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。

高温超导电缆接入电网运行控制分析

高温超导电缆具有容量大、损耗低,以及干扰小等优点,在供配电系统中应用广泛,但是在接入电网中,电力系统运行也会出现新的问题,本文主要对高温超导电缆接入电网的运行控制方式进行分析,对高温超导电缆电力系统工频参数进行了计算,结合实际的工程应用研究了高温超导电缆接入后的不同合环运行方式下的潮流分布和优化控制,并对两种合环冲击电流进行了计算,根据计算和仿真的结果得到了超导电缆接入电网后的合环电流的影响。

高温超导电缆测温理论与失超检测研究

高温超导电缆由于具有容量大、损耗低,以及干扰小等优点在供配电系统中得到了广泛地应用,但是在使用中需要防止电缆发生高温失超现象影响电缆的稳定运行。本文主要对高温超导电缆分布式光纤测温理论和失超检测进行研究,为了能够准确测量电缆的分布式温度,需要避免电缆工作中受到的电磁干扰,否则会影响测量结果,不能及时发现高温超导电缆的失超现象,所以利用分布式光纤测量具有重要的意义。

高温超导(HTS)电缆及其输电网络梦想

超导电缆是组成超导电力系统的重要纽带,因它与普通电力电缆相比具有极为突出优点而为人们所瞩目。本文阐述国内外HTS电缆的开发情况,列举日本研制的100m、3芯HTS电缆性能及试验结果。同时介绍了美国为发展超导电力系统而提出的“网络2030”梦想。

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。

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。

我国首条高温超导低压直流电缆并网投运

据报道,2023年11月20日,国内首条高温超导低压直流电缆在江苏苏州并网投运,填补了我国在超导电缆低压直流系统的应用空白,与交流超导电缆相比,其电网线损降低约70%。直流超导输电技术的应用,为新型电力系统建设以及能源转型升级注入强劲动力。

基于数字孪生的高温超导电缆温度场三维建模

常规的高温超导电缆温度场建模方法多数采用热流耦合原理设计而成,在建模中存在一定的局限性,模型运行性能一般,模型测定结果与实际结果偏差较大,无法准确描述高温超导电缆温度场的实际运行工况。基于此,引入数字孪生,开展基于数字孪生的高温超导电缆温度场三维建模研究。利用数字孪生技术,设计模型的各项基本参数,利用MATLAB模拟软件,输入模型参数,建立高温超导电缆温度场三维模型。由实验分析结果可知,按照提出方法建模后,模型性能较高,测定结果多数与实际结果一致,能够准确反映电缆温度场的动态变化情况。

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。

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。

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。

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。

75m三相交流高温超导电缆的研制

成功研制的75m长10.5kV/1.5kA三相交流高温超导电缆是目前世界上少数几组并入实际电网试验运行的三相交流高温超导电缆之一。超导电缆芯采用均流方法设计,在自主开发的专用绕线机上绕制;低温杜瓦管采用柔性波纹管和真空绝热结构;电缆的绝缘设计和加工实现了与常规电缆电绝缘工艺的兼容;低温制冷系统采用减压降温方式;在线监测系统采用光-电转换技术实现高电压隔离。该超导电缆的交流载流能力大于3500A,自2004年12月起,已累计在配电网中运行达7000h。

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。

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。

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。

高温超导电缆监测与保护装置的研制

介绍了高温超导电缆监测与保护装置的研制情况。该装置采用AT96总线结构,以APCI工控机和数字信号处理器芯片为核心,硬件结构紧凑,可靠性高;综合采用了基于非电气量信号和电气量信号的保护策略,可以有效地保证超导电缆的安全运行;可以对超导电缆的运行状态进行全面的在线监测、记录与分析,为超导电缆的商业化运行积累了经验。该装置已通过静态和动态测试,目前已在云南普吉变电站投入运行。

高温超导电缆在电力系统中的应用

从高温交流超导电缆的结构和特点出发,介绍了高温超导电缆在电力系统中的应用前景,并讨论了高温超导电缆失超对电力系统造成的影响、高温超导电缆失超检测等相关问题。

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.