超导变压器
电动车组用高温超导变压器总体设计(下)
２ ５ ｋ Ｖ ２ ９ ｋ Ｖ １ ７ ． ５ ｋ Ｖ
一
一
２ ． ２ 变压器 主要参数 ３ ｏ ０ ０ ｋ Ｖ Ａ变压器主要设计参数见表 １ 。
表１ 变压 器主要设计参数
容量 Ｓ Ｎ ／ ｋ ＶＡ 相数 ｍ 频率ｆ Ｊ Ｈｚ
额定电压（ ｌ ， ￡ ， ２ ｌ ， Ｕ ２ ２ ） ／ ｖ 额定电流（ ， Ｉ ， ， ２ Ｉ ， ， ２ ） ／ Ａ
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机
车
电
传
动
周 围空气湿 度 最 湿月 月平 均最 大相对 湿 度不超 过 ９ ０ ％（ 该月月平均最低温度不高于 ２ ５ ℃） 。
一
次侧额定工作电压 次侧最 高电压 次侧最低 电压
ｌ ， （ ａ ２ ｌ ×Ｓ ｏ ） － － ６ ８ ． ２ ４ Ａ／ ｍｍ
３ 变压器输出设计
在经 过诸 多方案 比较 后 ， 确定 为下 述方 案 。 ３ ． １ 铁 心主 要参数 铁心
材料
２
一
＿ √ ＿ ， ２ ２ ， （ ａ ２ ２ × Ｓ ｏ ） ＝ ８ ２ ． ３ ５ Ａ ／ ｍ ｍ ２
阻 抗 电 压
冷 却 方 式
运行 温 度 ， Ｋ
． 『 ｌ ＝ √ － ， ｌ ／ （ 口 ｌ × Ｓ ｏ ） ＝ ８ ５ ． ３ ５ Ａ ／ ｍ ｍ ２
， ｌ ２ ｌ ／ （ ａ ２ ｌ × Ｓ ｏ ） ＝ ８ ｏ ． ２ ８ Ａ ／ ｍ ｍ
二 次侧 温升 考核 电流 密 度
绕组排列 方式如 图 １ 。
图 中Ｇ Ｙ１ 一ＧＹ ４ 为高压绕组； ＤＹ１ 一 ＤＹ ４ 为低压牵
引绕组 ； Ｄ Ｙ ５ 为列车供电绕组；Ｇ Ｙ１ 一ＧＹ ４ 为连续式线 圈； Ｄ Ｙ１一 ＤＹ ４ 为双螺旋 式线 圈 ； ＤＹ ５ 为双螺旋线 圈； ＧＹ １一Ｇ Ｙ ４ 导线并绕根数为 １ 根导线； ＤＹ１ 一ＤＹ ４ 为１ ２
超导变压器的性能检测研究
３ ．山东电力设备有限公司 ， 山东 ２ ５ ０ ０ ２ ２ ）
摘要 ：超导变压器 在高电压 、 大容量领 域有着广 阔的发 展前景 。为 了使超 导变压器具备 高稳 定性 、 安全性 、 可 靠性的特点 ， 研 究其性能检测方法及 主要设 备是十分重 要的 。在 常规变压 器性 能检测 方法 的基 础上 ， 从超 导变压
２ ．Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｒ ｃ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ １ ９ ２ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
３ ．Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｒ ｃ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｃ Ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ， Ｊ ｉ ｎ ａ ｎ ２ ５ ０ ０ ２ ２ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
ｐ ｅ ｆ ｒ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ， ｆ ｒ ｏ ｍ ｔ ｈ ｅ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｉ ｒ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｆ ｏ ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｏ ｍｅ ｒ ｒ ， ｔ ｈ ｅ ｐ ｅ ｆ ｒ ｏ ｒ ｍ ｎｃ ａ ｅ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ －
ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｍｅ ｒ ｗ ａ ｇ ｄ ｉ ｓ ｃ ｕ ｓ ｓ ｅ ｄ ，ｉ ｔ ｓ ｒ ｏ ｕ ｔ ｉ ｎ ｅ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ａ ｎ ｄ ｍａ ｉ ｎ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｗｅ ｒ ｅ ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ａ ｌ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ －
