Performance of a 3000/6000 V, 1000 kVA class superconducting transformer developed for a prospective power transmission model system integrated under superconducting environment (PROMISE)

A 3000/6000V, 1000 kVA class superconducting transformer (SC-Tr) was developed for a Prospective Power Transmission Model System Integrated under Superconducting Environment (PROMISE). In this transformer, the core and superconducting windings are immersed in liquid helium and the major insulation is provided by the liquid helium. This paper describes both the design features and measured characteristics of the SC-Tr. Fundamental characteristics of the SC-Tr are obtained through no-load, short-circuit tests and quench experiments. The results of the no-load test have verified that the SC-Tr has the capability to withstand ac voltage of 3000/6000 V of 60 Hz without any partial discharge. The short-circuit tests have proved that the SC-Tr is capable of carrying ac current of 170 Arms without quench in the superconducting windings. Furthermore, in a real-load experiment with the PROMISE, electric power of 3800 V-460 kVA of 50 Hz in high-voltage side is transmitted through this SC-Tr.     

Quenching current level coordination in superconducting power transmission systems

In the present power transmission system, electric power devices are equipped under the concept of insulation coordination and are protected from lightning overvoltage and switching surge by the arrester. However, the future superconducting power transmission system is characterized by the heavy current transmission capability, the lower transmission loss and lightning-surge-free circumstances. Thus, in the superconducting power transmission system, superconducting devices should be protected rather from quenching by the overcurrent of a short-circuit fault than from the breakdown by over-voltage. In this paper, a new concept of the coordination for the superconducting transmission system is proposed as a “quenching current level coordination” instead of the insulation coordination. Furthermore, it is pointed out that the quenching current level coordination has the duality relationship with the present insulation coordination. A superconducting fault current limiter should play an important part of the quenching current level coordination to prevent the other superconducting devices from quenching.     

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。     

超导输电技术在电网中的应用

超导输电技术在提高线路输送能力、优化电网结构、降低网损、减少设备用地等方面有着明显优势,本文重点介绍了高温超导电缆及其输电技术的国内外研究现状和一些电网应用实例,总结了目前技术发展的主要特征,结合技术经济性分析展望其应用前景,围绕规模化应用探讨了今后技术研发的重点。     

光电传输系统在电力系统测量中的应用

相对于传统的采用电缆传输测量信号的方式,采用光电传输系统传输测量信号具有良好的绝缘性能和抗电磁干扰特性,因而其在电力系统测量领域具有广阔的应用前景。光电传输系统一般由发射电路、光纤和接收电路三部分组成,根据信号调制和解调方式的不同,在电力系统测量中可将光电传输系统分为调幅方式、压频(V/F)转换方式和模数(A/D)转换方式三种。本文在介绍光电传输系统组成及结构的基础上综述了这三种方式的光电传输系统在电力系统电压、电流、电场强度、泄漏电流以及雷电流等测量中的应用,并分析了光电传输系统应用于电力系统测量中需进一步解决的一些问题。相信随着技术的进步以及电力自动化的发展,光电传输系统在电力系统测量中必将得到越来越广泛的应用。     

Development of Nb-Ti cable with ultrafine filament and high-resistivity matrix for ac use

Superconducting ac machines such as transformers and reactors are expected to have an important role in future electric power transport lines. In these machines, superconducting coils are wound with superconducting cables that have low ac loss, stable ac quenching current, and high normal resistivity. We have developed Nb-Ti superconducting cables with ultrafine filaments and high-resistivity matrix for these coils. One such cable is a double-stranded round structure using 0.2-mm strands with 0.14-μm filaments and Cu-30wt%Ni as a matrix material. The 50-Hz quenching current without external magnetic field exceeds 1400 Arms. The ac loss is 15 kW/m³ at a transverse external magnetic field of 0.5 T, 50 Hz, and the normal resistivity is 0.21 Ω/m at 0 T, 10 K. © 1997 Scripta Technica, Inc. Electr Eng Jpn, 120(2): 8–18, 1997     

