饱和铁心型超导限流器

饱和铁心型超导限流器具有限流功能可靠、输电稳态损耗小、限流恢复时间短等优异特性。根据其工作原理,一方面,用于直流励磁的超导绕组自身不承受短路电流冲击,这避免了其它类型超导限流器中由于超导绕组失超所带来的诸多技术难题;另一方面,其主体电抗器可以借鉴成熟的铁心电抗器技术。因此,饱和铁心型超导限流器的以其优异的性能特性和成熟的工程实现技术,成为迄今为止人们研究的各类超导限流器中的最具实用价值的一种。在电网容量不断扩大,智能化水平不断提高的今天,饱和铁心型超导限流器有非常广阔的应用前景。文中将叙述饱和铁心型超导限流器的基本原理、结构形式、功能特性,并对已在云南普吉变电站挂网运行的35kV/90MVA超导限流器进行简要介绍。     

饱和铁芯型超导限流器的应用研究述评

在主动式短路电流控制措施中,超导故障限流器因其特殊的物理特性,具有可观的发展潜力。将饱和铁芯型超导限流器与其他几类超导限流装置进行了对比,调查分析了该类限流器及其超导材料在国内外的研究、应用进展。重点描述了国内正在试制的改进饱和铁芯型限流器的拓扑结构和工作原理,并针对此类装置的铁芯结构、直流绕组过电压、直流励磁系统等技术问题进行了讨论。从故障识别、超导材料、铁芯结构等方面分析了饱和铁芯型超导限流器未来发展的关键技术问题,为该型装备的深入研发与应用提供参考。     

桥式超导故障限流器的研究新进展

普通桥式超导故障限流器(Superconducting Fault Current Limiter,SFCL)只能限制故障短路电流的峰值,不能限制短路电流的稳态值。应用电力电子技术对桥式超导限流器的结构进行改进能在保持原有桥式限流器优点的基础上,有效限制短路电流的稳态值。针对现今的研究热点,着重介绍了全控桥型、电阻投切型、混合型、有源型等几种实用价值较高的桥式SFCL的工作原理及其特点,并对桥式超导限流器研究中存在的问题及其发展趋势做了说明。     

电阻型超导限流器故障限流引发的传热问题研究

为研究用于电阻型超导限流器(SFCL)故障限流引发的传热问题,本文采用12mm宽、0.31mm厚的纯不锈钢带材模拟电阻型限流器专用第二代(2G)高温超导带材,通过电加热方式获得其在液氮中不同放置状态的沸腾热流密度曲线,并修正经典模型系数以适用于描述故障限流后巨大温差等复杂换热工况下的传热规律;同时通过淬冷法获得不锈钢及2G超导带材的淬冷沸腾热流密度曲线。     

电压补偿型超导限流器对电流保护的影响

基于电压补偿型超导故障限流器(SFCL)的工作原理,分析了电网故障时由于限流器限流阻抗串入对电流保护的影响.通过重新整定电流保护的动作值,得到了限流器与电流保护配合的解决方法.以一个10kV中性点不接地配电网为例,分别对引入SFCL前后系统三相短路的电流保护进行仿真,验证了该方法的有效性.     

适用于电阻型超导限流器的超导带材选取与实验研究

电阻型超导限流器主要利用超导带材在失超后的电阻抑制故障电流值,目前一般采用不锈钢加强的ReBCO超导材料。由于涂层导体的银、铜稳定层对其电阻率的影响较大,尤其在低温段的影响尤为显著,成为影响超导带材在电流冲击后响应过程的主要因素。实验表明,超导带材可承载的冲击电流幅值随持续时间延长而迅速降低,不锈钢加强层厚度的增大有利于超导带材耐冲击电流水平的增加。因此,交流超导限流器应适当选用加强层较厚的超导带材,而直流超导限流器应选择具有铜稳定层及适当减小不锈钢加强层厚度的超导带材。     