日本铁道车辆用超导变压器的开发
根 据 ｛ Ｉ ０ ７ 道 车 辆 牵 引 变 压 器 ＪＳＥ５０ 铁 试 验 方 法 》进 行
一
（ ）在 夜晚 等 关 闭 电源 的情 况 下 ， 防止 液 体 氮 ２ 可
的蒸 发 ；
安 装 在 车 上
收稿 日期 ： ０ ７ ０ — ７ ２ ０ — ６２
（ ）消 除可 损坏 绝缘 的氮 气体 。 ３
线制 作小 型绕 组 ， 以及 进行 热传 递 的研 究 ， 以确定最 适
用 的冷却 系统 ＿ ５ 。
基 体 临 界 电流 ／ Ａ
银ห้องสมุดไป่ตู้合 金
从 ２０ ０ ３年开 始 ， 为铁 道 车辆 制作 了全 尺 寸超 导变
压器 。本 文将 详 细介绍 研 究结 果 。
约 １ ０ 在 ７ 自磁 场 ） ３（ ７Ｋ
Ｄｅ ｅｏ ｍｅ ｔｏ ｕ ｅ ｃ ｎ ｕ ｔｎ ａ ｓ ｏ ｍｅ ｓｆ ｒＲｏ ｌ ｇ Ｓ ｏ ｋ ｉ ａ ａ ｖ ｌｐ ｎ ｆＳ ｐ ｒ ｏ ｄ ｃ ｉ ｇ Ｔｒ ｎ ｆ ｒ ｒ ｏ ｌ ｎ ｔ ｃ ｎ Ｊ ｐ ｎ ｉ
Ｈｉｏ ｈ ｔ ， ｔａ． （ａ ａ ） ｒ ｓ ｉＨａ ａ ｅ １ Ｊ ｐ ｎ
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日本 铁 道 车 辆 用 超 导 变 压 器 的 开发
Ｈｉ ｓｉ ｔ ， （ ｒ ｈ ａ 等 日） ｏ Ｈａ
３ １
文章 编 号 ：０ ２ ７ １ （ ０ ８ ０ ０ １０ １ ０—６ ０ ２ ０ ）５０ ３—３
日 本 铁 道 车 辆 用 超 导 变 压 器 的 开 发
１ 概 述
在２ Ｏ世 纪 ９ Ｏ年代 初 ， 超 导 变 压 器 初 步设 计 进 对
行 了审 查 ， 使 用 铌 钛 超 导 线 制 作 小 型 绕 组 。但 由 并 ］ 于 交流 损耗 太大 及 处理 液 体 氦 的 困难 ， 定 中止 进 一 决 步 的研究 开 发活 动 。
超导技术在电力设备制造中的应用方案分享
超导技术在电力设备制造中的应用方案分享引言随着科技的进步和社会的发展，电力设备制造行业也在不断创新和进步。
其中，超导技术作为一项前沿的科技成果，正逐渐在电力设备制造中得到广泛应用。
本文将分享超导技术在电力设备制造中的应用方案，探讨其在提升设备性能、降低能耗和提高可靠性方面的优势。
一、超导技术概述超导技术是指在超导材料中，当温度降低到某一临界温度以下时，电阻突然消失，电流可以在材料中无阻碍地流动。
这种现象被称为超导现象。
超导材料具有低温、低能耗和高性能的特点，因此在电力设备制造中有着广泛的应用前景。
二、超导技术在电力输电中的应用1. 高温超导电缆传统的电力输电线路存在能量损耗大、电压损耗大等问题，而高温超导电缆则能够有效解决这些问题。
高温超导电缆利用超导材料的特性，在输电过程中能够减少能量损耗和电压损耗，提高电力传输效率。
同时，高温超导电缆还具有体积小、重量轻、安装方便等优点，能够满足电力输电线路在城市建设中的需求。
2. 超导变压器传统的变压器存在能耗高、体积大等问题，而超导变压器则能够有效解决这些问题。
超导变压器利用超导材料的低电阻特性，能够降低能耗和损耗，提高变压器的效率和稳定性。
同时，超导变压器还具有体积小、重量轻、运行可靠等优点，能够满足电力设备制造行业对高性能变压器的需求。
三、超导技术在电力传输中的应用1. 超导电流限制器电力传输过程中，电流过载是一个常见的问题。
传统的电流限制器存在响应速度慢、限制效果差等问题，而超导电流限制器则能够有效解决这些问题。
超导电流限制器利用超导材料的特性，在电流过载时能够迅速响应并限制电流，保护电力设备的安全运行。
同时，超导电流限制器还具有体积小、重量轻、可靠性高等优点，能够满足电力传输行业对电流控制的需求。
2. 超导磁能储存器电力传输过程中，储能技术是一个重要的研究方向。
传统的储能设备存在储能效率低、储能容量小等问题，而超导磁能储存器则能够有效解决这些问题。
超导技术在电力传输中的应用
超导技术在电力传输中的应用随着现代工业的发展，对电力的需求越来越大。
然而，传统的电力传输方式存在着诸多问题，比如能量损耗大、电线材质成本高、线路粗导致的美观度不佳等。
为了解决这些问题，超导技术被引入到了电力传输中。
本文将探讨超导技术在电力传输中的应用。
一、超导技术的简介超导技术是指物质在某些条件下表现出完全无电阻和完全排斥磁场的特性的一种技术。
超导材料能够在极低的温度下，显示出神奇的电性能力。
