高温超导同步电机正在走向市场

1986年,瑞士苏黎士研究人员率先研发出了一种高温超导材料,于是拉开了国际竞相开发高温超导同步电机的序幕。因为较表1中所述的低温超导材料,利用该表所述高温超导材料来制造超导电机,不仅能够降低成本,而且可以简化设计,改善致冷系统及提高可靠性。恰恰在这时正好是关于电网结     

高温超导同步电机正在走向市场

1986年,瑞士苏黎士研究人员率先研发出了一种高温超导材料,于是拉开了国际竞相开发高温超导同步电机的序幕,使用较表1中所述的比低温超导材料温度来得高的高温超导材料制造超导电机,不仅能够降低成本,而且可以简化设计,改善致冷系统及提高可靠性。而恰在此时,关于电网结构概念的世界性趋势已经转向于配电和小型发电厂,而且研究表明：只有1,000MW以上的超导电机机组才具有竞争力,这两个因素使得许多开发商取消了低温超导电机项目而改投高温超导电机的有关的工作。     

超导发电机的研究现状及发展前景

超导发电机因高功率密度等优点成为近年来的研究热点。根据超导材料按照温行分类的方法,把超导发电机分为低温超导发电机和高温超导发电机;总结了超导发电机的碍状,归纳了超导发电机的特点,介绍了超导发电机的几种拓扑结构,并对比研究了传统旋转电超导旋转电机,指出了现阶段超导发电机研究遇到的瓶颈问题;最后,对超导发电机的发展首行了描述。     

高温超导(HTS)同步电机的进展

近几年来,国外已对许多带高温超导线圈绕组的超导电机进行了验证,目前一些项目正进入开发阶段。本文回顾了世界范围内低温超导电机和高温超导电机的历史,用超导励磁线圈绕组代替传统的铜线圈励磁绕组,可以使旋转电机性能更佳、稳定性更高、操作更简单。超导同步电机自1960年代中期开始发展,起初励磁绕组采用低温超导体,由于励磁绕组热裕量小,加之转子冷却系统复杂,故很难产出有市场吸引力的电机。而高温超导体可以提供较大的热裕量,且转子冷却系统大为简化,由此推动了军用和商用高温超导电机的发展。在美国和欧洲,已出现从几千瓦到几兆瓦的高温超导电机的示范机。目前,正开发的大型高转矩船用推进电动机和大型发电机,预计在未来几年内可以商业化。其使用寿命长、体积小、重量轻及效率较高的优势,则刺激了大型高温超导电机的发展。     

高温超导限流器

国际上预测，在今后５１０年内超导技术将在电力工业中获得广泛应用。可以认为，超导电力技术是２１世纪具有经济战略意义的高新技术。１９１１年发现了低温超导体，１９８６年发现了高温超导体。自此，在世界范围内大力研究高温超导材料及其在电力工业中的应用。在超导研究方面，美国、日本和德国处于领先地位。超导技术已被用于旋转电机、电力电缆、磁储能、电力变压器及在电网中作为限流器。超导线材的制作有两种方法，一是金属带基材上的镀膜法，另一种方法是包套管法，也叫管中粉末法（Powderintube）。镀膜方法包括沉积、喷涂等多种…     

超导电力技术发展近况

采用超导电力技术,不仅可以大大提高单机容量和电网的输送容量,大大降低电网的损耗,而且还可以明显改善电能的质量、提高电力系统运行的性能。随着近年来高温超导材料所取得的进展,美国、日本、欧洲及我国都相继开展超导电力应用的研究,如高温超导故障限流器、高温超导输电电缆、高温超导变压器等,有的已经研制出样机并将投入实验和运行,以下分别作一下介绍。     

超导电缆终端系统的设计与应用

高温超导材料在液氮温度下具有零电阻特性和完全抗磁性,使用高温超导材料制备的超导电缆具有大容量、低损耗等特点,在未来城市电网建设中具有重要意义。超导电缆系统通常由电缆本体、终端系统、制冷系统和监控系统构成。其中,终端系统是超导电缆本体、高压电网和制冷系统三者的汇接处,对于超导电缆系统的运行和性能具有重要影响。因此,本文在国内外文献的基础上介绍了超导电缆终端系统设计和应用的研究进展,并对其发展方向进行了展望。     

超导技术在电力方面的应用

在最近20年里超导技术获得了快速进展。磁成像和核磁共振是当今超导材料和装置的最大的商业市场。超过100K转变温度的高温超导材料的发现，重新激发了人们对超导在电力技术等很多方面应用的兴趣。在这些方面已采用低温超导进行过实验和研究，但尚未形成可商业购买的产品。由于世界上很多人正在开发超导原型发电机、电动机和输电电缆等，超导的工业应用在下一个世纪将大大增加。当然，这将取决于新的高温超导陶瓷材料克服某些技术和经济问题的程度。     

典型超导材料的结构与带材的制备方法

介绍了超导材料的发现及分类,在研究国内外文献的基础上重点总结了二硼化镁(Mg B2)、第一代铋系(Bi2Sr2Can-1CunO4+2n+δ)高温超导、第二代钇系(YBa2Cu3O7-δ)高温超导以及铁基超导4种具有代表性的超导材料的结构及特征,阐述了铋系和钇系超导带材的制备方法。     

超导变压器的基本特点和开发现状

介绍了超导变压器的基本特点和优越性能,阐述了超导变压器（包括低温超导、高温超导及特殊形式的超导变压器）的发展现状。     

全球超导电力技术应用前景展望

一、超导电力技术研究现状 超导电力技术具体体现为超导电动机、超导变压器、超导输电电缆、超导限流器(SPCL)和超导储能系统(SMES)及其与现行电网兼容的相关技术。 过去几年来,超导电力技术的研究与开发引起了世界各国和许多公司的高度重视。为了争夺未来的国际市场,世界各相关公司投入了大量的人力和资金用于高温超导电力技术的研究。伴随新世纪的到来,高温超导电力技术商品化     

