高温超导电缆研究进展综述

人们对电能需求的持续增长,促使电网输电密度和输电容量逐渐增大,传统的输电技术将遇到越来越多的问题。高温超导电缆具有传输容量大和功率密度高等优势,是解决这些问题和满足未来大容量电力传输的重要技术之一。在综合分析国内外大量文献资料的基础上,介绍高温超导电缆的基本结构、发展现状和关键技术,总结制约其工业化应用过程当中面对的主要问题,并提出了高温超导电缆的发展建议。     

高温超导电缆节能环保与经济可行性分析

人们对电能需求的持续增长,促使电网输电密度和输电容量逐渐增大,传统的输电技术将遇到越来越多的问题,这个矛盾在大城市中显得尤为突出。高温超导电缆具有传输容量大和功率密度高等优势,是解决这些问题和满足未来大容量电力传输的重要技术之一。文中在介绍高温超导电缆的基本结构和发展现状的基础上,研究其在节能环保和经济方面的优势;并以北京为例,分析了高温超导电缆在大城市中应用的可行性。     

高温超导直流电缆现状

文中对高温超导直流电缆现状进行了介绍。高温超导直流电缆是用于直流输电的高温超导电缆。高温超导直流电缆发展相对落后于高温超导交流电缆,国际上示范项目也较少。但随着轻型直流输电应用的逐渐发展,高温超导直流电缆越来越引起人们的重视。高温超导直流电缆的本体结构和高温超导交流电缆本体结构类似。高温超导直流电缆具有输电损耗小、适合长距离输电、增加电网稳定等功能。比较适用于背靠背直流输电,工业直流输电,互联网数据中心直流供电,远距离、大容量直流输电等场合。此外,还介绍了目前国际上主要的超导直流电缆项目及研究机构情况。     

高温超导磁悬浮与飞轮储能

旋转飞轮的动能储存可以有多种的用途，飞轮储能装置的效率取决于轴承摩擦损耗的降低，高温超导磁悬浮具有稳定性，有可能用以制造飞轮储能用的无摩擦非接触被动磁性轴承。文章分析了超导磁悬浮的起因和特性，评介了目前高温超导ＹＢａＣｕＯ材料的水平，分析了用作飞轮储能的磁性轴承的设计考虑及有待解决的问题，最后介绍了国外的研究动态。     

高温超导薄膜微波非线性研究的进展

文章介绍了高温超导薄膜微波非线性的主要特征，阐述了高温超导薄膜微波非线性产生的原因和相关的研究现状，指出了高温超导薄膜非线性研究中遇到的困难和尚未解决的问题．     

高温超导电缆在城市地下输电系统应用的可行性研究

本文通过对交流高温超导电缆系列设计计算对额定电压35kV、110kV、220kV的高温超导电缆,按不同传输电流(或传输容量),以高温超导电缆的传输效率(损耗与传输容量比)、高温超导电缆外径限值和超导导体绕制结构限制条件,确定高温超导电缆适用性界定条件,提出城市地下输电、配电系统用高温超导电缆可行方案.     

高温超导研究面临的挑战

自1986年铜氧化物高温超导体发现以来,高温超导研究取得了丰硕的成果,确定了高温超导材料的相图和超导配对的对称性,发现了赝能隙、电荷自旋分离、线性电阻、强超导位相涨落等大量新的物理现象。但是,高温超导机理依然还是一个谜,高温超导材料中发现的大量反常量子现象也不能在已有的固体量子理论的框架下得到解释。要解决高温超导问题,必须发展新的实验探测技术和新的量子多体理论及计算方法。特别是要发展能够直接调节和探测电子与固体中各种元激发相互作用的实验探测技术,从相互作用的源头来直接探测并判定高温超导电子配对的机理。     

高温超导强电应用研究进展与展望

评述了目前高温超导材料强电应用研究的进展,着重介绍了故障电流限制器(FCL)、输电电缆、变压器等热点项目,以及美国在军事方面的应用动向,对高温超导强电应用前景进行了展望。     

高温超导级联滤波器

本文研究高温超导滤波器的级联问题,对高温超导级联滤波器的研究进行了理论和实践上的尝试,得出了一种可能的解决复杂高温超导多级滤波器设计的方法,并据此试制了一个12级高温超导级联滤波器.     

超导电力技术新进展及其未来发展的思考

近年来高温超导材料研究取得很大进展,它在电力领域的应用研究已受到广泛关注,一些示范样机,诸如高温超导输电电缆、变压器、故障电流限制器、电机和储能装置已经研制成功并投入示范性试验.超导技术是21世纪具有战略经济意义的高新技术,文章将介绍高温超导电力应用研究的新进展及其未来发展的思考。     

高温超导并联均流技术研究现状及问题概述

将多个高温超导带材或绕组并联使用是发展高温超导电力技术的必由之路,但其并联时电流分配不均问题突出。在发展高温超导电力技术过程中,并联均流技术成为高温超导多带材或绕组并联时亟需解决的一项共性关键性技术。在介绍高温超导并联均流技术研究现状的基础上,总结目前典型的均流方法,并分析了这些方法的适用范围、优缺点及存在的问题。     

冷绝缘高温超导电缆绝缘设计的研究

目前随着国内外高压输电系统的不断发展,许多研究机构一直试图开发高电压等级的高温超导电缆系统,这就要求设计的HTS电缆要有可靠的绝缘性能和优化的绝缘设计技术.根据超导电缆的结构特点和高温超导电缆系统的运行特点,对Nomex和PPLP进行了交流耐压、雷电冲击、局部放电(PD)起始电压和热循环等高压绝缘特性试验.根据不同厚度...     