在超导状态下，电阻为零，电流可以不受任何阻力地在超导体内部流动，磁通也会被完全排除。
这样便使得超导体内部的电流密度非常大，能够传输大量的电能。
二、超导技术在传输中的应用1. 电力电缆首先，超导技术可以用于电力电缆的制造。
超导电缆使用超导材料代替了铜线。
超导材料具有比铜线更高的电导率和更低的电阻率，并且可以在极低的温度下使材料的电阻率降至非常接近于零。
这意味着使用超导电缆传输电能将能够显著降低电缆的线损和热损失，大大提高能源利用率。
2. 磁悬浮列车超导技术还广泛应用于磁悬浮列车。
在磁悬浮列车的轨道上，布满了许多超导材料。
当列车行驶时，列车底部的磁系统会创造出一个强磁场，这个磁场对应的超导材料则会产生一个与之相等反向的磁场来支撑整个列车的重量。
这种方式可以减小摩擦阻力，提高列车的行驶效率和速度。
3. 超导变压器超导变压器是由超导体和铜导体制成的。
超导体和铜导体被同时接通，由于超导材料的特殊性质，电能可以不经过任何阻力地在超导材料内部流动，并且改善了变压器的能量传输效率，同时减少了故障率。
三、超导技术的发展前景在未来，超导电力传输技术有着广泛的发展前景。
比如，可以开发更为高效的超导材料，降低让材料进入超导状态所需的低温程度，磁悬浮列车的速度可以达到500公里每小时，使用超导变压器可以提高能源利用率和降低成本等等。
超导技术是一项新兴技术，将会在电力传输的未来发挥出越来越重要的作用。
结语：超导技术的应用能够在很大程度上提高电力传输效率，减少资源浪费。
超导技术在电力系统中的应用
超导技术在电力系统中的应用近年来，随着能源消耗的增加和对环境保护的认识加强，人们对电力系统的安全性、可靠性、效率性等方面的要求也越来越高。
而超导技术就是一种可以有效提高电力系统运行性能的技术。
一、超导技术的原理及应用所谓超导，是指在超导材料中，当温度降到一定程度以下时，电流可以在材料内无损耗地流动。
这种无损耗的电流流动，可以使得传输线路没有热损失和电能损耗，从而可大幅提高电力系统的效率和节约能源。
另外，由于超导材料对磁场具有特殊的超导性质，因此也可以在发电机和变压器等电力设备中应用。
1. 超导电缆超导电缆是一种核心包覆式超导电缆，在铜套中包覆多丝超导带材，制成环型导体用于输配电，可显著降低输电线路的电阻和电动势降低，提高电力系统的传输能力和电能传输效率，使得系统的损耗更小，可行的输电距离更远。
与同等电阻的高压电缆相比，超导电缆的直径更小，重量更轻，故布设和维护成本也更低。
2. 超导发电机目前，利用超导技术的发电机已经得到了广泛应用。
传统发电机的旋转部分都是由导体制成，如铜等。
发电时导体的运动会产生磁通量，在大功率的情况下会产生很大的磁化电流，这会使得导体的温升加剧，增大铜质线圈的电阻，降低了发电机的效率。
而利用超导技术制造的发电机，铜材交替覆盖超导带材，这样可以大幅度降低发电机线圈的电阻，提高输出功率，而且还可以减少断路电压和抑制振动等现象，从而使得设备具备更高的稳定性和寿命。
3. 超导变压器超导变压器是利用超导材料制成的线圈来替代传统的铜线圈的变压器。
这种变压器具有更高的能量效率、更低的损耗和更小的体积，使得传统变压器的设计和使用方式得到了极大的改善。
二、超导技术在电力系统中的优势与传统电力系统相比，采用超导技术的电力系统具有如下优势：1. 高效性由于超导材料在低温下电流可以无损耗地流动，因此超导线路的效率可以明显地提高。
具体而言，超导线路的损耗比普通导线的损耗要低得多，从而可以实现更高的能量传输效率。
超导电力设备输电效率提高技术研究
超导电力设备输电效率提高技术研究概述:电力输电是现代社会运转的关键要素之一。
传统的电力输电系统存在着能量损耗大、线路成本高等问题。
为了提高电力输电的效率和降低能量损耗，超导电力设备已经成为了一个备受关注的技术领域。
本文将探讨超导电力设备在提高输电效率方面的研究与应用。
一、超导原理及特性超导是指在低温下材料的电阻变为零的现象。
超导材料具有以下特性：（1）零电阻，（2）完全抗磁性，即远离外磁场；（3）电磁场的排斥作用。
（4）但超导材料在高温下会失去超导状态。
二、超导电力设备的优势1. 低能量损耗：超导线材在输电时几乎没有电阻，因此能够显著降低能量损耗。
2. 小尺寸、轻量化：超导线材相比传统线材体积更小、重量更轻，因而可以降低输电系统的体积和重量。
3. 高功率密度：超导线材具有更高的电流承载能力，可以实现更大功率的输电，提高输电效率。
4. 环保可持续：超导材料常用的是低温材料，采用液氮等低温冷却方法，无污染，具有环保可持续的特性。
三、超导电力设备的主要应用1. 超导输电线路：超导输电线路采用超导线材取代传统导线，可以显著提高输电效率，减少线路损耗。
