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。     

我国成功自主研发百米级第二代高温超导带材

上海交通大学物理系李贻杰教授领导的科研团队历时3年,采用独特的技术路线,成功研发一整套具有我国自主知识产权的百米级第二代高温超导带材,实现了国内超导带材领域的新突破。国产百米级第二代高温超导带材像一层薄膜,金属基带的宽度为1厘米、厚度为80微米,而用于传输超导电流的稀土氧化物超导层的厚度还不到1微米。     

高温超导材料的研发、产业化与经济性能提高

20世纪80年代末发现的氧化物超导体超导转变温度达到了90K以上,可以工作在液氮环境中。由于氮气资源的极为丰富以及相对于4.2K制冷成本的大大降低,使得超导技术的大规模应用变为可能。通过20多年来对高温超导实用成材技术的研发,基于铋锶钙铜氧体系的第一代高温超导带材已经实现了产业化。基于钇钡铜氧体系的第二代高温超导带材也已制备出了单根长度达千米的带材,标志着制约产业化的长度瓶颈已经解决。由于第二代高温超导带材性能更为优越,不需要贵金属,因而具有成本进一步下降的潜力。因此,第二代高温超导带材的产业化有可能在不远的将来就会实现,它将会极大地推动超导技术的大规模应用。     

基于第二代高温超导带材的超导限流电缆限流特性研究

本文基于第二代高温超导带材的结构及特性,提出一种高温超导故障限流电缆的概念.该电缆使用不锈钢加强的第二代超导带材,并以不锈钢丝绞线作为骨架.通过对带材超导态下低电阻和失超时高电阻特点的利用,实现超导限流电缆的限流特性.本文在实验研究不锈钢带材的失超电阻及限流特性的基础上,对限流电缆进行结构设计并制作了限流样缆.通过对电...     

我国自主研发百米级第二代高温超导带材

上海交通大学1月23日宣布,该校历时3年,采用独特的技术路线,成功研发一整套具有我国自主知识产权的百米级第二代高温超导带材,实现了国内超导带材领域的新突破。     

磁选设备的高温超导磁体设计和优化

随着高温超导YBa_2Cu_3O_7(YBCO)材料制备技术的高速发展,生产成本快速下降,基于YBCO优异的低温高场性能,其正进入工业领域的各个方面。通过对高温超导YBCO带材的性能分析,结合国内外超导磁分离技术的发展,提出了采用高温超导YBCO带材作为磁选设备磁场源新设计思路,并从技术和成本的角度对高温超导YBCO磁选的前景和在其他行业的领域应用进行展望。     

二代高温超导电缆在电网中的应用前景

新能源变革背景下,超导输电技术将成为解决现有输电网络所面临挑战的主要方式之一。与传统电缆相比,超导电缆具有损耗低、容量大、重量轻、无火灾隐患和电磁污染等优点,为低损耗、大容量、高效率输电提供了有效途径。本文介绍了二代高温超导带材和电缆的基本结构及发展历程,结合目前的研究现状分析了二代高温超导电缆在输电系统中的应用前景。     

新闻

<正>采用第二代高温超导带材的高温趄导电机研发项S顺利通过验收近曰,上海电气集团上海电机厂有限公司组织专家对中科院电工所横向项目"釆用第二代高温超导带材的高温超导电机研发"进行了现场验收。验收专家对该项目给予了高度评价,认为该项目全面完成了项目任务书指标,部分指标还优于任务书指标。在上海市科委的支持下,中科院电工所协同上海电气集团上海电机厂有限公司共同开展了高温超导发电机技术研究,并在此基础上研制了50 0k W高温超导发电机原理样机。该发电机为国内首台基于国产Y B C O超导带材的高温超导发电机,电机设计为4极绕线式转子超导同步发电机,其中超导转子励磁绕组为Y B C O高温超导带材绕制而成的跑道线圈结构,冷却方式为液氮浸泡开放式冷却,运     

点状热干扰源诱导的准各向同性高温超导股线失超特性

第二代高温超导带材因其较高的临界电流密度以及良好的机械特性,近年来在超导研究领域得到极大关注。由REBCO带材组成的高温超导导体在液氮温度下的零电阻特性使其在超导输电领域具有巨大的潜力。从安全角度看,高温超导导体的失超保护研究是其获得广泛应用的一个关键。该文建立了准各向同性超导股线的三维失超仿真模型,耦合了电场、磁场和温度场,模拟了不同运行电流以及不同点状热干扰能量下超导股线的失超行为,求解出股线的温度、电流密度以及磁场分布,得到了准各向同性高温超导股线的最小失超能（MQE）以及失超传播速度（QPV）,对超导装置的失超保护具有重要意义。该文对准各向同性超导股线建立的三维失超模型,也可以应用到其他结构的高温超导导体的失超研究中。     

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。     

高阻值合金基体材料对Bi-2223高温超导带材交流损耗影响的实验研究

飞速发展的高温超导材料的研究和制各，加速了高温超导材料在变压器、限流器、电缆、同步电机和储能磁体等方面的应用。影响高温超导材料应用的关键因素之一是它的交流损耗。在多芯高温超导带材中，交流损耗依赖于各种参数。其中，基体的有效电阻率对带材的交流损耗有重要影响。为了研究高阻值基体材料对带材交流损耗的影响，该文制各了6种具有不同阻值的基体材料的带材。在77K下，研究了高阻值基体材料对Bi-2223带的交流损耗的影响.结果发现，在较低频率下，通过引进高阻值基体材料，可有效地减少带材的交流外场损耗。同时也研究了高阻值基体材料电阻率对耦合损耗时间常数的影响。     

