超导电缆技术专利布局

随着社会的发展,人们对生成和生活用电量的需要也逐渐增大,在利用常规导线输送电流时,电能的损耗量是非常大的。而超导体由于其具有良好的传导性能,所以利用超导体制成的输电电缆,将会降低损耗,提高输电容量,将其应用在电力上具有前所未有的节能效果。超导电缆与常规电缆相比具有以下优势:(1)容量大。同样截面的超导电缆的电流输送能力是普通电缆的几倍。(2)损耗低。超导电缆采用在液氮汽化温度下无电阻传输大电流,导体损耗非常低。(3)无污染。超导电缆基本不会污染环境,而常规电缆存在漏油的风险。

高温超导电缆发展的概况

首先讨论了超导体的基本概念、性能和种类，介绍了超导材料研究的进展情况、超导电缆的设计方案、结构和特性参数，并与普通电缆做了比较；最后报道了高温超导线材和导体的结构和特性参数。

New Progress of Magnetically-coupled Resonant Wireless Power Transfer Technology

近些年,无线电能传输技术受到了越来越广泛的关注。作为一种中等距离无线电能传输技术,自从美国麻省理工学院于2007年发表其研究成果后,磁耦合谐振式无线电能传输技术就成为了研究热点问题。该文在对无线电能传输技术进行总体介绍的基础上,主要对磁耦合谐振式无线电能传输技术进行概括论述。首先分析了磁耦合谐振式无线电能传输技术的基本结构和工作原理,介绍了目前运用于分析该技术的主要理论;接着对该技术目前的传输水平和热点问题进行了分类阐释,主要分为传输特性、新材料的应用、干扰问题和实际应用,介绍了目前的研究现状;最后在当前研究热点问题的基础之上,对该技术有待研究的问题以及发展趋势进行了展望。

科技资讯

高性能超导导线制成科技日报2024年8月11日报道,美国布法罗大学领导的团队研制出世界性能最高的高温超导(HTS)导线段,为人类驾驭磁力开辟了全新可能性,其有望改变现有能源基础设施,甚至实现商业核聚变。相关报告发表在最新一期《自然·通讯》上。高温超导导线技术能在高于传统超导体所需温度下无阻力传输电力。新HTS导线以稀土钡铜氧化物为基础,涵盖所有磁场和从5开尔文到77开尔文的工作温度范围,这个温度范围高于传统超导体发挥作用所需的温度。

运行温度对NbTi管内电缆导体瞬态稳定性的影响实验研究与分析

在SULTAN测试设备上进行了含分离铜股线NbTiCICC在不同温度裕度下的瞬态稳定性的实验研究,应用脉冲场对样品的高场区的中心段(长度是390 mm)进行感应加热,发现设计的含分离铜股线CICC有很强的抗磁扰动能力,该文分析了这个现象的原因,研究了股线上的运行温度对稳定性的影响并对3个CICC导体进行稳定性差异分析,通过理论计算,对理论计算值和实验测量值进行了比较,为HT-7U纵场和极向场.NbTi CICC的运行温度的选择提供实验依据。

在线动态安全评估中事故扫描的综合性能指标法

事故扫描可以大大减少需分析的预想事故数目,是在线动态安全评估的重要组成功能。文章定义了反映事故严重程度的多个性能指标,并综合这些性能指标提出了以滤除电力系统的不严重事故为目标的事故扫描的综合性能指标法。该方法滤除系统不严重事故的准确性较高,计算速度快,可以满足在线动态安全评估快速性的要求。

高温超导电缆保护研究

在高温超导电缆故障特征的研究基础上,依据高温超导电缆的结构特点,建立了超导电缆本体温度分布计算模型,在不同边界条件下分析了其稳态和暂态的温度变化情况;针对高温超导电缆在短路电流下的失超现象进行了深入研究,分析了绝热过程中温升、短路电流和时间之间的关系,进而提出了一套基于电气量信号和非电气量信号的高温超导电缆综合保护及其具体实现方案:非电气量保护、瞬时大电流失超保护和反时限热积累失超保护。基于该原理的保护装置已成功投运,运行效果良好。

冷绝缘超导电缆绝缘材料测试综述

绝缘材料在液氮中的各种性能将直接影响到冷绝缘高温超导(HTS)超导电缆的质量。对四种绝缘材料:电缆纸、聚丙烯层压纸、聚酰亚胺薄膜和低密度聚乙烯薄膜在常温和低温下的电阻率、介电常数、介质损耗角正切、低温介电强度和局部放电进行实验研究和对比,得到了有价值的数据。

10kA高温超导电缆系统绝缘

为确定10kA直流高温超导电缆(10kA超导电缆)本体和测控系统绝缘水平,讨论了其本体结构特点和电场分布特点以及绝缘水平的影响因素;对Pt100型铂电阻温度传感器进行了耐压、耐流试验;构建了由模型电缆和模拟测控回路组成的系统并对其进行耐压试验。结果表明温度传感器在5kV情况下耐压情况良好,但较大电流容易导致其损坏;高压下普通密封转换端子外壳对温度传感器针脚放电并导致传感器损坏,需设计专用密封端子。研究认为10kA超导电缆本体绝缘设计需适当提高绝缘耐压水平,测控系统浮电位设计满足10kA超导电缆工作状态下的测控需要,但测控系统绝缘设计中需防止产生因高压产生的局部放电电流加载于测量回路,10kA超导电缆系统集成后进行的系统耐压测试表明其绝缘系统满足运行要求。