2. 超导变压器：超导变压器可以在小体积内实现高功率的变压功能，大大节约了空间资源，并且提高了功率传输效率。
3. 超导磁能储存器：超导磁能储存器可以将电能以磁能形式储存起来，可以在高峰期释放储存的电能，保障电力供应的稳定性。
4. 超导电流限制器：超导电流限制器可以在电网故障时提供卓越的短路电流保护，有效地保护输电线路和设备。
四、超导电力设备技术研究进展1. 超导材料研究：传统的超导材料需要在极低的温度下才能实现超导状态，这限制了其实际应用。
近年来，高温超导材料的研究取得了进展，这些材料在较高温度下仍能保持超导状态，极大地促进了超导电力设备的应用研究。
2. 超导电力设备大规模制造技术：超导电力设备的商业化应用离不开大规模的制造技术。
当前的挑战之一是如何实现超导线材的大规模制造，并确保其质量和性能的稳定。
超导材料在电力行业中的应用
超导材料在电力行业中的应用随着“能源危机”日益严峻，节约能源、提高能源利用率成为全世界的共同关注，因此开发新型的“超导材料”正成为当前研发的热点。
超导材料具有电阻率极低且输电能力强的特性，使其在电力行业中具有广泛的应用前景。
本文将从输电、发电等两个方面介绍超导材料在电力行业中的应用。
一、超导材料在输电方面的应用1、超导电缆当前，一般高压输电线的最高额定电压为1000千伏，因传输能力和电缆位置等原因，实际输电电压也不能超过800千伏。
然而，超导电缆与传统电缆相比，其输送输电量和输电距离更远，且减少了电能损失，可以有效降低输电成本。
超导电缆的具体应用可以安装于城市中的高楼大厦内部，连接铁路交通所有线路、地铁、公交系统及电动汽车等各种形式的交通系统，降低了城市内的繁忙交通带来的污染和危险。
2、超导变压器超导变压器作为能够有效降低电能损耗和噪音的新型设备，其具有以下优点：一是由于其主要由高温超导材料和低温磁性铁氧体等材料组成，不需要进行电流变压器。
二是超导变压器在传输过程中不产生磁场，不会对周围环境和人体造成危害。
三是超导变压器在工作时能够降低电压损耗和电流损失，提高了供电系统的稳定性和可靠性，同时也减少了能源的消耗。
二、超导材料在发电方面的应用1、超导磁共振超导磁共振（MRI）技术是一种无损成像技术，其广泛应用于医学、材料科学及生命科学等领域，其主要原理就是利用超导材料在低温下的零电阻和超导性质而制成的增强型系统，将低能量的交流电场传输到人体内部（患者）并形成高清晰度的断层图像。
MRI技术可以检测人体内部的病变情况，帮助医生进行精确的诊断和治疗，具有非常重要的医疗应用价值。
2、耗散型超导磁能储存器另一方面，耗散型超导磁能储存器（SMES）也被应用于电力系统中。
SMES可以作为储能设备，平衡稳定电力系统，降低系统峰值功率，提高电力质量。
SMES是通过以超导带材为基础的耗散电路箱和控制器等装置，将能量储存设备连接至稳定的目标芯片和控制器。
超导材料在电力输配电中的应用
超导材料在电力输配电中的应用电力输配电是我们日常生活、工业生产中非常重要的一环，对于全球能源与环境可持续发展有着非常关键的地位。
在现代化的电力网络系统中，电力输配电的效率、稳定性与可靠性是衡量其质量的重要标准。
超导材料被誉为是电能输配电领域的后起之秀，由于其低温下无电阻、低损耗、高导电性和耐磁性等特性，因此在电力输配电中有着广泛的应用和推广前景。
超导材料的概念和分类超导材料是指材料在特定低温下，从电阻较高的状态转化为无电阻的状态，即电流可以在材料中免费并无损耗地流动。
根据低温状态下失超温度的不同，超导材料可分为高温超导材料（HTS）和低温超导材料（LTS）两种。
HTS超导材料中，最具有代表性的是由氧化铜和稀土等元素组成的化合物超导材料，例如YBa2Cu3O7-x和La2-xSrxCuO4。
这些化合物材料的失超温度一般在-196℃以上，因此只需要液氮即可进行冷却。
而LTS超导材料中，最典型代表就是铍铜（NbTi）合金，其失超温度为-269℃左右，需要进行极低温的液氦冷却才可实现超导状态。
超导材料在输电线路中的应用利用超导技术进行电力输配电，可以大幅度降低传输线路的能量损耗，提高输电效率，能够压缩整个电力网络系统的成本和资源消耗，因此引发了人们对于超导输电技术的广泛关注。
目前超导材料在电力输配电中的应用主要包括以下几个方面：1. 高温超导输电线路高温超导输电线路指的是采用高温超导材料作为电线的材料，替代了传统导线材料。
高温超导线的优势在于其具有无电阻、低损耗和高导电性等独特性能，优于传统导线的电学特性。
这种超导线材的制造和施工相对于传统导线的制造和施工技术更为复杂，但由于它具有很好的技术可行性，并有望取代传统的导线材料。