Power swing damping control by HVDC power modulation in an ac/dc hybrid transmission system

This paper describes power swing damping control by HVDC power modulation. In a hybrid system (where the ac transmission system and the HVDC system compose a loop transmission system), damping control of power swing by control of HVDC power is called power modulation control. The new HVDC link between the Shokoku and Kansai power systems forms a loop transmission system consisting of the existing ac transmission system and the new HVDC transmission system; therefore, power modulation control can be applied for stabilization of the ac system. This paper deals with a newly developed power modulation control system to damp two power-swing modes occurring in a 60-Hz interconnected system and the neighboring power system to the HVDC converter station. Characteristics of power swings in an ac systems, principles of power swing damping control by power modulation, the control system design method, and the results of verification tests by digital and analog simulators are described. It is shown that the developed power modulation system applied to the HVDC link is effective for damping two power swing modes.     

750kV输变电成套设备研制

介绍“750kV交流输变电成套设备及电网互联成套设备研制项目”中有关750kV输变电成套设备研制和试验能力的建设,具体涉及系统设计、开关、变压器、电抗器、控制保护等设备的研制,以及开关和杆塔试验能力的建设。该项目的研究成果已大部分应用于750kV输变电工程,并为1000kV交流特高压输变电设备的研制奠定了基础。     

电力综合数据传输网络的建设

论述了电力综合数据传输网应考虑的问题要点，并针对技术选型、信息安全隔离、服务质量保证等问题，分析了应如何建设电力综合数据传输网。     

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。     

引发输电技术革命的高温超导电缆

阐述了高温超导电缆具有可增加电网输送容量、降低损耗、降低输电成本、提高系统运行稳定性、节约能源和保护环境等优点,论述了发展超导电力技术是21世纪电力工业的高科技储备,以提高技术储备水平,提高效率和环境保护为目标,依靠我国自己的力量,加强自主开发,引进、消化、吸收国外成熟技术,实现跨越式发展,提高我国电力工业水平。     

“嵌入式”直流技术在省级输电网中的规划及应用

江苏电网作为典型的省级输电网,面临着大规模新能源接入带来的能源转型压力和挑战,需要从“源网荷储”等方面进行转型升级。文中对负荷、电源、网架结构等江苏能源电力发展格局进行分析,总结了江苏电网面临的挑战,如重要输电断面输电能力不足等;结合新能源大规模发展及江苏输电网结构特点,重点分析了“十四五”及远景江苏输电网过江断面输电能力需求,提出了送、受两端均位于江苏交流电网内部且分布长江两侧的“嵌入式”直流技术。相较于传统互联方式建设的远距离、大容量直流输电技术,“嵌入式”直流输电技术通常利用现有架空输电线路、现有或预留交流电缆通道,构建交直流混联电网,在有限输电走廊空间内可大幅提高电网关键断面的输电能力,挖掘现有电网的供电潜力,满足电网发展的需求。     

220kV架空送电线路工程造价浅析

220kV架空送电线路是我国区域电网的重要组成部分,不同地区的220kV架空送电线路造价既有统一的共性和规律,又呈现出不同的造价水平和特点。本文收集了我国近年来各地区建设完成的855条220kV架空送电线路工程造价资料,剔除了情况较为特殊的线路179条,筛选出676条铁塔线路,运用统计学原理及数据分析方法,归纳总结220kV架空送电线路工程的造价特点,为今后的220kV送电线路工程建设提供参考。     

"十一五"南方电网"西电东送"输电能力研究

南方电网经济发展和能源分布不平衡,具有较强的优势互补条件,应积极推进南方电网“西电东送”,实现电力资源更大范围内优化配置。进一步提高西电东送输电能力是提高电网运行安全性、加大西电东送规模及满足供电需求的需要。要从电源布局、开机方式、电网结构、直流调制、新技术应用等方面,研究提高电网输电能力的措施,充分挖掘电网送电潜力,达到提高电网经济效益的目的。     