高温超导故障限流器稳态与瞬态三维仿真与分析

采用三维有限元场-路耦合方法和磁路方法研究饱和铁芯型超导限流器(SFCL)的瞬态过程,并针对故障状态时,直流超导线圈感应高电压现象,提出使用短路线圈改善超导线圈的高压问题。通过与限流器样机的试验结果对比分析,证明数值计算方法的正确性。     

35kV/90MVA高温超导限流器低温系统

35kV/90MVA高温超导限流器的低温系统是一个开放式的液氮制冷系统,包括一个环形不锈钢杜瓦、真空绝热管、压力及温度传感器、低温阀门以及监控系统.高温超导磁体放置在杜瓦中;监控系统检测杜瓦内液氮的液面,并控制往杜瓦内进行补液.杜瓦内蒸发的氮气通过真空绝热管道直接排放到大气中.分别对不同工况下的液氮蒸发量进行了测量.进...     

饱和铁芯型超导限流器研究进展综述

电力系统短路电流对系统的稳定安全运行造成了极大的威胁,超导故障限流器是一种将超导技术、电力技术相结合产生的故障限流装置,能有效地限制短路电流。饱和铁芯型超导限流器是产业化前景较好的一种超导限流器,在对此类型的故障限流器进行了深入调研和广泛收集资料的基础上,介绍了饱和铁芯型超导限流器的工作原理,分析了它的优缺点,阐述了饱和铁芯型超导限流器的国内外发展现状,归纳了其在设计过程中的关键技术和制约其工业化应用的主要问题,并提出了技术建议,最后展望了饱和铁芯型超导限流的应用前景。     

高温超导故障限流器的仿真分析及等效电路研究

设计完成饱和铁心型高温超导故障限流器的实物模型,用有限元软件仿真,得到线圈运行的电感值,为变压器建立了饱和铁心型高温超导故障限流器的T型等效电路,并提供了重要的参数设置依据。用电路仿真软件运行等效电路图,将其限流效果和有限元软件中的限流效果做对比,最终验证等效电路是正确的。     

饱和铁芯型超导限流器对距离保护的影响

饱和铁芯型超导限流器SCFCL(Saturated Core Superconducting Fault Current Limiter)是一种较为理想的高电压限流器,利用其技术特点可以实现无时限的明显限流作用,有着广泛的运用前景。距离保护能够很好的满足高电压复杂网络快速、精确切除故障的要求,其主要元件阻抗继电器是现阶段普遍应用的高性能继保装置。SCFCL在高压输电网络的接入会对距离保护产生很大影响,运用PSCAD搭建500kV输电线路模型,详细分析限流器接入前后不同短路故障类型及故障距离对线路距离保护的影响。     

磁通约束型超导限流器电压分布计算与分析

阐述了磁通约束型超导限流器的基本原理,仿真分析了限流器在系统中限流效果以及电流变化,解析计算了限流过程中的产生的冲击电流;针对400V/20A容量的磁通约束型超导限流器,分析了限流器限流过程的电压分布,对比在层绕与饼绕两种设计方案下电压分布的差异以及磁场分布变化。     

Status of high temperature superconductor cable and fault current limiter projects at American Superconductor

This paper will describe the status of three key programs currently underway at American Superconductor Corp. The first program is the LIPA project which is a transmission voltage high temperature superconducting cable program, with funding support from the US Department of Energy. The 600 m cable, capable of carrying 574 MVA, was successfully installed and commissioned in LIPA grid on April 22, 2008. An overview of the project, system level design details and operational data will be provided. In addition, the status of the newly awarded LIPA II project will be described. The second program is Project Hydra, with funding support from the US Department of Homeland Security, to design, develop and demonstrate an HTS cable with fault current limiting functionality. The cable is 300 m long and is being designed to carry 96 MVA at a distribution level voltage of 13.8 kV. The cable will be permanently installed and energized in Manhattan, New York in 2010. The initial status of Project Hydra will be presented. The final program to be discussed is a transmission voltage, high temperature superconducting fault current limiter funded by the US DOE. The project encompasses the design, construction and test of a 115 kV FCL for power transmission within a time frame of 4–5 years. Installation and testing are planned for a Southern California Edison substation. A project overview and progress under the first phase will be reported.     