2. 超导电缆超导电缆指的是在电缆中采用超导材料进行电流的传送，这种电缆可以实现大电流、大容量传输，并且可以提高输电的稳定性与可靠性，减少能量损耗和磁场辐射等问题。
3. 超导变压器超导变压器是指利用超导材料代替传统的铜线，制成高压绕组的变压器，从而降低传统变压器的电阻，提高变压器的效率和容量。
超导体材料在电力工业中的应用
超导体材料在电力工业中的应用随着科技的不断进步和电力工业的快速发展，超导体材料成为了该行业研究和应用的热门领域。
超导体材料作为一种极具应用前景的新型材料，在电力输配电等方面的应用越来越多。
本文将从超导技术的原理和超导体材料在电力输配电等方面的应用，逐一探究超导技术在电力工业中的应用前景。
一、超导技术的原理超导技术是利用物质在低温、高压等条件下会出现超导现象的特性，实现电流的无阻塞和零电阻的传输。
超导现象是未经任何控制而自然出现的物理现象之一，当某些材料降到很低的温度时，温度下降会使粒子热能降低，从而从晶格结构中释放出来。
最终，这些粒子将聚集在该物质材料中发生超导现象。
二、超导材料在电力输配电中的应用1. 高温超导体的应用在电力输配电中，传统的石墨导体和自然空气绝缘体系，由于存在电阻，电流会产生热效应，使输电损耗大，能耗高。
而采用高温超导体材料覆盖电缆将会节省大量的能源，并提高输电能力，避免了输电时的能量损失。
2. 超导变压器超导材料在变压器中具有很好的应用前景。
传统的变压器在输电时存在传输损失，运转成本高，而超导变压器则能有效控制传输损失和其它损耗，可以大幅提高电压转换效率。
3. 改善输配电系统的性能超导材料应用于电力输配电系统还可以大幅提升电力网络的质量，提高电力系统整体的可靠性与安全性。
超导体材料可以更好地控制电流的传输，避免电流的滞留现象和电流的浪费，从而可以降低整个系统的运营成本。
4. 超导电缆系统目前我国电缆系统的电气性能和安全性仍面临很多问题，需要将超导技术应用到电缆系统中，提高电缆系统的性能。
超导电缆可以大幅扩展电力系统的输电范围，减少电力负载和损耗，降低能耗的同时还能优化电气能源的分配和管理。
三、超导技术在电力工业中的未来随着电力工业的不断发展，超导技术将会成为电力技术的重要组成部分。
随着超导技术的不断发展和完善，其在电力工业中的应用也将会越来越广泛，将会深刻影响到电力工业的生产、管理以及经济方面，同时也将会进一步推动工业的发展。
超导材料在电力行业中的应用
超导材料在电力行业中的应用超导（superconductor）是一种在低温下电阻消失、电流不受电阻影响的物质。
自从1957年诺贝尔物理学奖获得者约瑟夫森发现超导现象以来，人们就一直在致力于研究和应用超导材料。
在电力行业，超导材料具有重要的应用价值。
本文将详细介绍超导材料在电力行业中的应用，包括超导电缆、超导变压器等。
一、超导电缆超导电缆是指使用超导材料替代传统的金属电缆，以实现电流传输无能耗的一种电缆。
由于超导材料在低温下电阻接近于零，能够承载更大的电流。
同时使用超导电缆也可以节省大量的电能，减少能源浪费。
因此，在电力输送中，超导电缆具有重要的应用价值。
超导电缆主要采用低温超导材料，如液态氦等冷却剂降低其温度。
目前，各国科学技术机构已经研究出许多种超导电缆，如美国的TQ电缆、日本的STC电缆、英国的CORONA电缆等。
其中一些电缆已经完成了技术研究并实现了成功运行。
超导电缆主要应用于输电领域，如高压直流输电、城市地下电缆、海底电缆等。
其应用的优点是显而易见的，高功率的输电效率提高，不仅能够远距离输电，还能更有效地利用能源。
此外，超导电缆还可以用于新能源电站的连接，将其分布式电源连接到电网中，实现更加智能化、高效、安全的能源利用。
二、超导变压器超导变压器是一种采用超导材料作为次级线圈，以实现电流传输无能耗的变压器。
相对于传统变压器，超导变压器具有更小的尺寸、更高的效率、更低的损耗等优点。
同时，超导变压器还可以在高负载、过载或短路等情况下发挥更稳定的工作效果。
超导变压器主要采用高温超导材料，如YBCO、BSCCO等。
由于其材料的特殊性质，使其具有更高的电导率和更小的损耗。
因此，在运行过程中，能够实现更高的效率和更低的温升。
同时，超导变压器的体积也更小，可以大大减少占地面积。
超导变压器应用于配电领域，如城市电网、大型工厂、航空母舰、高速列车等。
其应用可以大大提高电网的负载能力和工作效率，提高电力供应的质量和可靠性。
超导技术与电力输送
超导技术与电力输送随着生产和生活的发展，对电力的需求越来越高，而传统的输电方式存在能量损失、安全事故等问题。
超导技术的出现，不仅提高了电力输送的效率和安全性，同时也为绿色环保提供了可行的选择。
一、超导技术简介超导是指物质在低温下失去电阻的现象。
当物质处于低温状态时，它的电阻会急剧下降，电流可以在物质内部自由流动。