用于发电中心大规模电力输送的气体绝缘输电线路

在大型(巨型)城市中,用电负荷持续增长,有些城市中心的用电负荷甚至超过了每年10%的增长率,但城市内的可用空间却在持续减少。这种巨型城市的供电可靠性依赖于连接到负荷中心的大功率传输的可能性。根据巨型城市的规模,地下输电的传输距离已达到10km或20km,甚至更长,将会是未来常用的供电方式。气体绝缘输电线路(GIL)提供了满足大功率及地下安装需求的解决方案。这种方式在世界范围内的应用已有30多年的历史。尤其是GIL提供了针对"最后一英里"的解决方案,即发电厂高压开关装置与架空出线之间的连接。这种连接虽然比较短,但经常具有其他传输技术不能满足的特定要求,最严格的要求通常是传输电流达到4000A,而采用架空线路几乎是不可能实现的。GIL还广泛用于跨国界输电和可再生能源电力的向外输送,是一种经过实践验证的、经济、可靠的解决方案。     

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.     

政平换流站的无功功率控制

龙泉-政平±500kV直流输电系统自2003年6月正式投运,起着联系华中和华东两大区域电网的重要作用,研究其无功功率控制软件RPC的功能、结构和控制方法对其安全可靠运行和其他直流输电工程建设有着重要意义。为此介绍了政平换流站绝对最少滤波器等控制功能的控制模式。并简要说明了该站无功功率控制系统运行情况,指出需注意的问题以供同行业参考。     

Historical review of high voltage switchgear developments in the 20th century for power transmission and distribution system in Japan

In Japan during the 20th century, developments of high voltage transmission and distribution apparatus advanced tremendously and circuit breakers were the center of these developments. And as a result, 1100 kV SF/sub 6/ gas insulated switchgear (GIS) for ac transmission systems and also 500 kV dc GIS for dc transmission systems have become available. Vacuum circuit breakers (VCBs) have also been actively developed and a 168 kV two break VCB and 100 kA VCB are already available. This paper describes these developments and future trends in technology.     

紧凑型输电技术在南方电网的应用

介绍了紧凑型线路的技术特点及国内外应用情况,特别对位于南方电网高海拔地区的500kV罗平-百色紧凑型输电线路主要技术特点、工程造价、运行情况进行了分析。500kV罗平-百色紧凑型线路工程投运后,云南电网出口断面稳定极限提高了,西电送广东的容量增加了,也进一步提高了南方电网的技术含量,对南方电网的技术升级起到了重要的推动作用。最后指出,从西部高原到南方沿海地区的南方电网系统,因其输电线路走廊用地紧张,赔偿费用高,采用紧凑型输电线路将有广阔的前景。     

磁耦合谐振式无线电能发射系统的设计与实现

磁耦合谐振式无线电能传输技术是现代电工技术领域研究与开发的热点，是目前最有可能为便携式电器及植入式医疗器械、智能可穿戴技术，实时无线供电的一种最佳的电能柔性接入与传输手段。为了摆脱传统电源线的束缚，解决供电方式在空间与距离上的限制。以强耦合理论为基础制作了一套高度为20 cm、直径为60 cm、匝数为5.25的空心铜线发射及接收线圈，据此理论谐振频率为7.65 MHz，与实际测量值8 MHz偏差4.5%。通过8 MHz方波信号控制E类功率放大器栅极，在功放的漏极考虑了非线性电容和线性并联电容的非理想因素影响，并对外接电容值进行了优化以获得E类功放的最大效率。对功放的输出端进行阻抗匹配，达到最大功率发射。最后实现了发射线圈几何尺寸直径为60 cm的最大传输距离为6 m。由实验分析可知，本系统在传输距离上有很大的提高。