超导变压器的性能检测方法研究

目前一些超导电力装置已进入试验运行阶段,为适应不久的将来超导电力技术应用的商品化,对一些有代表性的超导电力装置的试验、检测方法及其主要设备进行研究是十分必要的。文中从超导变压器的电磁特性出发,探讨了超导变压器的试验、检测项目;重点介绍了其超导电磁特性试验,并阐述了超导变压器的试验方法及其主要设备。     

超导限流器限流性能的检测

在电网中加入超导限流器是限制电网短路电流的一种新技术。超导限流器的形式很多,不同工作原理的限流器其限漉特性也会有所差异,因此准确测量超导限流器的限流性能对研制超导限流器具有十分重要的意义。文中根据超导限流器的主要性能参数,设计了一套限流性能检测实验装置,该系统设计为三相380V/500A,可以模拟任意一相对地短路故障,能够检测出限流器正常阻抗、故障阻抗、响应时间和恢复时间等限流特性参数。     

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。     

YBCO高温超导带材大电流冲击特性实验研究北大核心

随着第二代高温超导带材的性能不断提高和商业化供应,基于YBCO材料的超导电力技术应用研究也在逐步向多领域深入进行。超导带材的大电流冲击性能对于超导电缆的短路电流冲击耐受能力、电阻型限流器的限流性能等有着直接的影响。以不锈钢加强型超导带材样品为研究对象进行了实验研究,并对常压液氮浸没环境中,不同冲击时长、不同冲击电压条件大电流冲击过程中温升、冷却时长等特性开展了实验研究,总结了温升与冲击时长、冷却时间的关系和规律。实验是以超导限流器用超导带材为研究对象进行的。超导带材在故障电流下的发热量及其散热结构设计将成为超导电缆、超导限流器等超导电力装置设计成功与否的关键。     

YBCO高温超导带材大电流冲击特性实验研究

随着第二代高温超导带材的性能不断提高和商业化供应,基于YBCO材料的超导电力技术应用研究也在逐步向多领域深入进行。超导带材的大电流冲击性能对于超导电缆的短路电流冲击耐受能力、电阻型限流器的限流性能等有着直接的影响。以不锈钢加强型超导带材样品为研究对象进行了实验研究,并对常压液氮浸没环境中,不同冲击时长、不同冲击电压条件大电流冲击过程中温升、冷却时长等特性开展了实验研究,总结了温升与冲击时长、冷却时间的关系和规律。实验是以超导限流器用超导带材为研究对象进行的。超导带材在故障电流下的发热量及其散热结构设计将成为超导电缆、超导限流器等超导电力装置设计成功与否的关键。     

基于超导磁体和电力电子的新型桥路超导限流器

基于超导磁体和电力电子技术,提出了一种新型的超导限流器.它具有响应速度和恢复速度快的优点,且能够有效地降低运行损耗、提高短路电流缩减率.这种新型超导限流器可能是实用化超导限流器的发展方向之一.本文介绍了这种新型超导限流器的原理试验结果,并介绍了10.5kV/1.5kA三相高温超导限流器并网示范样机的阶段进展.     

HTS电力技术应用中的氮气绝缘特性研究

近年来,随着高温超导电力技术的快速发展,超导电力装置的电压等级也不断提高,目前已由配电级发展到110k V以上输电级。液氮作为超导绕组等超导电力装置核心部件的制冷剂,同时起到超导装置的高电压绝缘介质的作用。文中针对短路故障、短时脉冲过电流、瞬时过电压等极端情况下,由于液氮瞬间汽化,引发的超导电力装置绝缘水平退化问题,通过实验系统研究了氮气的绝缘与击穿特性,并重点研究了电极形状、电极间距和气体压力等因素对气体的击穿特性的影响规律,为高温超导电力装置,特别是电阻型超导限流器的设计与运行,提供理论与实验依据。     