高温超导导线在低平行磁场下传输性能的研究及其在电缆应用中的影响

在迄今流行的认知当中,第二代高温超导导线相对于一代导线具有更优良的磁场性能,然而本研究发现在液氮温度和低平行场(平行于导线宽面)的条件下实际情况恰好相反。文中通过测量研究和文献调研相结合,确认了这一现象的可靠性。高温超导电缆在远距离输电和大型城市输电方面都具有显著的性能优势,必将为我国电力能源领域带来重大的技术变革。而在高温超导电缆等应用技术中,低平行场是典型的使用条件,根据本研究得到的数据并考虑到价格因素,目前一代导线在这些应用领域中具有明显的相对优势。     

Bi2223长带临界电流不均匀性的检测

高温超导长带临界电流不均匀性的检测是实现高温超导带材大规模应用需要解决的一个问题。文中介绍了B i2223超导长带临界电流和n值不均匀性的检测方法,包括非接触检测法和四引线抽样检测法;并对四引线抽样检测法进行了仿真分析和实验验证。结果表明:这种方法工作量小、简单可行。     

一种高温超导磁悬浮装置

本文介绍一个基于倒挂吸引式(EMS)原理的高温超导磁悬浮试验装置．这个装置由高温超导磁体、单臂梁金属导轨、位置传感器、控制电路等组成．绕制超导磁体线圈所用的是Bi-2223／Ag高温超导线材．超导磁体工作在激磁电流为3．2A时，在5mm的空气间隙中产生0．21T的磁通密度，与单臂梁金属导轨可产生72N的垂直悬浮力．通过引入压控电流源，利用常规的超前一滞后校正实现了该磁悬浮装置的稳定悬浮和鲁棒控制，在负载变化87．5%的情况下仍能实现超导磁悬浮装置的稳定悬浮．该试验装置首次验证了高温超导线圈的可控性问题，为进一步探索高温超导线圈用于磁悬浮轨道交通系统的可行性打下了基础．     

10kA高温超导直流电缆在线监控系统及其试验研究

10kA高温超导直流输电电缆于2012年9月26日投入示范运行,用于给电解铝车间供电10000A.本文介绍了10kA高温超导电缆在线监控系统的设计及其实现,10kA超导电缆并网运行前临界电流试验及数据分析,10kA超导电缆并网运行后各个参数的监测.通过精确测量超导电缆进出口温度计算10kA超导电缆系统的损耗,分析了超导电缆运行电流对超导电缆系统损耗的影响.     

应用超导研究中心

应用超导研究中心，致力于高温超导强电和弱电基础和应用研究。2001年4月中心研制的Bi系高温超导导线，被评为2001年中国十大科技新闻.2002年研制成功我国第一台移动通信用的高温超导滤波器系统。2004年高温超导滤波器系统在中国联通基站应用成功，实现了我国高温超导研究18年后的首次实际应用，也使我国成为继美国之后将高温超导应用于移动通信的第二个国家。2005年在北京建成了我国第一个高温超导移动通信应用示范基地。2005年Bi系导线的制备和大规模应用获得北京市科技进步一等奖。应用超导研究中心     

基于高温超导线圈的共振式无线输电研究

磁耦合共振式无线电能传输技术因其可以实现中距离和高效率的电能传输而被广泛重视。采用超导线圈代替常规铜线圈的无线输电系统,因临界温度下具有较小的损耗和较高的品质因数,可望大大提高系统的能量传输效率。分别构建了基于高温超导发射线圈的超导无线输电系统和基于铜发射线圈的常规无线输电系统,实验研究了超导线圈和铜线圈无线输电系统的能量传输效率与轴向距离和径向距离之间的关系。仿真和实验结果表明:相同条件下,无线输电系统使用超导发射线圈代替铜发射线圈可以有效提高系统能量传输效率,并改善系统在线圈未对准情况下效率的衰减。     

磁场感应式高温超导磁通泵分析

为了解决闭环高温超导磁体的磁场稳定性问题,需要对超导磁体进行电流补偿。针对高温超导磁体励磁和磁场衰减,在对磁场感应式磁通泵原理分析的基础上,提出了高温超导磁通泵的双回路电流模型,建立了高温超导磁通泵模型方程,并对超导泵桥上的磁通运动过程进行了定量分析,获得了磁通泵运行参量对超导磁体负载电流的影响关系。     

新型高性能光控高温超导微波可变衰减器研制

 提出了一种用于高温超导系统的新型星载光控高温超导微波可变衰减器，详细介绍了设计过程，并针对测试结果进行了分析。该衰减器的实质是利用液氮温区高温超导薄膜极低的微波表面电阻和卓越的激光响应特性，实现优良的衰减功能。在器件结构的设计上引入过渡材料和透明有机材料以保证器件良好的接地性能以及激光光束的对准。主要结论如下：光控高温超导微波可变衰减器在液氮温区工作，电路尺寸为12 mm×8 mm×0.5 mm，可单独使用也可集成于高温超导系统中，可大幅减小系统的体积与质量；高温超导衰减器的插损小于0.2 dB，比常规衰减器低1个量级；高温超导衰减器的可变衰减步进值小于0.01 dB，比常规衰减器低1～2个量级。根据激光功率大小对衰减器插损变化特性的影响，该衰减器也可以实现步进式调谐。