计及制冷系统和过热保护的含高温超导电缆配电网可靠性评估方法

为适应高温超导电缆商业化运行需求,提出一种考虑不同应用模式下制冷系统和过热保护影响的含高温超导电缆的配电网可靠性评估方法。依据高温超导电缆制冷系统的工作原理、故障特性及过热保护装置的动作逻辑和自动重合规则,对高温超导电缆系统可靠性进行建模分析。考虑了低压联络和配电线路增效2种典型应用模式下高温超导电缆接入对配电网的可靠性影响,采用融入了计及高温超导电缆的新增故障模式的最小割集法求解配电网可靠性指标,实现含高温超导电缆的配电网可靠性评估。以某实际配电网为算例,通过仿真分析了制冷系统故障和过热保护对配电网不同可靠性指标的影响,并与传统的配电网改造方案进行对比,验证了所提方法的有效性。

超导电缆用低介损复合绝缘材料性能研究

超导电缆相比于传统电缆具有导体无电阻损耗、传输容量大、可靠性高等优势,但作为其主绝缘的聚丙烯层压纸因具有较高的损耗因数导致超导电缆运行中的介质损耗大,增大冷却系统的负荷。采用具有低损耗因数的聚四氟乙烯滤纸取代聚丙烯层压纸中的牛皮纸层,通过热压法与聚丙烯膜形成具有两侧多孔可浸润液氮的三明治结构复合绝缘,测试结果表明超导电缆中以聚四氟乙烯/聚丙烯复合材料取代聚丙烯层压纸作为主绝缘,将使介质损耗降低一半以上。同时,由于聚四氟乙烯/聚丙烯复合材料与高温超导电缆中作为冷却剂的液氮间更小的介电常数差异以及液氮击穿的体积效应,采用具有更小孔径的聚四氟乙烯滤纸制成的低介损复合绝缘具有更强的抗局部放电的能力和更高的交流绝缘击穿强度,可极大提升高温超导电缆的绝缘可靠性。

超导电缆的研究现状与前景分析

超导电缆相较于传统电缆具有线损低、容量大、占地小、低碳环保等优势,可以解决输电走廊紧张、输电线路损耗高等问题,是未来输配电线路的重要替代方向。概述了超导电缆的分类、结构和技术优势;介绍了超导电缆的发展历程和典型应用工程,并综述了超导电缆未来的主要研究方向。对超导电缆和交联聚乙烯电缆从经济性、安全性和碳排放三个方面作对比分析,基于以上分析总结了超导电缆可能的应用场景,并展望了超导电缆未来的发展前景。

氢电混输直流超导电缆研究进展及安全设计研究

超导氢电混合旨在实现液氢清洁能源和超导电力能源共同输运,不仅可以节约冷却成本,同时可以提升超导电缆通流能力,是实现超导电力大规模应用的有效技术手段。阐述了氢电混输直流超导电缆研究进展,对超导电缆在液氢环境下的混输结构设计方法进行了研究,并给出了安全设计原则与应急预案,为氢电混输直流超导电缆优化设计提供了参考。

高温超导电缆减压制冷仿真及试验研究

过冷77K液氮循环是保持超导电缆系统稳定的重要前提。为避免循环液氮发生相变,需设计安全性高、成本低、维护便利的低温制冷系统。抽真空减压制冷方式以其节能、环保方面的巨大潜力,是超导电缆制冷系统设计重要技术之一。针对抽真空减压过程中温度变化、气液相状态、液氮消耗问题,本文开展了减压制冷系统设计计算及仿真研究,搭建了减压制冷系统测试装置平台,对减压制冷系统设计方案进行验证,测试结果表明,减压制冷系统实际温度下降速度小于仿真数据,液氮消耗量实测大于仿真值,对于超导电缆减压制冷系统设计具有参考意义。

低温环境下超导电缆所用不锈钢波纹管的绝缘损耗特性研究

为调查低温环境下超导电缆所使用的不锈钢波纹管的绝缘损耗特性,并评估其在极端温度条件下的性能,在不同温度和电流条件下进行了一系列实验,通过测量电容和电阻值来分析不锈钢波纹管的电性能,并研究其磁滞损耗。经试验验证,不锈钢波纹管在低温环境下具有良好的电绝缘性能,随着温度的降低,绝缘损耗逐渐减小,表明其在极低温度下的性能更为可靠,同时,随着电流的增加,绝缘损耗略有增加,但幅度较小,表明其对电流引起的损耗具有一定的抵抗能力,此外,其磁滞损耗较低,有助于维持电缆的高效性能。

超导屏蔽对低温绝缘超导电缆运行性状的影响

从理论上证明三相系统用低温绝缘(CD)高温超导电缆在屏蔽层互联和特定敷设条件下可以达到屏蔽电流与导体电流量值相等、相位相反,实现屏蔽处无磁场的理想运行状态。可以用于CD绝缘超导电缆的结构和CD绝缘超导电缆线路电气参数的确定。