这就是超导现象，同时也是超导技术得以应用的基础。
超导技术的应用范围十分广泛，包括核磁共振、加速器、磁悬浮列车等多个领域。
其中，超导电缆、超导变压器等在电力输送中得到了广泛应用。
二、超导电缆电力输送存在能量损失和线路电阻较大等问题，而超导电缆的出现解决了这些问题。
超导电缆的核心材料是超导体，由于其在低温下的超导性质，电流可以在超导体内无阻碍地传输，从而达到零电阻和无能量损失的状态。
此外，超导电缆的电缆尺寸小、重量轻，使用寿命也较长，更利于高压输电和难以铺设的地区。
然而，由于超导体的低温要求，超导电缆的应用仍然面临着技术难题和成本问题。
但是，随着技术的不断进步和超导体的研究，相信这个技术将会在未来得到更广泛的应用。
三、超导变压器超导变压器是一种利用超导体制造的变压器，它与传统的变压器相比，其设计更为紧凑，效率更高，空间占用更小。
同时，由于电流的无阻抗性质，超导变压器的电能传输效率也更高。
现阶段，超导变压器的应用还相对有限，主要是因为其需要低温维持超导体的特性，同时制造成本较高。
但随着技术的进步，相信超导变压器的应用领域将会越来越广泛。
四、超导磁能储存超导磁能储存是指将电能转换成磁场能量的形式，在超导体内储存电能，从而实现高效、低损耗的电能储存方式。
相比而言，传统的电能储存方式如蓄电池和超级电容器，其储存密度和效率仍有所欠缺。
超导磁能储存可以在高效、低损耗的条件下，将大量电能埋藏在地下或地下室中，待需要时再释放出来。
这种储能方式不仅可应用于电力网以及大型电站，还可以为家庭、企业、工厂等提供备用电源和应急电源。
超导变压器
超导电力系统中的组成设备
01 结构
03 应用
目录
02 优点 04 发展
超导变压器是超导电力系统中的一个重要组成设备，是超导技术应用的一个重要方面。由中国科学院电工研 究所和新疆特变电工股份有公司联合研究开发的我国首台高温超导变压器，于2006年1月投入配电试验运行并获 得成功。这是世界上第2台挂运行的高温超导电力变压器，也是全球首台非晶合金铁心高温超导电力变压器。高温 超导电力变压器的研制成功，标志着我国在高温超导变压器的研制、开发方面已经进入世界先进列。
为解决这个问题，超导变压器的研究主要分为两个方向：一是向大容量变压器发展，当容量超过经济运行容 量后，超导变压器的总投资费用将会低于传统变压器，使节能问题成为超导变压器的一大优势；另一个方向是功 能设计，其基本思想是尽量避免超导变压器与常规变压器在总费用方面直接进行比较，充分发挥各种类型的超导 变压器的优点，将设计重点放在发展其辅助功能上，使电力系统有所受益。比如空心超导变压器可用作并联电抗 器，补偿流经输电系统的很大的容性电流；LTS变压器可用于故障电流限制。
（2）节能
传统电力变压器负载损耗占总损耗的80%，主要为焦耳热损耗。超导由于其直流情况下电阻为零，不再存在 焦耳热损耗，因此在减小变压器的总损耗方面具有巨大的潜力。超导体在交流状态下存在交流损耗，会带来额外 的制冷成本。但是即使加上制冷消耗，40MW以上量级的高温超导变压器在效率和经济性方面都高于常规变压器。
超导变压器的商业化终要依赖于经济、高效、低交流损耗的长线高温超导材料的开发和研究。随着冷却技术 的进一步发展和高温超导材料的实用化，超导变压器在技术上和经济上将会达到目标，应用于高电压、大容量的 输、配电领域，成为实际应用理想的变压器换代产品。
高温超导变压器的技术参数
高温超导变压器的技术参数随着社会对电力需求的不断增长，变压器作为电力系统中的核心设备之一，其性能要求也越来越高。
高温超导材料的应用，为变压器的运行带来了更高的效率和更低的能量损耗。
那么，高温超导变压器需要满足哪些技术参数呢？1. 暂态稳定性变压器的暂态稳定性是判断其可靠性的重要指标，通常包括短路电流和过电压能力。
高温超导变压器的暂态稳定性需要满足系统对其短路电流、过电压的要求，同时能够快速稳定，避免系统损坏。
2. 额定电压和额定频率高温超导变压器的额定电压通常为110kV或以上，额定频率为50Hz或60Hz。
其目的是为了适应电力系统对变压器的高电压、高频率的需求。
3. 额定容量变压器的额定容量是指其能够顶住的最大负载能力，并在该负载下保持稳定运行的能力。
高温超导变压器的额定容量通常介于1-10MVA之间。
4. 效率高温超导变压器的效率是指在稳定运行时，其能耗和输出功率的比率。
超导材料的高导电性和低损耗特性，使得高温超导变压器的效率比传统变压器更高。
5. 温度控制超导材料对温度的敏感性非常高，因此需要在变压器的运行过程中，对温度进行精密的控制。
高温超导变压器通常采用液氮来进行制冷，控制温度在77K左右。