注采一体化电缆高温试验方法及可行性研究

注采一体化用潜油动力电缆是一种为海上油田稠油高温热采举升技术设计开发的耐高温电缆,其耐温等级不低于370℃,即海上油田高温热采举升技术的环境温度峰值,同时能够适应高温至常温的温度变化,保证其电气性能良好,确保能将地面动力传输到井下机组。设计注采一体化用潜油动力电缆的高温试验方法,通过对样品多次的试验比对、分析,确定电缆的最终方案,验证其能够满足设计及生产要求。

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。

高温超导电力电缆的发展

通过与常规电缆的比较 ,概述了高温超导电力电缆的应用优势 ,并介绍了高温超导电力电缆的发展过程 ,尤其是现阶段的最新进展 ,最后展望了其发展方向。

高温超导交流电缆电流分布及结构优化的研究

针对高温超导电缆各导电层电流分配不均将导致交流损耗增大的问题,计算了导电层自感和层间互感,然后依据超导电缆的等效电路模型,给出了求解各层电流的电路矩阵方程.以各导电层的绕向角、绕制方向和层半径为优化变量,以各层电流均衡分布建立目标函数,考虑带材的机械性能、临界电流等约束条件,采用遗传-模拟退火优化方法,对电缆导电层进行结构参数优化.计算结果表明,通过优化调整电缆导电层的结构参数,各层电流可以达到均衡分布,交流损耗显著降低.

30M-35kV/2000A高温超导电缆制冷系统

本文介绍了我国新研制成的首条并网运行的热绝缘型30M-35KV/2000A高温超导电缆制冷系统。该制冷系统主要有液氮泵箱、过冷箱、高真空输液管道、液氮贮槽、辅助减压抽空系统、泵箱及气动阀门供气系统、监控系统所组成。冷却方式是过冷液氮循环,制冷方式是G-M制冷机和减压抽空(备用)。给出了制冷系统的运行结果。

我国首套高温超导电缆并网运行情况

高温超导电缆具有传输容量大、损耗低、无污染、占地空间小等优点,有助于解决城市电网中日益增长的电力需求问题。近年来高温超导电缆技术在中国取得了巨大的发展,文中介绍了已于2004年5月在云南普吉变电站并网运行的我国首套高温超导电缆系统的运行情况,包括电缆系统参数、电缆本体、终端、冷却系统、监测与保护系统等。这套高温超导电缆系统的成功并网运行意味着中国的高温超导电缆技术已向工业化生产迈出了重要的一步。

35kV超导电缆终端电流引线的绕包型绝缘设计

目前电流引线大多采用挤包型绝缘结构,为改进引线绝缘性能,提出对35kV超导电缆终端电流引线采用绕包型绝缘结构设计。选择了一种在低温条件下仍具有较好电气性能和机械性能的聚丙烯层压纸(LPP)对电流引线进行绕包,并等间距地加入铝箔作为电容屏以改善电流引线的电场分布。通过计算和仿真分析可知,加入4层铝箔对绝缘层电场分布的改善效果最为显著。电气性能测试表明该35kV电流引线完全符合电气性能要求。该绕包型绝缘设计的特点为:绝缘层可以骤冷,且不会遇低温开裂;改善了轴向与径向电场和绝缘层的抗电老化性能,提高了绝缘层的击穿电压。

2000安高温超导输电电缆的研制

介绍了 6m长 2 0 0 0A高温超导直流电缆———Bi 2 2 2 3/Ag带材的主要性能和该高温超导输电电缆的设计、绕制和试验结果。电缆的导体由 8层共 2 38根Bi 2 2 2 3/Ag带材在不锈钢波纹管骨架上螺旋绕制而成 ,导体的内径为 4 1 5mm ,导体层间绝缘 ,导体层外侧有低温电绝缘。电缆芯的外径为 4 8mm ,它安装在低温容器内 ,并与两个终端相连。电缆的直流耐压大于 2 .5kV。在液氮下的实验表明 ,电缆的临界电流为 2 4 80A ,n值为 7.7,接头总电阻为 0 .1μΩ ,均优于设计指标。在 1h传输 2kA电流的运行中 ,电缆的传输特性稳定。经 4次热循环 ,电缆的临界电流没有降低。

大型超导电缆交流损耗的计算

给出了超导电缆交流损耗的表达式。使用这些表达式 ,并基于 HT- 7U极向场线圈系统在等离子体建立时的电流波形 ,计算了 AC损耗在 PF导体上的能量沉积。

10米10.5kV/1.5kA三相交流高温超导电缆液氮冷却系统的设计

液氮冷却系统是 10米 10 5kV/ 1 5kA三相交流高温超导电缆实验装置中的一个主要分系统。介绍了液氮冷却系统设计方案的选择 ,提供了液氮冷却系统的主要设计计算内容 ,并通过与高温超导电缆联机试验 ,表明了该液氮冷却系统的设计是成功的 ,为 75米三相交流高温超导电缆研制提供稳定可靠冷源奠定了基础。

我国第一组高温超导电缆的运行工况及损耗计算

介绍了普吉变电站的超导电缆系统的技术参数、结构和并网运行的基本情况,与美国、丹麦的同等项目做了技术指标的比较,并用Monoblock model、Bean model等方法对超导电缆的损耗进行了计算,电缆及系统各部分损耗的计算结果与实际运行数据相符,随着电缆长度的增加,超导电缆系统的节能效果将越来越明显,普吉超导电缆系统能够在自然条件及电网各种工况下完成电能的输送。