基于国产YBCO带材的高温超导发电机的研制

随着可再生能源工业的发展对发电机技术提出更高容量和更大功率密度的需求,高温超导发电机在海上风力发电机领域有着广阔的应用前景。中国科学院电工研究所与上海电气集团上海电机厂有限公司合作研究高温超导发电机技术并研制基于国产YBCO带材的500 kW高温超导发电机原理样机。500 kW高温超导发电机为首台基于国产YBCO超导带材的高温超导发电机。目前,超导发电机已经完成研制工作并进行满负荷运行测试,电机运行良好,各项指标依据国标测试达到预期值。该文着重介绍500 kW高温超导发电机系统的研制工作,其中包括国产YBCO带材和9%Ni低温导磁钢的电磁特性研究,超导励磁绕组的优化设计和研制,同时介绍500 kW高温超导发电机的系统级测试工作,包括空载特性、负载特性、满载效率,并给出相应实验测试结果。     

基于第二代高温超导带材的高载流超导导体研究进展

由于其高临界电流密度以及优越的机械性能和电磁特性,第二代高温超导带材(也叫涂层导体)在高温低场的电力传输和低温高场下的磁体应用具有广阔的应用前景。在电力传输的低场应用中,高温超导导体在低电压大容量场合需要几千安培甚至上万安培的传输电流。在大型高场磁体应用方面,为了避免由于过高电感在磁体失超和快速关断过程中的感应高压问题,大载流容量、高电流密度高温超导导体在运行于4.2K及以下温度的大型高场超导磁体方面具有很好的应用前景。近年来,基于第二代高温超导带材,国际上相继提出了几种高载流容量的高温超导导体,本文介绍几种高温超导导体的结构及研发现状和进展,并对其结构、性能和工艺进行简单的比较和评述。     

典型超导材料的结构与带材的制备方法

介绍了超导材料的发现及分类,在研究国内外文献的基础上重点总结了二硼化镁(Mg B2)、第一代铋系(Bi2Sr2Can-1CunO4+2n+δ)高温超导、第二代钇系(YBa2Cu3O7-δ)高温超导以及铁基超导4种具有代表性的超导材料的结构及特征,阐述了铋系和钇系超导带材的制备方法。     

高温超导电缆技术的发展与应用

发达国家普遍认为，发展高温超导技术是电力行业在21世纪国际高技术竞争中保持尖端优势的关键所在。目前，高温超导电缆技术已经向实用化阶段发展，各国政府和相关部门已经在积极推进高温超导电缆的实用化和商品化工作。     

我国自主研发百米级第二代高温超导带材

上海交通大学1月23日宣布,该校历时3年,采用独特的技术路线,成功研发一整套具有我国自主知识产权的百米级第二代高温超导带材,实现了国内超导带材领域的新突破。     

高温超导电缆的发展及应用前景

对超导现象的发现和超导线材的发展历程作简单回顾,介绍了高温超导电缆国内外的研究情况和高温超导电缆类别、特点、结构性能,并展望了其发展前景。     

超导技术在电力系统中的应用

本文回顾了超导技术的最新发展 ,重点介绍了已经或者正在商品化的超导电缆、超导变压器、超导电机、超导限流器、超导储能器等超导电力设备及其在电力系统中的应用。     

超导技术在智能电网中的应用

本文阐述了超导技术的发展,通过超导技术在智能电网中的应用,分析超导电缆和超导储能装置技术在这两个领域的作用及与传统方式的比较,得出超导技术所带来的革命性的进步,并分析超导技术发展所面临的一些难题。     