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。     

基于超导磁体和电力电子的新型桥路超导限流器

基于超导磁体和电力电子技术，提出了一种新型的超导限流器．它具有响应速度和恢复速度快的优点，且能够有效地降低运行损耗、提高短路电流缩减率．这种新型超导限流器可能是实用化超导限流器的发展方向之一．本文介绍了这种新型超导限流器的原理试验结果，并介绍了10．5kV/1．5kA三相高温超导限流器并网示范样机的阶段进展．     

基于电力电子低温应用的超导电力集成研究

本文探讨了基于电力电子低温应用的超导电力集成的基本概念,分析了集成设计的基本原理.提出了超导集成低温功率系统应用的三种基础单元:超导集成低温DC/DC单元、超导集成低温AC/DC单元以及超导集成低温整流桥单元.它们将电力电子低温应用与超导电力应用有机的集成了起来,实现了无引线磁体功率系统、电压补偿型超导限流器以及无需偏压源的超导限流器等新的超导电力应用.最后讨论了实现超导集成低温功率系统的关键技术.     

超导磁储能系统性能检测方法研究

目前,我国已有多台超导磁储能系统样机研制成功并通过了实验验证,考虑到超导磁储能系统与系统联网后对系统稳定性和安全性产生的影响,对其试验、检测方法及其主要设备进行研究是十分必要的。从超导磁储能系统的电磁特性出发,对超导磁体、变流器和功率调节特性这三个方面总结了超导磁储能系统的试验、检测项目,重点介绍了超导磁体的特性试验,并归纳了超导磁储能系统的试验方法及其主要设备。     

Status of the IHEP 1.3 GHz superconducting RF program

The 1.3 GHz superconducting radio-frequency (SRF) technology is one of the key technologies for the ILC and future XFEL and ERL projects in China. With the aim to develop 1.3 GHz SRF technology, IHEP has started a program to build an SRF Accelerating Unit. This unit contains a 9-cell 1.3 GHz superconducting cavity, a short cryomodule, a high power input coupler, a tuner and a low level RF system. This program also includes the SRF laboratory upgrade, which will permit the unit to be built and tested at IHEP. The unit will be used for the 1.3 GHz SRF system integration study, high power horizontal test and possible beam test in the future. In this paper, we report the recent R&D status of this program. The first large grain low-loss shape 9-cell superconducting RF cavity made by IHEP reached 20 MV/m in the first vertical test in July, 2010. The prototype tuner and low level RF (LLRF) system are under test. The high power input coupler and cryomodule are under fabrication. Several key SRF facilities for 9-cell cavity surface treatment and pre-tuning were successfully commissioned and are in operation.     

ADS注入器Ⅱ超导磁铁电源控制器的设计

针对加速器驱动次临界系统(ADS)注入器Ⅱ对超导磁铁电源系统的要求,设计了一款主要由光纤模块、数模转换器(DAC)和模数转换器(ADC)相关电路组成的高稳定度的超导磁铁电源控制器。提出了一种基于数字电位器(DCP)与现场可编程门阵列(FPGA)所组成的DAC,该DAC可以实现高稳定度的超导磁铁电源的控制,电源电流值通过该DAC给定,其电压给定输出稳定度优于2×10-5,完全满足超导磁铁电源系统5×10-5量级的稳定度要求。最后给出了系统的实际测试数据,验证了设计的合理性和使用的可靠性。     

微型SMES用超导储能磁体试验研究

超导储能磁体是超导储能系统(SMES)的关键部件,因此有必要在SMES系统运行前对超导储能磁体进行系统试验研究.本文以第二代高温超导(YBCO)线材设计制作的超导储能磁体为试验对象,通过降温试验、临界电流测试、储能量测试和对地绝缘测试等试验测试并分析了超导储能磁体的电气和低温绝缘性能.试验结果表明:超导储能磁体基本性能...     