限流器用YBCO带材过电流冲击特性影响因素探究

为了评估用于电阻型超导限流器的YBCO超导带材的过电流冲击特性,实验研究了YBCO带材中各结构参数对带材单位长度的失超电阻值和过电流幅值的影响。实验结果表明,不锈钢层较厚的带材,其耐受过电流幅值更大,但单位长度的失超电阻值较小;铜层较厚的带材,其耐受过电流幅值和单位长度的失超电阻均较大,能有效改善带材的过电流冲击特性;而且,带材的临界电流大小与过电流幅值没有明确的对应关系。限流器的实际设计过程中,需要根据过电流冲击特性优化配置超导带材的各结构参数。     

电阻型超导限流器研发现状及所面临的技术瓶颈

我国短路电流超标问题日益严重,对新型限流技术的需求迫切。电阻型超导限流器因其结构简单、自动触发、限流效果明显、技术上相对容易实现等独特的优势,在高电压等级的输电网具有广阔的应用前景,成为目前国内外新型限流技术研究的热点。主要介绍了电阻型超导限流器的发展背景、基本原理及国内外研究现状,并总结了电阻型限流器所面临的技术瓶颈与难题。     

不同绕制工艺下超导限流器电磁分析与对比

阐述了该超导限流器以耦合电感解耦的方式增大电抗值完成对过电流的抑制;分析了采取层绕与饼绕两种不同方式下的并联电感超导限流器的电磁特性并进行参数优化;对比了在不同的绕制方式下超导限流器在电感耦合上的差异;完成了并联电感超导限流器以层绕方式绕制的完整电磁设计。     

磁通约束型超导限流器在舰船中压直流配电系统中的应用研究

为保障舰船中压直流配电系统在发生典型故障时仍能安全运行,将磁通约束型超导限流器应用于一种典型短路故障下的舰船中压直流配电系统,分析该限流器的工作原理和数学模型,并用PSCAD/EMTDC仿真,在舰船中压直流配电系统中选取同步发电机出口侧三相接地短路作为故障工况,通过安装限流器,验证限流器应用于舰船中压直流配电系统的有效性和可行性。结果表明,在舰船中压直流配电系统中,该限流器具有快速的响应速度和良好的限流效果。     

Short-circuit current limiter utilizing a high-Tc superconductor

Experimental data are given on a prototype short-circuit current limiter utilizing a polycrystalline high-T _c superconductor of composition Y₁Ba₂Cu₃O_7−δ . The limiter comprises a seriesconnected dc circuit element immersed in liquid nitrogen. To improve the efficiency, a polycrystalline high-T _c superconductor having an S-shaped current-voltage characteristic is used as the current limiter. Zh. Tekh. Fiz. 68, 129–130 (October 1998)     

Superconducting critical current of sputtered Nb-Ge films

The temperature dependence of the superconducting critical current density J_c(T) in zero applied field from 4.2 K to T_c has been measured for 15 films of Nb-Ge with varying composition, deposition conditions, and radiation damage. The results show (i) the enhanced superconductivity observed in stoichiometric Nb₃Ge as well as nonstoichiometric films is “bulk like” rather than filamentary, (ii) a simple correlation of the form which is reasonably independent of how the T_c has been achieved, and (iii) some additional evidence that the enhanced T_c of the films is not due to their chemical composition alone.     

Superconducting transport in an LED with Nb electrodes

Superconducting transport is measured between two superconducting electrodes at the n-type semiconductor side of a superconductor-based LED where a Josephson junction is formed. The characteristics of the Josephson junction are found to be modulated by applying voltage to the normal electrode at the p-type semiconductor side. The Josephson junction characteristics show an extraordinary sensitivity to the radiative recombination process, which we estimate as the recombination efficiency.