高温超导变压器关键技术

由于超导材料的无阻载流特性,其在超导电缆、超导限流器、超导变压器、超导储能、超导电机等超导电力装置中的应用引起人们极大兴趣。其中超导变压器具有体积小、重量轻、损耗低、无火灾隐患、无环境污染和低漏抗等特点。简要介绍了高温超导变压器基本结构,重点介绍了变压器研发过程中的关键技术问题,包括液氮和气氮低温绝缘特性、超导绕组损耗分析、电流引线设计、非金属低温容器设计等,为高温超导变压器的研发提供有用的参考。     

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。     

超导限流——储能系统

2004年12月以来,中国科学院电工研究所自主研发的75m长10kV三相交流高温超导电缆、10kV三相交流高温超导限流器和10kV三相交流高温超导变压器已先后在甘肃省白银市、湖南省娄底市和新疆昌吉市投入并网试验运行。现在,超导电力技术领域又新添一种电力装置,即超导限流-储能系统。     

高温超导电缆技术探讨与应用

如今，人们对电能品质、对环境和用电量都提出了更高的要求，但由于传统导体具有电阻及损耗．这使得当电力输送功率增大时，不得不采用提高电压和加大导线截面的方法。这意味着大大增加了技术难度和成本。将高温超导技术应用于电力系统，使电力传输过程中无电阻损耗或接近零损耗，节能意义重大；并且能以较低的电压传送更大的功率．从而达到高效、节能、环保等相关要求。介绍了市场上已经出现并可用来制造高温超导电缆的几种超导线材及其高温超导电缆技术，分析了不同种类的超导电缆的结构和特点，总结了计算高温超导电缆导体层电流分配和高温超导电缆运行损耗的方法、高温超导电缆的发展状况，展望了高温超导电缆在未来电力系统中的应用。     

我国研制出世界传输电流最大的高温超导电缆

<正>目前世界上传输电流最大的高温超导电缆已在我国研制成功。该高温超导直流输电电缆长达360 m,载流能力达到10 kA。与相同容量的常规电力电缆相比,节能效果达到了65%以上。针对超导电缆低温杜瓦管加工长度有限的问题,首次提出了"分段设计、插接集成"的思路和技术方案,通过采用标准化接口和双层夹套真空密封连接技术,可以实现任意长度超导电缆的连接,为长距离超导电缆研制奠定了基础。这条电缆是目前世界上传输电流最大的高温超导电缆,也是世界首条实现并网示范运行的高温超导直流电缆。     

超导变电站调研报告Ⅱ

2.超导电缆高温超导电缆采用了具有很高传输电流密度的高温超导材料作为导体和采用液态氮作为冷却介质,具有损耗低、体积小、无火灾隐患、环保等优点。在交流传输且容量相同的情况下,高温超导电缆的交流阻抗仅为常规电缆阻抗的十分之一,可以减少电网线损50%左右,而在重量和尺寸相同的情况下,高温超导电缆的传输容量比常规电缆高出3-5倍且其损耗下降60%以上;对于直流传     

高温超导输电电缆的现状与发展

超导输电电缆具有截流能力大、损耗低和体积小的优点,是解决大容量、低损耗输电的一个重要途径。文章概括介绍了高温超导电缆的结构、电缆的损耗、低温冷却系统,以及中国科学院电工研究所等单位研制的75 m长高温超导电缆。文中还简要提出了高温超导电缆的应用领域和前景。     

35kV 2000A低温绝缘高温超导电力电缆示范工程

2013年12月9日,中国首条冷绝缘高温超导电缆系统在宝山钢铁股份有限公司投入实际供电线路,为二炼钢电炉进行供电。该超导电缆系统额定容量为120 MVA(额定电压35 k V,额定电流2000 A),长度50 m,三相超导材料均采用AMSC提供的二代高温超导带材,超导电缆系统采用高端智能控制与通讯技术,实现了无人电站的远程化控制。     

高温超导电缆优化设计现状与发展

介绍了高温超导电缆本体的基本结构,比较了国际上具有代表性的各个超导输电电缆的设计方案及其运行特性,探讨了优化算法在超导电缆导体层电流均布和电磁场优化设计中的应用.最后总结了电缆设计中的关键问题,并展望了高温超导电缆优化设计的发展方向.     

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。     

电力电缆无线测温系统研究

交联聚乙烯（XLPE）电力电缆具有无油、附属设备少、安装敷设和运行维护简单等优点,得到了越来越广泛应用。作为一种简便的电缆绝缘运行状态监测方法———电缆温度监测有利于及时发现XLPE电力电缆绝缘缺陷,防止事故发生,保证电缆的安全运行。在综合分析国内外电缆温度监测方法和技术研究现状的基础上,给出了缆芯温度和表面温度间关系以及电缆温度与载流量间关系的数学模型,详细论述了电缆温度无线监测系统的硬、软件设计,并就现场安装方案等问题进行了深入的研究。     

高温下交联聚乙烯电缆绝缘中电树枝测试系统设计

设计了高温下交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘中电树枝化的实验系统,在外施工频电压有效值为13 kV下,对不同温度下高压XLPE电缆绝缘中电树枝生长及其局部放电特性进行研究,结果表明,温度对电树枝的生长具有重要影响,整个系统可以用于高温下电树枝生长过程的实时观测与局部放电连续测量,为研究高温下XLPE电缆绝缘中电树枝引发与生长机理及其局部放电特性分析提供了实验研究平台。     