高温超导电缆研究现状及应用场景分析

高温超导电缆具有输送容量高、线路损耗低、占地走廊小、安全环保、可实现大功率电力传输等优势,可以解决城市电网电力供需关系紧张、地下输配电走廊趋于饱和等问题,助力实现国家“双碳”目标。首先,概述了高温超导电缆的结构分类、优势特点以及敷设方式。然后,着重介绍了近20年来国内外高温超导电缆的研究现状以及高温超导电缆工程应用中的关键技术。最后,对高温超导电缆的应用场景进行了分析与预测。通过完善技术标准规范,兼顾交、直流超导电缆技术,可以进一步提高超导输电经济性,有望实现超导电缆规模化商业应用,改变传统电力输送格局。

超导电缆过冷液氮冷却循环系统设计及试验验证

超导电缆过冷液氮冷却循环系统是三相同轴高温超导电缆试验装置中的主要分系统。根据电缆运行参数和负荷要求,进行了过冷液氮冷却循环系统的流程设计;对冷箱和稳压装置进行了结构设计;对流程阻力进行了分析计算,选择了水力曲线匹配的液氮泵;结合电缆的热负载要求,对浸液式盘管换热器进行设计计算,联机试验结果表明设计满足冷却要求。

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。

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。

从专利情报分析我国高温超导电缆的技术发展和保护现状——结合世界首条千米级高温超导工程

本文结合世界首条千米级高温超导电缆示范工程项目,检索相关专利情报信息,通过对专利情报信息清洗、标引、分析,客观地映画了我国在高温超导电缆领域的技术发展现状。进一步通过中外专利申请人的对比分析,展示了我国在高温超导电缆知识产权保护方面的成绩和不足。本文抛砖引玉,希望能够为我国在高温超导电缆领域的技术研发和专利布局提供一些有益的参考。

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。

我国首条10kV三相同轴高温交流超导电缆顺利通过大负荷测试

由南方电网深圳供电局研制的国内首条10kV三相同轴高温交流超导电缆,近日在深圳福田中心区顺利通过大负荷测试。本次试验历时54h,其间,在电流从700A陡增到1100A、从1000A骤降到500A,以及液氮泵切换等特殊工况过程中,超导电缆各项指标均正常稳定。

基于专利视角的中国超导电缆产业发展研究

超导电缆是指利用超导体制成的一类电缆。超导电缆具有大容量、低损耗、节约能源和环保等优势,在电力工业领域已广泛应用。通过从专利申请量、重要申请人、专利发明人、合作申请人、专利法律状态、专利运营情况等多个角度全面分析中国超导电缆行业目前的发展情况,对中国超导电缆行业存在的问题进行梳理,并针对性地提出意见建议,有助于相关从业人员了解中国超导电缆领域的发展与机遇。

三相同轴高温超导电缆

超导现象被发现距今已经过去一百多年,随着物理理论和试验技术的进步,人们对超导材料的了解不断深入,其特殊性能已经被应用于高能物理、电力能源、军事通信及医疗卫生等众多领域。利用其零电阻特性,可实现对电流的无损传输,从而开发出用于电力输送的超导电缆。超导电缆在现代电力技术的应用发展迅速,以超导电缆作为主体的电力输送系统已经在国内外得到应用。

JB/T 14389-2023《高温超导电缆技术要求》即将发布

2023年7月26日,工业和信息化部科技司发布公示信息,对一批行业标准和推荐性国家标准进行报批前公示。由上海电缆研究所有限公司牵头的JB/T 14389-2023《高温超导电缆技术要求》在列其中。J B/T 14389-2023《高温超导电缆技术要求》是国内首个超导电缆行业标准,主要立足于上海电缆研究所有限公司在该领域的长期科研基础和标准化积淀,充分反映国内高温超导电缆产业化和示范工程的技术经验。

上海超导电缆继电保护策略及方案

35 kV高温超导电缆示范工程于2021年12月在上海正式投运。超导电缆可以在低温环境中大容量、低损耗输送电能。为确保超导电缆故障时电网运行的可靠性,需设计特有的超导电缆保护,并制定完备的继电保护方案。基于超导电缆的特性,对超导电缆本体及冷却系统可能发生的各种异常和故障情况进行了分析,并对各种故障原理及其对超导电缆运行造成的影响进行了阐述。根据异常及故障的严重程度,制定了对应的处理策略,并形成了一整套继电保护方案。针对超导电缆设计的继电保护策略具有高度的完整性及可靠性,在上海超导电缆示范工程中得到了实际应用。

基于专利价值测度的超导电缆技术机会分析

随着社会的快速发展,城市电网的负荷密度和输电容量需求大幅增加,而超导电缆是应对窄通道大容量输电的较好方案。结合国家高价值发明专利创造、运用、保护的新形势,提出了构建超导电缆专利价值测度体系的方法,对高温超导电缆专利布局情况进行了分析,给出了高温超导电缆专利导航建议。

基于数据挖掘的高温超导电缆运行状态评估模型

高温超导电缆是解决电力系统输配电严峻现状的有效途径。针对高温超导电缆运行状态评估准确率低、时间长的问题,提出了基于数据挖掘的高温超导电缆运行状态评估方法。采用数据挖掘技术,提取高温超导电缆运行状态特征量并进行约简处理。利用K-means聚类算法,对高温超导电缆运行状态特征量进行聚类处理。在此基础上,使用小波神经网络,构建高温超导电缆运行状态评估模型,实现高温超导电缆运行状态评估。实验结果表明,所提方法的高温超导电缆运行状态评估准确率较高,能够有效缩短高温超导电缆运行状态评估时间。