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。

二代高温超导线失超特性仿真分析

采用Ansys有限元分析软件,建立二维模型,通过热电-耦合,实时仿真二代高温超导线的失超过程,计算超导线的最小失超热扰和正常区域传播速率,与文献中报道的实验结果吻合的较好。

天津有望建国内第一条二代钇系高温超导电缆传输示范线

2月21日，富通集团（天津）超导技术应用有限公司总裁李继春介绍，公司引进具有战略意义的二代钇系列超导电缆产业化生产线，配套引进了全球领先的超导线材和超导电缆检测设备。该公司重点以二代钇系列高温超导带材的研发和高温超导电缆的中试为发展方向，未来，将会在天津建设国内第一条二代钇系高温超导电缆传输示范线。

第二代高温超导体的开发及其在舰船上的应用研究

本篇综述了第2代高温超导体(2GHTS)的特点,YBCO涂层、MgB2等HTS线材的制造工艺的现状和进展,以及在舰船电机等装置上的应用前景。

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。

二代YBCO超导带材的制备及其临界电流测试方法

超导材料在低温下具有零电阻性和抗磁性，在电力传输、交通、医学、国防等领域有着广泛的应用前景。超导材料分为一代超导材料和二代超导材料，

应用高温超导线(带)的研制现状与进展

提供了当前高温超导线的最新发展 ,第一代高温超导材料的机电性能参数和热物性参数 ,以及 4种美国超导公司的商业产品和中国超导带材的基本参数。论述了第二代高温超导线的研究进展。从高温超导电力应用的观点 ,展望高温超导电力技术应用前景 ,文中的工程与实验数据对高温超导线 (带 )材的应用可供参考。

二代钇系高温超导电缆项目开建

富通集团天津超导技术应用公司高温超导电缆项目，日前正式启动运行。该项目将在天津建设国内第一条二代钇系高温超导电缆传输示范线，以加快推进超导线材和超导电缆的实用化进程。富通超导公司拥有全球领先、全国唯一的超导电缆生产线及检测设备，主要研究方向为高温超导基带，并研制建设全球最长的高温超导电缆应用试验线。

氧化钇钡铜(YBCO)高温超导带材在超导储能装置的应用

高温超导磁储能系统具有功率密度大、响应快和寿命长等优势,在新能源电网和新能源电动船舶等领域具有潜在的应用前景.二代高温超导带材具有优越的载流能力、较高的工作温度以及相对较低的制备成本,在超导储能装置得领域到了广泛应用.对氧化钇钡铜(YBCO)高温超导带材特性介绍的基础上,分析储能装置对其的性能要求,阐述一代高温超导储能磁体研究现状,并结合10 MJ储能磁体的设计进行具体案例分析.

10m钇钡铜氧高温超导带材的研究

由于钇钡铜氧超导体(YBCO)在液氮温区(77K)具有非常高的不可逆场,用这种材料制成的带材在高场中具有很强的高载流能力,使得它在电力应用,如传输电缆、电机、储能和磁体等诸多方面具有广阔的应用前景。本文在具有双轴织构的10m级NiW合金基带上动态、连续地制备了具有Y2O3,YSZ,CeO2等多层隔离层的YBCO涂层导体;研究了膜的生长条件及各层膜之间的取向关系等,成功地制备出10m长双轴取向的CeO2/YSZ/Y2O3隔离层,Y2O3,YSZ和CeO2的!扫描半高宽沿长度方向都分布在7°～8.2°范围内,平均值分别为7.69°,7.75°和7.93°,表明整个长带具有均匀一致的立方织构。扫描电子显微镜和俄歇电子探针观测了表面微结构和界面状态,结果显示Y2O3,YSZ和CeO2表面致密连续,无微裂纹;其上生长的YBCO具有C轴和平面内双轴取向,临界转变温度Tc达88K,最大临界电流Ic达40A/cm-width(77K,0T)。

无氟MOD法制备YBCO超导薄膜工艺中物相的演变过程

第二代高温超导带材在电力系统和磁体领域拥有良好的应用前景,无氟金属有机盐沉积技术(FF-MOD)以其设备成本低、晶体生长速率快、环境友好等特点,成为研究热点。本研究通过FF-MOD技术,在铝酸镧单晶和CeO_2/IBAD-MgO/Y_2O_3/Al_2O_3/HastelloyC276人工基板上制备得到钇钡铜氧(YBCO)薄膜,并对不同制备温度下的样品进行淬火,随后对淬火样品进行了X射线衍射、扫描电子显微镜和衰减全反射红外光谱的表征,系统地研究了高温成相过程中BaCO_3和YBCO的相演变过程。实验结果表明,在YBCO成相过程中,BaCO_3不会与Y、Cu元素的氧化物反应直接生成YBCO晶体,并生成的YBCO相晶体先呈随机取向,然后在热处理的过程中(800℃左右)逐渐转化为具有双轴织构的YBCO晶体。

