溅射法在YBCO高温超导带材制备中的应用

高温超导电缆的开发正成为全球的研究热点。钇钡铜氧(YBCO)高温超导涂层导体作为高温超导电缆的载流层材料,各国正对其进行长带化研究。作为典型的真空沉积技术,溅射法在制备YBCO缓冲层材料中发挥了巨大的作用。本文介绍了溅射法的分类,重点介绍了射频溅射、磁控溅射和离子束辅助沉积技术。随着薄膜材料研究的深入,溅射法必将在包括超导在内的材料领域发挥更大的作用。     

二代高温超导带材失超特性研究

高温超导带材失超会降低其通流能力，从而影响高温超导装置的运行稳定性。目前，高温超导带材失超仿真模型多为二维计算模型，无法准确模拟其失超过程中的电磁热行为。该文采用有限元方法对二代高温超导带材失超特性进行多物理场耦合分析。在三维直角坐标系下，以磁场强度矢量为求解变量，建立了二代高温超导带材失超演化电磁热仿真模型，研究了二代高温超导带材长度方向与宽度方向在不同热扰动工况下的电磁热特性及其演化过程，分析了高温超导带材过电流失超过程中的各层分流状况与超导层电阻率变化行为，区分了不同类型的过电流失超行为，并提出了高温超导带材过电流冲击失超的电阻率判据。     

感应加热用传导冷却YBCO高温超导磁体的热稳定性实验研究

与传统的高频交流感应加热技术相比,高温超导直流感应加热技术能够大幅度提升低电阻率、非铁磁性金属材料的透热处理加工效率。在高温超导感应加热系统中,超导磁体的热稳定性是保证系统安全稳定运行的关键。本文对传导冷却YBCO高温超导磁体进行通流实验,通过布置在磁体不同位置的多个温度传感器来监测各部分的温度情况,以温度能否在安全范围内趋于平稳作为判定条件研究超导磁体的热稳定性。同时,本文还研究了磁体载流的幅值与上升速率对磁体温升的影响。结果表明,高温超导磁体在传导冷却条件下,其长期安全稳定运行电流值的安全裕度因子选择通常比浸泡冷却式磁体略低,对于运行的实验磁体,安全裕度因子可取为0.65;传导冷却磁体远端导热性能差,可通过增加导冷点以及改善传热的方式来弥补冷却不均的缺陷;在磁体能够稳定运行的一定范围内,电流不同的上升速率对最终温升无明显影响。本文的研究成果将为今后大型传导冷却超导磁体的热稳定性分析与安全运行提供有价值的参考。     

高温超导带材的失超传播特性研究

对Bi-2223／Ag高温超导多芯带材在失超传播过程中的电压特性和温度特性进行了研究。测量了在液氮保护冷气氛(77K)环境下，零背景磁场时Bi-2223／Ag超导多芯带的纵向失超传播速度与传输电流的关系，并得到最小传播电流。同时采用有限元方法(finite elment method，简称。FEM)模拟出超导体失超传播过程中由超导态过渡到正常态的温度变化行为。另外，比较了在相同传输电流、不同猝灭(失超)能量下的失超传播特性。这对高温超导体磁体及电力系统中的应用有着重要的实际意义。     

大型发电机励磁系统的研制

本文通过对励磁系统特点的论述,介绍了新型励磁系统的优点,尤其是在励磁系统结构、控制器和软件设计上的进步。     

谐波发电机电压调整率的控制

提出控制谐波励磁凸极同步发电机的电压调整率的措施，必须从设计，工艺诸方面进行有机配合。这些办法在生产实践中得到证实。     

单相谐波励磁发电机绕组的探讨

对单相谐波励磁发电机绕组进行分析和改进设计。     

国产200MW汽轮发电机主要故障及改进措施

根据国产200MW汽轮发电机存在的主要问题及事故调查，分析了主要问题及事故的原因，提出了制造、运行部门应采取的一系列改进措施。     

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。     

采用高温超导线圈的电子高电压发生器

研究了应用高温超导（ＨＴＳ）线圈，通过Ｌ－Ｃ串联谐振电路从低压直流电源产生高电压的新方法。为了产生高电压，低压直流电源的极性需在电子开关的控制下每半个谐振周期切换一次。谐振电路中电阻的存在限制了它所能产生的高电压幅值。通过用ＨＴＳ线圈制成的电感取代铜线圈电感，该电路所能产生的高电压的幅度会明显增大，在本文中，（Ｂｉ，Ｐｂ）２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ１０＋ｘ套银多股ＨＴＳ线材被用来制造超导电感。虽然用此谐振方式产生的高电压不能给低阻抗负荷供电，但它可能用于电气设备局部放电测试或其他电气绝缘性能的检测等方面作为另一个应用该方法还可用于超导体自身电性能的测量。     

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。     

Approximate Expressions for Maximum Values of Transient Magnetic Fields and Electromagnetic Forces Imposed on Windings in Superconducting Generators

As superconducting generators have a number of advantages, the investigations for such machines have actively been carried out throughout the world. In the superconducting generator, it is very important to support the field winding and to protect it from quenching. On the other hand, since the armature winding is of air core, the evaluation of eddy current loss in the winding and the way it is supported arc inevitable. Thus, the magnetic fields and the electromagnetic forces acing on both the field and the armature windings at the early stages of the machine design should be known. In previous papers the transient behavior of magnetic fields and electromagnetic forces acting on the windings of a superconducting generator based on a computer simulation for a sudden 3-phase fault have been discussed in part. However, the behavior of magnetic fields and electromagnetic forces during transient period is very complicated and many calculations are required to determine their maximum values. In this paper, for practical use at the early stages of the machine design, approximate expressions are derived to calculate the maximum values of the magnetic fields and electromagnetic forces on the windings in the case of a 3-phase fault. To check these expressions numerically, a 1000-MVA superconducting generator was conceptually designed. The numerical results obtained by using these expressions agree well with the computer simulation results.     

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。     

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。     

高温超导船用推进电动机的发展和现状

超导体在超导状态下可以产生大电流和强磁场,超导电机就是利用超导技术及材料研制的一种高性能的电机,因而超导电机具有低损耗、体积小、大功率和高转矩等优良特性,这对于空间和重量严重影响整体性能的船舶,尤其是对军舰、潜艇具有巨大的应用前景.主要阐述了船用高温超导电机的特性及代表世界先进发展水平的船用推进高温超导电机,指出了基于高温超导技术的船用推进电机的优越性,最后总结了高温超导电机应用前景及发展趋势.