13.2 MW海上超导直驱风力发电机设计

超导电机技术为减小大型直驱风力发电机体积、质量和成本提供了一种有效途径。提出了一种海上超导直驱风力发电机系统,其定子采用低温超导线圈产生励磁磁场,转子为常规的铜制电枢绕组。首先介绍了该电机的主要参数以及拓扑结构的选择,并分析了超导电机电磁设计过程中所需考虑的关键问题;之后介绍了超导电机的定转子设计方案,包括电磁设计、机械结构、转子风冷系统、超导定子的低温系统以及制冷系统等;最后估算了所设计超导电机的质量以及成本,并与相同功率等级的永磁直驱风力发电机进行了对比,结果表明所设计的超导电机的质量比永磁直驱风力发电机质量减轻约46%,而其初始材料成本仅为永磁直驱电机的71%。     

电力应用中的高温超导

近年来高温超导材料研究已取得了很大进展,特别是Bi系高温超导材料已从实验室走向实用阶段。目前,Bi系带材长度可达千料,平均工程电流密度达14000A/cm^2(OT,77K)。美国、日本、欧洲和我国都已开展高温超导电力应用研究。该文介绍了超导故障电流限制器、高温超导输出电缆、高温超导变压器、高温超导储能系统、高温超导电机和高温超导磁体在各国的研制动态;同时文章就超导电力应用的前景和问题作了阐述。     

500kW高温超导发电机负载三相断路故障运行分析

随着高温超导材料制备技术及低温制冷技术的不断发展,高温超导技术在电机方面展现出良好的应用前景。高温超导发电机由于其体积小、重量轻、效率高的优点,未来有望应用于高功率密度场合。目前对于超导电机故障运行的研究极少,本文对高温超导发电机进行了负载三相断路故障模拟仿真及现场实验,得到故障过程中定子输出电压、转矩等变化的仿真及实验数据,并在此基础上分析了超导线圈的电流变化,及故障对电机机械结构的危害。本文可为超导发电机故障状态的瞬态过程分析提供数据支撑。     

氧化物超导材料在低温强场下的应用

本文综述介绍氧化物超导材料在低温下的性能。实验证明,在4.2K下当磁场达20T时其电流密度可达10~5A/cm~2水平,而且几乎不随磁场的增加而减小。这结果表明,氧化物超导材料很可能是有发展前途的强场材料。     

高温超导变压器关键技术

由于超导材料的无阻载流特性,其在超导电缆、超导限流器、超导变压器、超导储能、超导电机等超导电力装置中的应用引起人们极大兴趣。其中超导变压器具有体积小、重量轻、损耗低、无火灾隐患、无环境污染和低漏抗等特点。简要介绍了高温超导变压器基本结构,重点介绍了变压器研发过程中的关键技术问题,包括液氮和气氮低温绝缘特性、超导绕组损耗分析、电流引线设计、非金属低温容器设计等,为高温超导变压器的研发提供有用的参考。     

超导电力技术的现状和发展趋势

超导电力技术将是21世纪具有经济战略意义的高新技术.超导电力技术的应用可以提升电力工业的发展水平和促进电力工业的重大变革.我国的国情和电力工业发展的固有特点决定了:采用超导电力技术解决传统电力工业发展的瓶颈问题,是电力工业发展的必由之路.文中介绍了高温超导材料和超导电力技术的发展现状,展望了超导电力技术的发展趋势和应用前景,最后指出了我国在发展超导电力技术方面应重点研究的课题.     

高温超导电缆及其低温绝缘研究现状

概述了世界上高温超导电缆的研究历史和现状,介绍了高温超导电缆本体的基本结构及绝缘要求,分析了高温超导电缆主绝缘的结构及存在的问题。针对高温超导电缆中使用的液氮和几种低温固体绝缘材料,分别介绍了其在低温环境下介电性能的相关研究进展。总结发现：液氮的击穿场强受到气泡和电极材料的影响;液氮下绝缘材料的直流击穿场强高于交流击穿场强;聚酰亚胺在液氮下的交直流击穿场强高于聚丙烯层压纸;低温会抑制环氧树脂中电树枝的生长。     

高温超导船用推进电动机的发展和现状

超导体在超导状态下可以产生大电流和强磁场,超导电机就是利用超导技术及材料研制的一种高性能的电机,因而超导电机具有低损耗、体积小、大功率和高转矩等优良特性,这对于空间和重量严重影响整体性能的船舶,尤其是对军舰、潜艇具有巨大的应用前景.主要阐述了船用高温超导电机的特性及代表世界先进发展水平的船用推进高温超导电机,指出了基于高温超导技术的船用推进电机的优越性,最后总结了高温超导电机应用前景及发展趋势.     

超导电缆液氮减压制冷研究

制冷系统是实现高温超导电缆运行的最基本保障,制冷系统传热效率直接关系到超导电缆运行的稳定性和经济性,随着高温超导技术的不断进步,超导临界温度已升至液氮温区,液氮具有自然资源丰富、成本低廉等特点,使高温超导电缆工业化应用成为可能,液氮减压制冷技术已经成为高温超导技术的重要研究方向。本文介绍了超导电缆制冷系统,包括制冷机直接制冷方式和液氮减压过冷方式的工作结构,对液氮减压制冷方式进行计算分析和成本核算,探讨了液氮减压制冷在超导电缆低温传热研究中尚需解决的关键问题。