采用无氟MOD法在织构金属基带上生长YBCO超导薄膜的研究

由于高的使用温度,优良的载流能力以及强的电机械性能,潜在的价格优势,基于YBCO超导薄膜的第二代高温超导带材在电力系统和磁体领域有良好的应用前景。无氟金属有机盐沉积技术具备设备成本低、晶体生长速率快、环境友好等特点,近年来成为了研究制备YBCO超导薄膜技术路线的热点。本文采用FF-MOD技术在Ce O2/IBAD-MgO/Y2O3/Al2O3/Hastelloy C276金属基带上制备200 nm厚的YBCO薄膜,并系统地研究了高温成相过程中Ba CO3、YBCO以及YBCO分解相的显微结构及其对超导电性的影响。结果表明,生成的YBCO相晶体呈随机取向,在热处理的过程中逐渐再结晶成为具有双轴织构的YBCO,这与单晶结果相一致。另外,影响YBCO外延形核和生长的关键是控制烧结温度和烧结气氛中的氧分压,抑制Ba CO3形成,避免YBCO部分分解。

电阻型超导限流器和10kV配电网继电保护相配合的仿真分析

短路电流的增大已经成为高电压等级电网建设和运行中的一个突出问题.超导限流器是目前最为理想的限流装置,而其与现有继电保护装置的配合是超导限流器挂网运行的关键技术之一.利用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建了电阻型超导限流器和继电保护装置的自定义模型,在此基础上分析了引入电阻型超导限流器对10kV配电网电流保护的影响,并对两者的配合问题进行了仿真研究,进一步提出通过改变超导体参数来调整电阻型SFCL的限流电阻和限流水平,以实现与继电保护协调配合,为超导限流器应用于实际电网参数配置提出了重要的量化依据.

TFA-MOD制备YBCO带材工艺研究进展

由于第二代高温超导带材YBa2Cu3O7-x(简称YBCO)具有较高的不可逆磁场,可以在较高的温度和外加磁场下应用,是近年来高温超导材料研究的热点之一。采用三氟乙酸-金属有机沉积(trifluoroacetic acid-metal organic deposition,TFA-MOD)法制备第二代高温超导YBCO带材由于不需要真空系统,成本低,沉积速率快而广受关注。综述了TFA-MOD制备YBCO带材的工艺最新进展,并对TFA-MOD制备的YBCO带材性能进行了讨论。

二代高温超导带材失超电阻的交-直流等效计算方法

超导故障限流器具有通态损耗低、响应速度快等优点,是一种应用场景广阔的超导电力设备,但二代高温超导带材失超电阻的有效计算较困难,难以同时满足计算精度和速度的要求。本文对YBCO高温超导带材进行交流和直流过电流冲击实验,测量了短路故障电流作用下带材的失超电阻特性。结果表明,带材失超电阻与积累能量具有一一对应关系,且该对应关系在交流和直流工况下一致。以此为理论基础,搭建了基于电阻-能量关系的电阻型超导限流器失超电阻计算模型,提出了交直流等效失超电阻分析方法,可用交流冲击实验等效替代直流实验,降低实验与仿真建模的难度。

一种新型高温超导方形线的制备及基础特性研究

为了减小外界磁场对超导带材性能的影响,一些新型结构例如堆叠、换位、扭绞等高温超导线被广泛研究,在此基础上,提出一种制备新型高温超导方形线的工艺且制备了若干新型超导方形线样品。首先,将宽度为4mm的高温超导带材分切为1mm宽的超导窄带,同时将数根超导窄带堆叠、焊接成一根超导方形线。为了验证工艺的可行性,制备了若干高温超导方形线样品并对其基本特性进行了研究。结果表明,两组样品的临界电流分别为170A与255A,且临界电流曲线呈现出良好的超导特性。从椭圆和薄带方程的理论模型分析,其自场损耗的测试结果与理论结果基本一致。另外,同时对超导方形线的弯曲直径和轴向张力进行了测试,表明,样品的最小弯曲直径与最大轴向张力分别为60mm和350N。高温超导方形线的这些特性基本可以满足在高温超导电力设备的应用中。

高温超导材料的发展和应用现状

综述了高温超导材料的发展和在强电和弱电领域如电力能源、交通运输、高能物理、生物医学、精密测量仪器、微波器件、超导计算机等各个领域的应用现状和前景。

高温超导(HTS)发电机的拓扑结构

本文研究了超导发电机的多种拓扑结构。在过去40年中,制成了多台仅定子采用铁心制造的低温超导发电机。HTS的性能特性使我们考虑磁极绕组内的转子中心、转子极面和电枢齿采用铁制的拓扑结构。由于磁路的磁阻减小,故超导体用量最少,转子和定子线圈上的力也减小。本文也论述了铁增加对其它电机参数的影响,包括系统故障下的暂态稳定性。

过量Y_2O_3的添加对熔融织构YBCO大块性能的影响

研究了不同添加量Y_2O_3对熔融织构YBCO大块超导体的熔化生长温度、显微结构及其超导性能的影响。结果发现,随着Y_2O_3添加量的增加,YBCO材料的熔化生长温度降低,而其固态反应温度并无明显变化。YBCO块材的磁悬浮力随着Y_2O_3添加量的增加,先增加后减小而出现了一个峰值,其最佳的添加量约为10(质量百分数)左右。结合这组样品的初始成分及显微组织,分析了Y_2O_3的添加对YBCO超导性能的影响,并制备出了高质量的YBCO超导块材。