高压XLPE电力电缆绝缘老化状态评价研究进展

高压交联聚乙烯（XLPE）电力电缆的绝缘老化状态关系到供电可靠性,故电缆绝缘老化状态检测及评价方法的研究意义重大。对于高压电缆的绝缘老化状态检测及评价,国内外已有相关研究成果,文中总结了目前常用的高压电缆绝缘状态离线、在线检测及评价方法。离线检测手段准确性高,但不适于对在役电缆进行大面积取样检测;在线监测的环境干扰因素太多,存在的干扰会对监测结果产生影响,有一定检测局限性,且缺乏大量的实验数据支撑;而对于电缆绝缘老化状态评价方法,尚未有广泛认可的评价标准和体系。文中在总结概述现有方法的基础上,提出了目前电缆老化绝缘状态综合评价方法存在的难点及未来电缆绝缘老化评价研究可提升的方向。     

基于组态王的动力电缆温度在线监测系统

动力电缆在线监测系统可以防止由于动力电缆连接头绝缘降低导致过热故障而引发的火灾。通过对电缆连接头的温度进行实时监测,以及对电缆过热故障特性的分析,当电缆温度异常时,系统及时报警并通知运行人员进行处理。采用线性热电偶检测电缆接头温度,热电偶信号经A/D转换和光电隔离后,通过RS485总线输入工业控制计算机,监测系统通过局域网与MIS系统相连。系统采用组态软件和VB高级语言分别设计了人机界面和数据采集程序。该系统具有成本低、可靠性高和使用方便等特点,可应用于电力、冶金、煤矿和港口等企业,实现对动力电缆接头温度的在线监测。     

直流电缆绝缘设计

直流电力系统的发展滞后于交流电力系统 ,尤其是高压直流电力电缆的研制远远滞后于交流电缆。目前直流电缆设计方面的介绍较少 ,以致不少人误认为直流电缆的设计与交流电缆设计一样。为此 ,从直流电缆的电场分布特性、绝缘特性以及绝缘材料的选取等方面阐述了影响直流电缆绝缘设计的一些关键因素 ,包括直流电缆绝缘的电阻系数与温度的特性关系、绝缘中空间电荷的影响以及绝缘材料的选取等问题 ,有助于消除误解 ,同时为成功设计直流电缆提供参考。     

高压直流挤包绝缘电缆系统试验的分析和研究

与高压交流挤包绝缘电缆系统的试验相比,高压直流挤包绝缘电缆系统试验需要考虑电缆绝缘内最大温差和叠加冲击电压试验这两个难点。直流电缆制造商会依据绝缘材料和电缆设计特点,向试验机构提供绝缘内最大温差的数值。在负荷循环的稳态过程中,需要控制绝缘内最大温差。由于在试验过程中没有办法直接测量绝缘内最大温差,其数值是通过稳态热传递原理公式推算得到的。对依据稳态热传递原理推算的绝缘内最大温差和负荷循环的执行情况进行了说明。运行中的高压直流输电线路除了承受正常的工作电压外,同时还可能承受雷电和操作冲击的作用。因此,在高压输电线路的绝缘设计中,需要考虑直流高压下的空间气隙的冲击放电特性,并对叠加冲击电压试验进行研究。对叠加冲击电压试验的两种试验回路进行了分析和探讨。     

Verification tests and insulation design method of cold dielectric superconducting cable

A High‐Temperature Superconducting (HTS) cable has a bulk power transmission capacity as a candidate for the replacement of aged cables and/or for the increase of the power transmission capacity, and its diameter is preferred to be smaller than the inner diameter of the duct for the existing cables. To reduce the diameter of HTS cable, the cold dielectric (CD)‐type electrical insulation in which a cable core is immersed into liquid nitrogen (LN₂) should be adopted, and the thickness of its electrical insulation layer has to be optimized. Since a partial discharge (PD) in the electrical insulation layer of the CD‐type HTS cable is considered as a major cause for the aging of the insulation layer, PD‐free design must be adopted for the CD‐type HTS cable. This paper describes a design method for the electrical insulation layer of the CD‐type HTS cable adopting the PD‐free design under AC stress, based on the experimental results such as a PD inception stress (PDIE), an impulse breakdown stress, and PD extinction characteristics under AC stress superimposed with an impulse stress. Moreover, the proposed design method was applied to a 500‐m HTS cable and was verified by a field test. © 2008 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 164(2): 25–36, 2008; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20512     

新型的电缆局部放电在线监测系统研究

城市电网中因电缆沟电缆故障起火的事件时有发生,电缆绝缘劣化是电缆发生故障的重要原因,局部放电(简称局放)是电缆绝缘缺陷的表征,也是导致其绝缘劣化的主要原因之一。一直以来手持局放仪巡检电缆线路是诊断电缆绝缘状态的重要方法,为降低工作人员手持局放仪巡线的繁琐程度,研究了一种新型的电缆局放在线监测系统,该系统中使用高频电流传感器耦合流过电缆接头接地引下线的高频脉冲电流信号,并通过新型局部放电采集器将局放综合信息上传至局放监测主机,完成局放信号的实时在线监测。与传统的局放采集器相比新型局放采集器搭载了电力人工智能芯片,实现了局放信号处理的边缘计算,极大地缓解了庞大安装数量级下局放监测主机的压力,最后在现场测试中应用了该系统,并验证了该系统的可行性。     

110kV高压电缆的局部放电在线监测

为了及时、准确地掌握电缆绝缘故障情况,有必要对电缆线路进行在线监测.介绍了超高频局部放电在线监测系统的信号采集装置、测量原理及数据传输原理.通过运用该系统对110 kV五凌七线电缆进行局部放电在线监测,准确地找出了电缆绝缘缺陷,检测效果较好.