高温超导输电电缆的研究情况

介绍了当今研制的无损耗,大容量高温超导输电电缆的结构和性能。综述了其终端设备及世界各国的研制情况,并提出目前高温超导输电电缆在实际应用中存在的问题。     

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。     

关于发展高温超导输电的建议

为解决我国日益突出的能源资源和负荷分布不均的矛盾,提高能源、环境和经济等综合利用效率,中国科学院学部于2011年12月设立了"高温超导输电"的咨询项目,力求前瞻思考和探讨高温超导输电的可行性并为国家发展此项前沿技术提供咨询意见。本项目在严陆光院士的主持下,组织20多位院士和专家,经过一年多的深入调研和研讨,形成了《关于发展高温超导输电的建议》咨询报告。报告分析了国内外高温超导输电技术发展和示范应用情况,认为高温超导输电具有大容量、低损耗、体积小、重量轻、系统可靠性高、节约资源、环境友好等优势,有望在我国未来电网发展中发挥重要作用。报告还针对我国相关技术和政策等方面的问题,提出了我国发展高温超导输电路线图和设立"高温超导输电"项目等政策建议。     

大力发展高电压、长距离、大容量高温超导输电的建议

高温超导输电有着一系列重要的优越性,作为一种具有重大前景的新技术,需要大力推动高温超导输电有关工作并进行统一规划和认真部署.本文提出建议将“高电压,长距离,大容量高温超导输电”作为国家重大专项列入国家计划.     

高温超导电缆在城市地下输电系统应用的可行性研究

大城市有可能最先采用商业化运行高温超导电缆 ,用于城市地下交流输电系统。其主要应用目标是用于地下电缆工程改造 ,利用现有排管以高温超导电缆取代现有的常导电缆 ,增加地下电缆传输容量以及采用高温超导电缆将巨大电能 (1GVA以上 )输入到城市负荷中心。采用常导电力电缆传输 1GVA以上的电能进入中心城区 ,输电电压一般要求为 5 0 0 k V。在城市中心区不可能建设 5 0 0 k V变电站。 5 0 0 k V电缆线路所需的 5 0 0 k V大长度电缆和相应附件 ,目前尚未研制开发。采用高温超导电缆将有可能降低输电电压等级 ,可以采用 2 2 0 k V高温超导电缆将 1GVA以上的电能输入到城市负荷中心 ,满足特大型城市负荷中心供电需求。采用 110 k V高温超导电缆 ,亦有可能传输 1GVA左右电能。本文通过对交流高温超导电缆系列设计计算对额定电压 35 k V、110 k V、2 2 0 k V的高温超导电缆 ,按不同传输电流 (或传输容量 ) ,以高温超导电缆的传输效率 (损耗与传输容量比 )、高温超导电缆外径限值和超导导体绕制结构限制条件 ,确定高温超导电缆适用性界定条件 ,提出城市地下输电、配电系统用高温超导电缆可行方案。     

高温超导交流输电电缆导体层电流分布研究

本文通过对高温超导输电电缆导体各层电磁平衡方程组的建立,结合高温超导材料的电磁特性,提出影响导体各层电流均匀分布的相关结构参数关系表达式。通过对这些结构参数组合的调整,提出了使导体各层电流均匀的原则和方法。拟合及有详试验表明,本文的研究原则和方法是可行的。     

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。     

基于高温超导的远距离直流输电及其性能仿真研究

提出采用一种基于高温超导直流输电的长距离大容量联络线输电方案,并对该方案的实现进行概念性设计,建立相应的模型。在该模型基础上结合CIGRE标准高压直流输电模型参数,对系统的性能进行量化评估。采用高温超导技术可以在较低运行成本的情况下大大降低长距离输电带来的损耗,但是输电线路电阻的下降造成输电系统对整个电力系统的阻尼不足。为此,根据简化的模型讨论输电系统电阻对系统阻尼的影响,并采用Matlab/Simulink!对输电性能进行仿真研究,为超导直流输电系统控制系统的设计提供初步的依据。     

大城市输电系统采用高温超导电缆的可行性

大城市应用高温超导电缆主要用于地下电缆工程改造，利用现有排管取代现有的常导电缆，增加地下电缆传输容量以及将1GVA以上电能输入城市负荷中心。采用常导电力电缆传输1GVA以上的电能进入中心城区，输电电压一般要求为500kV，并需研制、开发500kV大长度电缆和相应附件。采用高温超导电缆有可能降低输电电压等级，以满足特大型城市负荷中心供电需求。通过对交流高温超导电缆系列计算．提出了城市输电系统采用220kV及以下电压等级的高温超导电缆，利用现有地下电缆工程设施增加传输容量以及代替常导电缆将1GVA以上电力传输进入中心城区的可行性。     

