特性进行测试,获得了超导电缆在直流、30Hz、100Hz和工频载流下伏安特性变化规律。结果表明,超导电缆的直流伏安特性曲线呈现E-J指数关系,且失超变化清楚,而交流下当超导电缆通流值低于直流临界值时,交流伏安特性曲线变化平缓,之后随通流能力增加后该曲线呈逐渐上升趋势,超导电缆没有出现明确的失超变化点。研究结果对于开展超导电缆运行稳定性研究提供了较大的参考价值。     

220kV/3kA冷绝缘高温超导电缆电流引线设计

电流引线的最小漏热优化和电气绝缘设计是220kV/3kA冷绝缘高温超导电缆终端设计的重要方面。为此,根据Weidemann-Franz定律分析了传导冷却方式下铜、铝材料电流引线的漏热情况,应用平均值法计算了最小漏热时铜、铝引线的长度、截面积、半径。结果表明,通过3kA电流时,截面积240mm2、长309.6mm铜引线和截面积400mm2、长308.0mm铝引线均满足最小漏热要求,单根引线每kA电流漏热分别为42.7 W和43.1 W。选用环氧树脂DW-3作为导体层电流引线的外部绝缘,制作样品进行了液氮环境下的工频击穿试验,得到了其击穿场强13kV/mm,推导了绝缘厚度和低温终端内半径的关系。结果表明,220kV低温终端内半径140mm,铜引线DW-3绝缘厚度22.0mm、铝引线DW-3绝缘厚度21.5mm均能够满足绝缘强度要求,并可与常规220kV室温终端配合。     

首条国产公里级高温超导电缆输电特性分析

针对大型城市用电需求不断增加导致的用电负荷密集与原有输电走廊狭小难扩展的矛盾,该文基于解析计算、数值计算和现场实测相结合的方法,以上海宝山城市工业园区启动的我国首条公里级高温超导电缆（35kV/2kA/1.15km）输电工程为计算对象,分析了超导电缆总体损耗及磁场特性,在线路回路数、输送容量、损耗、周围电磁环境影响方面与传统电缆及架空线路进行了深入比较。结果表明,超导电缆在解决电能大容量传输方面具有潜在的优势,输送容量120MVA分别需要超导电缆1回、常规电缆5回、架空线4回;在额定输送容量120MVA下,超导电缆总损耗分别为常规电缆、架空线的65.51%、28.92%;在传输电流2kA时的周围磁场分布,超导电缆、常规电缆、架空线外部最大磁场分别为0.25×10^-3、1.54、11.92mT。随着超导带材和制冷成本的降低,高温超导电缆具有广阔的实际应用前景。     

关于高压XLPE电缆的绝缘厚度

就电缆绝缘厚度设计方法、XLPE电缆绝缘减薄的技术发展作了概述。针对110kV、220kVXLPE电缆绝缘厚度国内外存在的差异，从工程选用到全面对待提出了建议。     

110kV/3kA高温超导电缆输电网络接入运行特性仿真计算与分析

随着城市电力需求的不断增长以及提高电网运行安全和对环境保护的要求,传统输电网络已不能完全满足城市供电的需求,高温超导(HTS)电缆的发展为解决这些矛盾提供了可能,可以应用在那些受制于地形和安全因素而不能建造架空线路的地区,以满足负荷需要。基于高温超导材料的临界特性,利用Matlab搭建了高温超导电缆失超后的暂态模型,基于PSCAD/EMTDC建立了一个110k V/3k A的冷绝缘高温超导电缆的仿真模型,并将超导电缆模型接入一个110k V的三端环网式电力网络,模拟了外部短路故障对超导电缆线路的影响,并对高温超导电缆和普通线路的功率分布进行了比较。结果表明,高温超导电缆具有更大的短路容量,更有利于电网电压稳定和调节。     

75m三相交流高温超导电缆的研制

成功研制的75m长10.5kV/1.5kA三相交流高温超导电缆是目前世界上少数几组并入实际电网试验运行的三相交流高温超导电缆之一。超导电缆芯采用均流方法设计，在自主开发的专用绕线机上绕制；低温杜瓦管采用柔性波纹管和真空绝热结构；电缆的绝缘设计和加工实现了与常规电缆电绝缘工艺的兼容；低温制冷系统采用减压降温方式；在线监测系统采用光－电转换技术实现高电压隔离。该超导电缆的交流载流能力大于3500A，自2004年12月起，已累计在配电网中运行达7000h。     

我国高压及超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆的应用与发展

本文介绍我国 110 k V及 2 2 0 k V交联聚乙烯 (XL PE)绝缘电缆及其附件的发展。高压 XL PE电缆是我国城市电网建设与改造工程采用地下电缆输电系统的首选产品。本文叙述 XL PE电缆的绝缘设计原则、绝缘质量控制要求 ,特别是绝缘中杂质、微孔以及绝缘与半导电屏蔽界面的微孔与凸起、绝缘收缩与交联工艺的关系 ,及电缆附件的选型与预制附件橡胶应力锥的设计方法。介绍了我国特大城市 ,上海、北京与广州高压电缆系统的应用情况。最后对我国 110 k V及 2 2 0 k V XL PE电缆及附件进一步发展以及 5 0 0 k V XL PE电缆系统发展与应用前景作了预测     

关于110kV交联电缆(XLPE)竣工试验的探讨

目前国内基于试验设备的情况和试验条件的限制,对于110kV交联电缆的耐压试验多数还是采用直流192kV、15分钟作为标准,IEC60840则对于交联电缆的耐压试验推荐采用交流系统最高运行电压、5分钟作为试验标准。110kV三蕉线前后两次分别采用了直流、交流作了试验,根据两次试验的结果,结合国内外形势发展趋势,有必要制订本行业关于110kV交联电缆(XLPE)竣工试验的标准。     

220kV电缆接入110kVGIS的特殊处理

根据系统需要将220kV交联电缆降压运行接入110kVGIS的要求,提出了两种不同的设计方案。对方案的技术可行性和经济作比较,提出将220kV电缆经特殊处理,安装在110kVGIS端头的实施方案。实践证明,该方案行之有效,可作类似工程的参考。     

Development and characteristics of superconductor for 70-MW class high-response excitation superconducting generator

The superconducting field winding of the 70-MW classhigh-response excitation superconducting generator requires a maximum operation current of 4.5 kA at the field of 6 T and needs to allow the field change of 10 T/s. In addition, superconductors have to meet the requirements of saddle-shape winding in the rotor slot and require the mechanical strength withstanding the centrifugal force as well as electromagnetic force. The developed conductor has the configuration of double stranded cable, consisting of NbTi, Cu and CuNi. An optimization was made, taking into account the requirement of low ac loss and high current density. The critical current of 13.6 kA was achieved at the field of 6 T and the ac loss was 6.9 kW/m³. The developed low-loss high-current density superconductor will be able to be applied to the field winding of the 70-MW class high-response excitation superconducting generator.