6. 重量和体积由于超导材料的高导电性，高温超导变压器通常可以更加紧凑轻便，相比传统变压器，其重量和体积更小，同时可以有更高的容量。
7. 动态响应高温超导变压器的动态响应可以更加迅速，能够较好地应对电力系统变化的需求，并快速平衡变压器输入输出功率。
8. 可靠性高温超导变压器能够在高负载、高温、高湿等各种恶劣环境下稳定工作，具有极高的可靠性和稳定性。
总结高温超导变压器是传统变压器的一种升级型产品，其采用超导材料可有效提高效率，满足电力系统对大容量、稳定性要求。
目前国内外正跨足高温超导变压器的研制和应用，该技术有望在不远的将来得到广泛应用。
50kA超导变压器的设计及研制
摘 要 ： 针 对 管 内铠 甲超 导导 体测 试装 置 的 需要 ， 计 并研 制 了 ５ Ａ超 导 变压 器， 细介 绍 设 ０ｋ 详 了超 导 变压 器的主 要设 计参 数和 主要 部件 的研 制加 工。 变压 器初 级 线 圈及 次级 线 圈均采 用 Ｎ Ｔ 超 ｂｉ 导股 线 。初级 线 圈 由单根 Ｎ Ｔ 股 线绕 制 而成 ， 级 线 圈 由 ４ １ Ｎ Ｔ 股 线 经过 多级 绞缆 而 成 。为 ｂｉ 次 ４ 根 ｂｉ
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超导体在电力传输中的应用
超导体在电力传输中的应用现代社会中，电力作为一种重要的能源，已经成为了人们生活和工业生产中不可或缺的存在。
然而，传统的电力输送方式——通过铜线输送的交流电，存在着能量损失、电容、电感的等问题，不仅浪费能源，而且容易导致电力系统的故障。
因此，人们开始探索新的电力输送方式，其中超导体在电力传输中的应用逐渐引起了人们的关注。
超导体的基本特性超导体是指在低温下（通常低于其临界温度）具有零电阻和完全排斥磁场的物质。
在超导状态下，电子不再受到电阻的阻碍，电流可以在超导体内无阻碍地流动，而不会消耗能量。
此外，超导体内部生成的磁场会完全排斥外磁场，从而在场强足够强的条件下达到电子完全定向的状态，形成所谓的Meissner效应。
这些基本特性为超导体应用于电力传输提供了可能。
由于能量损失问题无法得到很好的解决，人们一直在寻找更加高效的电力传输方式。
超导体体系所具备的零电阻和Meissner效应特性很好地解决了这些问题。
在传统的电力输送方式中，铜线经常会因为电阻而产生热能，并因此而损失掉部分电能，这些能量通常被形容为热损耗。
而在采用超导体的电力传输系统中，因为其零电阻的特性，能量损耗更少，能够大大提高电力的效率。
同时，超导体内部不会有电磁波的产生，在电力传输中更加稳定，并且具有更长的传输距离。
超导体的应用不仅局限于传输高压大功率电力，还包括了电力电容和电感元件、电源和转换器等方面的应用。
在超导体内建立电容和电感元件时，不会存在与普通元件相比的磁滞和涡流损耗，功率因数可以大大提高，所达到的效率也更高。
超导体在电力工业中的应用超导体在电力工业中的应用早已开始，成型的应用单元主要有以下几种：1、超导电缆超导电缆是直接采用超导体材料制成的电缆。
超导电缆的优点在于其具有极低的阻抗和极少的电磁脉冲，能够实现远距离的输电，并且还能够缩短输电线路的长度、降低输电线路的阻抗，减轻输电线路的电压损耗。
2、超导电磁储能系统超导电磁储能系统主要是指以超导体材料作为载体并集成的储能体系。
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高温超导变压器的发展及其特点
一、研究背景
现代电力变压器是一种具有高度可靠性、高效率的电力设备。
随着我国电力工业和城市建设的迅速发展, 国家正在实施城网、农网改造,变压器行业相应地得到了飞速发展。
随着单机容量的日益增大,用户对变压器的要求越来越高,电力变压器除了要满足电、磁、力、热等技术规范外, 还要满足小型、无油、低噪音的要求,以减小占地面积和减少环境污染。
常规变压器由于其固有缺陷难以满足现代电力工业发展的需要。
研究和发展新型超导变压器,从而提高电力变压器的性能,具有巨大的理论研究意义和实际应用价值。
从经济上看, 超导材料的低阻抗特性有利于减小变压器的总损耗,高电流密度可以提高电力系统的效率,采用超导变压器将会大大节约能源, 减少其运行费用; 从绝缘运行寿命上看,超导变压器的绕组和固体绝缘材料都运行于深度低温下, 不存在绝缘老化问题,即使在两倍于额定功率下运行也不会影响运行寿命。
在紧急情况下, 可由一台超导变压器承载原本由两台变压器供电的负载, 提高了系统的安全性;从对电力系统的贡献来看,正常工作时超导变压器的内阻很低, 增大了电压调节范围,有利于提高电力系统的性能[ 1];当电路发生短路时,超导体失超进入有阻状态,限制了电流尖峰。