高温超导变压器研发进展综述

与传统常规变压器相比,超导变压器具有很多优势,如体积小、重量轻、损耗低、无污染火灾隐患等。近十几年来,随着高温超导线材取得重要的研究进展,国际上相继开展了高温超导变压器的研发,已有三台样机成功地完成了挂网试验。简要介绍了近年来国内外高温超导变压器（包括电力变压器和机车变压器）的研发情况以及近期几个基于第二代高温超导线材的高温超导变压器项目,并指出随着高温超导线材的技术发展,限流变压器的研究值得关注。     

BSCCO超导带材的工艺要点与应用

高温超导材料的发现,推进了超导技术的实用化。作为典型的高温超导材料,铋系(BSCCO)超导带材目前已在超导电缆、超导限流器和超导储能等领域实现商用。粉末套管法是制备BSCCO超导带材最常用的方法,主要工艺步骤包括装粉、拉拔、轧制和热处理等。本文介绍了粉末套管法的工艺,重点介绍了各工艺步骤中的关键点,阐述了超导带材在超导限流器和超导储能系统中的应用,提出了BSCCO超导带材未来的发展方向。     

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。     

基于国产YBCO带材的高温超导发电机的研制

随着可再生能源工业的发展对发电机技术提出更高容量和更大功率密度的需求,高温超导发电机在海上风力发电机领域有着广阔的应用前景。中国科学院电工研究所与上海电气集团上海电机厂有限公司合作研究高温超导发电机技术并研制基于国产YBCO带材的500 kW高温超导发电机原理样机。500 kW高温超导发电机为首台基于国产YBCO超导带材的高温超导发电机。目前,超导发电机已经完成研制工作并进行满负荷运行测试,电机运行良好,各项指标依据国标测试达到预期值。该文着重介绍500 kW高温超导发电机系统的研制工作,其中包括国产YBCO带材和9%Ni低温导磁钢的电磁特性研究,超导励磁绕组的优化设计和研制,同时介绍500 kW高温超导发电机的系统级测试工作,包括空载特性、负载特性、满载效率,并给出相应实验测试结果。     

High voltage studies of dielectric materials for HTS power equipment

The discovery of high temperature superconductors (HTS) has triggered renewed interest in the study of dielectric materials at cryogenic temperatures. While considerable work was done in the 1970s and 1980s on dielectrics immersed in liquid helium for low temperature superconducting applications, there remains a need for dielectric research at liquid nitrogen temperature for HTS applications, requiring experimental data oriented toward practical situations. We report on AC breakdown (puncture and/or flashover), and impulse breakdown of solid materials in either vacuum or in liquid nitrogen. Solid materials which we examined, include fiberglass reinforced plastics, epoxies with and without filler, and polymeric tape. Combinations of some of these materials have also been studied at low temperatures. Additionally we have measured permittivity and dissipation factor for materials for which these parameters are not available at 77 K. Finally, we also discuss specific applications for HTS cables including breakdown and aging studies on model cables, with lapped tape electrical insulation, immersed in liquid nitrogen.     

考虑磁体动态特性的高温超导磁储能磁体设计

超导磁体是超导磁储能系统（SMES）的核心部件,其优化设计可以提高SMES的经济性和运行性能。提出了一种考虑磁体动态特性的高温超导磁储能磁体设计方法,该方法以有限元方法为基础,选取遗传算法作为优化工具,对高温超导磁体的内径、单饼匝数和双饼个数进行了优化。该方法将超导磁体的优化分为了两个部分,一次优化以磁体的用线量为优化目标,二次优化将交流损耗低为优化目标。最后用此方法对储能容量为150 kJ的高温超导磁储能磁体进行了优化设计,经过两次优化后的150 kJ磁体方案兼具低用线量和低交流损耗的优点。     

Design study of a high‐temperature superconducting transformer

Many research and development projects on high‐temperature superconducting apparatus such as a transformer, fault current limiter, and cable are being actively pursued in the power field as a result of performance improvement of Bi silver sheath high‐temperature superconducting (HTS) wire. HTS transformers are considered to be among the most promising applications in view of efficiency improvement, the interface with cryogenic cable and normal temperature devices, incombustibility, overload capability, the function as a reactor, and the possibility of use as a fault current limiter. The necessary technical development items of an HTS transformer in order to achieve performance superior to conventional devices are examined. For this purpose, three‐phase 66‐kV 100‐MVA transformers were designed for the comparison of an HTS transformer and a conventional one with oil cooling. The desirable development items are an HTS wire current density of about 40 A/mm², an allowable winding strain of about 0.5%, a percent impedance of 7.5%, an air gap flux density of about 0.3 T, and AC losses of about 0.3 W/km‐A. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 142(1): 25–31, 2003; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10087     

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。     

高温超导电缆的研发现状和发展趋势

与常规电缆相比,高温超导电缆具有体积小、重量轻、容量大、电流密度高、损耗低、环境友好等优势,为未来电网提供了一种新的电力传输方式。随着高温超导线材取得的重要研究进展,国际上相继开展了高温超导电缆的研发,已有多条超导电缆工程成功地进行了挂网示范运行。本文介绍高温超导电缆的研发进展情况,并简单对高温超导电缆的发展趋势和关键技术做出展望。