超导腔数字自激垂直测试系统

基于数字自激算法设计并实现的超导腔垂直测试系统提高了超导腔的垂直测试效率,为先进光源技术研发与测试平台(PAPS)的超导腔批量化生产提供了重要保障;垂直测试系统的射频前端和时钟分配系统采用了二次上下变频方案,可以在一定范围内灵活设置测试系统自激环路的工作频率,增大了该测试系统的工作带宽。利用此系统完成了1.3 GHz 9-cell超导腔的通带频率测试,结果表明,该测试系统能有效避免不同模式之间的串扰,具备较强的频率分辨能力(<800 kHz),保证多单元超导腔性能验证的进行。     

基于大型超导测试平台的移能电阻系统设计

大型超导测试平台用于测试大型超导磁性负载的性能。测试过程中,当超导磁性负载失去超导性能时,大量能量积聚于负载内部从而造成难以恢复的损害,因此需要立刻通过失超保护系统将存储于超导磁性负载内部的能量转移出并进行有效的释放。在失超保护系统中移能电阻系统用于所转移能量的承载,并通过热量排散的形式进行能量释放。针对大型超导测试平台中待测试超导磁性负载参数,设计的移能电阻系统可以根据待释放能量总量、能量转移时间以及系统电气参数等需求,通过改变电阻系统内部的连接结构从而调节移能电阻系统的能量转移过程。通过对移能电阻系统的矩阵模块化设计以及单移能电阻模块结构设计进行分析,针对每个移能电阻模块的抗电磁应力、杂散电感、结构支撑等设计进行有限元仿真分析,从而验证移能电阻系统设计的可行性。     

Study and design of RF coupler for Chinese ADS HWR superconducting cavity

An RF power coupler is a key component of the superconducting accelerating system in Chinese ADS proton linac injector I, which is used to transmit 15 kW RF power from the power source to the superconducting HWR cavity. According to the requirement of working frequency, power level, transmission capability and cooling condition, the physics design of coupler has been finished, which includes RF structure optimization, thermal simulation, thermal stress analysis and so on. Based on this design, the prototype of HWR coupler has been fabricated, and it has successfully passed the high power test.     

上海光源500MHz超导腔水平测试

上海光源是能量为3.5 GeV的第三代先进中能同步辐射光源,其储存环上安装了三台超导高频腔补偿电子因同步辐射等原因丢失的能量。为保障上海光源的长期稳定高效运行,中国科学院上海应用物理研究所和上海市低温超导高频腔技术重点实验室共同研制了具备低高次模损失参数和可承受更高入射功率的新型500 MHz超导腔,作为上海光源在线运行超导高频腔的备用腔。超导铌腔经低温垂直测试达到所需加速性能后,需要与高功率输入耦合器、高次模吸收器、低温恒温器等集成并完成水平测试,获得超导腔模组的加速性能、低温性能和真空性能。介绍了超导腔备用腔的研制、集成和测试过程,采用文丘里(Venturi)校准法获得模组的静态功耗反应模组的低温性能,并通过高功率测试获得了超导腔备用腔模组的加速性能。测试结果表明:自主研制的500 MHz超导腔备用腔满足上海光源的工作需求,在超导腔的加速腔压为2.0 MV时,无载品质因数为1.2×109 @4.2 K,且低温模组的静态热损耗为36.1 W。     

超导同步调相机低温系统设计与试验研究

超导同步调相机是一种用于电力系统的新型动态无功补偿设备,具有高效、快速响应等优点.本文描述了10 Mvar高温超导同步调相机的总体结构,励磁绕组采用YBCO高温超导带材绕制而成,通过循环的20 K冷氦气进行冷却.低温系统主要包含3台制冷机、1台氦气泵、冷头换热器及其他辅助设备,通过旋转密封装置与电机转子部分进行连接.本文重点介绍了低温系统的设计方法,包括转子、绝热力矩管和电流引线等关键部位漏热和氦气管路流阻的计算方法,并通过多次降温试验进行实验验证.通过对带负载试验结果分析得出：存在最优的氦气压力和氦气泵转速运行参数,使得电机转子部分获的最佳冷却效果.通过与300 kvar高温超导同步调相机的耦合测试发现,所研制的低温系统可将转子系统冷却至22.4 K,满足调相机应用中对低温环境的要求.