这种潜在的故障电流限制能力使得变压器阻抗要求与短路电流要求得以分离,相应的电力系统元件按限制后的电流来设计,减小了整个系统的投资;从环保角度看,超导变压器采用液氮进行冷却, 取代了常规变压器所用的强迫油循环冷却或空冷,降低了噪声,避免了变压器可能引起的火灾危险和由于泄漏造成的环境污染。
总体来看, 超导变压器具有体积小、重量轻等优点,将成为21 世纪最理想的节能变压器,极具潜在的开发前景。
二、研究现状
早在60 年代实用超导材料出现后,国际上就开展了对超导变压器的研究。
由于超导线的交流损耗较大, 超导变压器的研究没有什么进展。
80年代初,法国首先研制出低交流损耗的极细丝复合多芯超导线, 加上低温冷却技术的改善,共同促进了低温超导( LTS) 变压器的发展。
1987年以来,随着高温超导带材的开发成功, 超导变压器的研究兴趣开始转向高温超导( HT S)变压器。
首先德国、日本、美国等各国分别进行了一系列技术、经济可行性研究和概念设计[ 2], 对大容量三相HT S 变压器进行了相对价格与性能的评估,并与LT S 变压器与常规变压器相比较。
结果表明目前HT S 变压器的经济运行容量可达到30MVA, 而LT S 变压器的经济运行容量为300MVA。
随着高温超导材料性能的改进,各种容量的HTS 变压器工业样机也相继问世。
其中,ABB 和法国电力公司、瑞士日内瓦发电厂、洛桑工业大学联合开发了一台容量为630kVA、变比为18. 7kV / 0. 42kV、频率为50Hz 的HT S 变压器[ 3],采用的高温超导材料为Bi- 2223,工程临界电流密度为4500A/ cm2, 短路阻抗为4. 6% ,于1997 年3 月12 日起在瑞士日内瓦正式挂网运行, 该样机的研制成功说明了HTS 变压器投入电网运行的可行性, 并为30MVA 以上超导变压器的开发打下基础;美国电力公司、IGC 超导材料公司和橡树岭国家实验室共同研制成功一台容量为1MVA、变比为13. 8kV/ 6. 9kV、频率为60Hz 的单相HT S变压器样机[ 4], 该样机能承受10 倍于额定电流的故障电流并能够稳定运行而不发生热降级,具有较好的稳定性, 其成功研制说明了更大容量的HTS 变压器在技术上的可行性及优点;日本九洲大学超导研究中心先后开发出一台500kVA、6. 6kV/ 3. 3kV 的HT S 变压器[ 5]与一台1000kV A、22kV/ 69kV 的超导变压器;德国西门子公司研制了一台容量为100kVA、变比为5. 6kV/ 11kV 的HT S 变压器[ 6],目前正在开发用于铁路运输的1000kVA 超导变压器。
三、高温超导变压器的特点
传统的油浸变压器和高温超导变压器的基本结构的比较: 传统的油浸变压器是将铜导线绕制的一、二次绕组套装在铁心柱上, 然后将器身装入钢制的油箱里, 再将油箱注满变压器油。
而高温超导变压器是将铋氧化物超导线材卷制的绕
组, 放入经玻璃纤维强化的玻璃钢制成的隔热圆筒内,并注入77K的液氮, 以取代变压器油, 其基本结构如图所示。
另外, 从热设计角度考虑, 可以把铁心放在室温空间里与液氮加以隔绝。
超导变压器的基本结构
高温超导变压器的数学模型与常规变压器的区别
稳定运行时铁芯变压器的等效电路
HTS 变压器的等效电路与常规变压器在形式上很接近,如图所示:
将副边电压、电流等量值折合到原边, 有
折合后变压器的电压方程式为：
其中, k 为变比, L1、L2 分别为原边的漏电感和副边折合到原边的漏电感, Lm 为励磁电感, Rm 为励磁电阻。
对HTS 变压器而言, 在稳态运行状态下, R1、R2’分别为原边绕组和副边绕组折算后的价电阻,。
该电阻远远小于铜绕组的电阻, 可以近似为零。
此时,式( 2)可以简化为:
变压器负载端短路时, 超导绕组发生失超, R1、R2 分别表示失超后原边与副边绕组折合到原边的失超电阻, 该电阻为高温超导带材基底材料的电阻。
四、高温超导变压器研究中存在的问题
在工程上, 以上特点使超导变压器的冷却系统结构设计、导体设计、套管
和电流引线设计更为复杂,对绕组的机械强度要求更高。
因此,在HT S 变压器的研究中需要解决以下关键技术问题
(1)HT S 变压器结构参数与性能参数的优化。
(2)漏磁场分布的优化,提高HT S 变压器的稳定性。
(3)长期可靠运行的冷却技术的开发研究,适当的冷却方式的选择。
(4)液氮冷却剂的高压绝缘问题。
(5)正常运行和短路故障时绕组的机械稳定性研究。
(6)正常运行和短路故障时高温超导材料的交流损耗与热稳定性研究。
(7)故障失超的快速检测与保护方法、故障限流功能的实现与故障排除后恢复能力的研究。
(8)HT S 变压器在电力系统中的动态仿真和试验研究。