高温超导变压器

电力系统内部能量损失除发电机的损失外,变电和输电系统的损失也占有很大的比例,减少后者就是减少变压器等变电设备和输电线路的损失,超导技术的发展为此提供了有力的技术支持。高温超导材料的发现是超导材料发展的一个重要里程碑。目前,高温超导电缆已进入启用阶段,国内外厂家正积极开展高温超导变压器的研发工作。欧洲、日本都相继研制出M V A级的高温超导变压器,美国研制成5/10M V A的高温超导变压器。在我国“十五”863计划中,中科院电工所和株州电力机车厂已分别开始630M V A高温超导变压器和电力机车用高温超导牵引变压器的研制。…     

低温绝缘材料的性能和超导磁体绝缘制造技术综述

低温绝缘材料的电气、力学和热特性对于超导磁体的性能和可靠性有极大的影响。总结了超导电力应用领域常用的低温绝缘材料的技术特性,以及各种绝缘材料作为超导磁体的匝间绝缘、层间绝缘、对地绝缘和引线绝缘的适用性,简要介绍了超导磁体的绝缘制造技术以及瞬时电压产生的原因。     

超导输电技术发展现状与趋势

由于我国电力资源与负荷资源分布极度不匹配,电力的远距离输送不可避免,特别是未来可再生能源的规模开发与利用,将会进一步加剧这种不匹配的格局,大规模的电力远距离输送在我国尤其重要。超导输电技术是实现大规模电力远距离输送的潜在解决方案之一,近年来在国际上得到了较快发展,我国也有了很好的研究开发基础。该文对我国超导输电技术的需求进行了分析,介绍了国内外超导输电技术发展的现状,分析了超导输电技术发展趋势,并提出了有关发展对策与建议。     

高温天气对输电设备的影响及应对措施

分析了高温天气对输电设备的直接影响、间接影响以及可能产生的后果,提出了加强巡视、检测及电网管理三项措施。     

High Temperature Low Sag Upgrades and Payback for the Economic Operation Improvement of Power Transmission Systems

Abstract—The increase of transmission line thermal ratings by reconductoring with high temperature low sag conductors is a comparatively new technology introduced for transmission expansion. A special design permits high temperature low sag conductors to operate at higher temperatures, therefore allowing passage of higher current and, thus, increasing the thermal rating of the transmission line. The comparatively high cost of high temperature low sag conductors may be an obstacle to its large-scale implementation. This article evaluates the expenditures for transmission line reconductoring using high temperature low sag, the consequent benefits obtained from the potential decrease in operating cost for thermally limited power transmission systems. Estimates of the “payback period” are used to evaluate the cost effectiveness of reconductoring with high temperature low sag. The evaluation is performed using a 225 bus equivalent of the 2012 summer peak Arizona portion of the Western Electricity Coordinating Council. The method is offered for transmission expansion analysis in which an economic benefit is calculated to assist in the transmission expansion decision.     

高温超导电缆及其低温绝缘研究现状

概述了世界上高温超导电缆的研究历史和现状,介绍了高温超导电缆本体的基本结构及绝缘要求,分析了高温超导电缆主绝缘的结构及存在的问题。针对高温超导电缆中使用的液氮和几种低温固体绝缘材料,分别介绍了其在低温环境下介电性能的相关研究进展。总结发现：液氮的击穿场强受到气泡和电极材料的影响;液氮下绝缘材料的直流击穿场强高于交流击穿场强;聚酰亚胺在液氮下的交直流击穿场强高于聚丙烯层压纸;低温会抑制环氧树脂中电树枝的生长。     

High Transition Temperature Superconducting Quantum Interference Devices: Basic Concepts, Fabrication and Applications

The performance of superconducting quantum interference devices (SQUIDs) and SQUID based magnetometers made from thin films of high transition temperature superconductors (HTS) has greatly improved since the discovery of HTS more than a decade ago. This fact is related to a steady improvement in the fabrication technology for HTS thin films and Josephson junctions. The state-of-the-art in HTS SQUID fabrication, device concepts and applications is briefly reviewed.     

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。