超导在电力系统中的应用

超导技术将对21世纪的电力系统产生重大影响,介绍高温超导电缆、超导电力储存、超导限流器原理及其应用前景。     

电接触用精密异型复合触点带材制备工艺

介绍了各种精密异型复合触点带材的生产工艺及使用材料,指出了其优缺点,并对异型复合触点带材的开发前景及模式进行了展望。     

高温超导电缆发展及其应用概述

随着高温超导技术的发展,高温超导电缆已经在输电系统中有了实际应用。与传统电缆相比,高温超导电缆具有传输容量大、损耗低、体积小、重量轻、可靠性高、节约资源、环境友好等优势,有望在未来电网发展中发挥重要作用。本文介绍了高温超导电缆的结构及特点、基本设计原理、传输电流与导体层电流分布及交流损耗等技术问题,并对高温超导电缆在交流和直流输电系统中的应用以及目前世界各国对高温超导电缆的研究及成果做了介绍。     

高温超导电缆的本体结构及基本设计原理

作为一种新型的输电方式,高温超导输电是当前最为热点的研究方向之一。相比于传统的输电方式,高温超导技术输电在能效上更有优势。本文简要介绍了高温超导电缆的结构,重点介绍了支撑体、载流层及绝缘层设计的基本原理,为高温超导电缆的研究提供基础理论支撑。     

高温超导电缆冷却系统维保研究

目前,高温超导电缆冷却系统在维保工作方面无过多的借鉴经验,一般需长时间运行探索才能总结出更适合每套系统的维保工作方法。本文以百米冷绝缘结构高温超导电缆为例,通过对高温超导电缆系统运行的长时间探索和经验积累,总结了一套在低温常压状态下实施维保工作的方法并实践证明了可行性,顺利完成了维保工作。从效果看改观明显,确保了高温超导电缆系统持续、安全、稳定运行。     

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。     

高温超导电机的发展与研究现状

20世纪90年代初，随着高温超导（HTS）材料实用特性的改善，HTS电机技术逐渐发展起来。已研制的HTS电机包括HTS直流电机、同步电机、异步电机、直线电机，以及HTS磁阻、磁滞、永磁电机。尤其是从21世纪初开始，该技术得到了快速发展，取得了一系列重大成果。详细叙述了HTS电动机和发电机的发展过程，总结了HTS电机的优点及其应用前景。     

高温超导电机的发展与研究现状

20世纪90年代初,随着高温超导(HTS)材料实用特性的改善,HTS电机技术逐渐发展起来。已研制的HTS电机包括HTS直流电机、同步电机、异步电机、直线电机,以及HTS磁阻、磁滞、永磁电机。尤其是从21世纪初开始,该技术得到了快速发展,取得了一系列重大成果。详细叙述了HTS电动机和发电机的发展过程,总结了HTS电机的优点及其应用前景。     

二代高温超导电缆在电网中的应用前景

新能源变革背景下,超导输电技术将成为解决现有输电网络所面临挑战的主要方式之一。与传统电缆相比,超导电缆具有损耗低、容量大、重量轻、无火灾隐患和电磁污染等优点,为低损耗、大容量、高效率输电提供了有效途径。本文介绍了二代高温超导带材和电缆的基本结构及发展历程,结合目前的研究现状分析了二代高温超导电缆在输电系统中的应用前景。     

高温超导变压器高压绕组的绝缘设计和试验

为了研究630kVA/10.5kV三相高温超导变压器雷电冲击情况下的绝缘问题,设计研制了一台与630kVA超导变压器高压绕组1∶1的模型。导线采用与超导变压器所用高温超导Ag合金包套不锈钢加强Bi2223多芯带材同样尺寸的CuNi合金带材,导线以聚酰亚胺薄膜采用双半叠包工艺进行绝缘。高压绕组模型为多层圆筒式结构,层间置有层间绝缘和冷却通道。液氮温度77K下远高于国家规定的该电压等级标准(75kV)要求的155kV,雷电全波冲击试验、波过程的测量试验以及对波过程仿真计算的结果表明,测量结果和理论计算结果比较吻合,冲击电位分布接近线性,没有形成震荡,为630kVA/10.5kV高温超导变压器的成功研制提供了依据。     

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。