日本高溫超導(dǎo)變壓器的研究現(xiàn)狀
發(fā)布時間:2019-07-13 17:25:25來源:
本高溫超導(dǎo)變壓器的研究現(xiàn)狀巧導(dǎo)變巧和傳巧變巧在結(jié)構(gòu)設(shè)計上沒有本巧的區(qū)別,只是巧沮巧導(dǎo)變巧的繞組材料采用了沮任系巧材,》個變皮巧的結(jié)巧也更化輕巧,其優(yōu)巧性是顯而見的。據(jù)美國巧估計,正邁入商品化的篼溫巧導(dǎo)變壓巧1巧可替代25年前的大部分常規(guī)變壓巧。在美國,1 100VA的變壓推年需求巧達(dá)26億美元,lOOVAレッ上的變壓巧年需求i約l三億ミ元。變壓器的世界市巧求至少比美國市場大3倍~4巧,并且正兩倍的速度飛速巧長,這具有巨大巧在篇濟效益的變壓巧市場,吸引了些有戰(zhàn)巧眼光的企業(yè)和公司在這方面投入大量的人力和物力進(jìn)行巧溫巧導(dǎo)變壓器的開發(fā)。在由美國能源部資助的六項巧導(dǎo)技術(shù)的合作項目中,有兩項及到巧導(dǎo)變壓巧。該計劃的與者包括巧導(dǎo)帶材生產(chǎn)、變壓巧的設(shè)計和比較終用戶等多家機構(gòu),總的技術(shù)支持和組織由田家實驗室負(fù)貴。每個項目巧有具體的進(jìn)巧計劃,巧求在2010年完成10VA級巧型變壓巧的研制,并接入電網(wǎng)運行。此外,由瑞±8公司和美國威斯巧里的Wa山asha合作開發(fā)的=相63VA08.7kV/V變壓器,已在日內(nèi)的電網(wǎng)中運行了年。目前關(guān)國能巧又資助0萬美元,支持88公司為美國公用事業(yè)研制接近10的心的變壓巧裝董項目為巧四年。從設(shè)備運行條件來看,該變壓巧需在20及651的溫巧下工作,這溫度可用目前的G?制冷機巧。
由于巧涅巧導(dǎo)變壓巧及超導(dǎo)材輯制備、電力設(shè)計和制冷系巧多個專業(yè)巧,因而多家研巧化構(gòu)和公司之間的合作開發(fā)成力必然的爸勢由ミ國ORNLOakRidge triorporation合作的計劃于2003年開發(fā)出完全商用的30VA級的超導(dǎo)變壓巧。為了乾證其設(shè)計思巧的可行性,該開發(fā)小組設(shè)計、造了名義上lVA的單相變皮巧,但其結(jié)巧中的繞組和鐵態(tài)完全與30VA變壓巧的組成致。日本九州大學(xué)、宙±電力公司和住友電力制造廠巧合研制出了巧導(dǎo)變壓器,其設(shè)計容S為50OkVA和撕OkVA工作濕巧分巧為7化和6化初、次級繞組的電壓分巧為6說和3300.從目前的研究現(xiàn)狀看,日本在巧導(dǎo)變壓巧方面的研究持續(xù)的時間比較長,取得的經(jīng)驗也比較豐畝。開發(fā)這種變壓巧的主巧目的是研巧商質(zhì)3和低交流損巧的變壓巧繞組,同時使之在巧壓下運行。
變壓巧的繞組趕料巧的是巧基拓2223多芯帶,帶材的態(tài)巧為61,巧面形狀為矩形,寬3.細(xì)叫厚0.22田化超導(dǎo)體比為0.284.帶材的繞巧方法是變壓巧性能優(yōu)劣的關(guān)鍵因寒之。8個變壓巧的繞組巧是由平行排列的帶材形成的導(dǎo)體股組成,初、次級繞組是由股平行導(dǎo)體組成,并且這=巧平行排列的導(dǎo)體巧成力個單巧次汲繞組由兩個股并聯(lián)的單元組成。在平行導(dǎo)體中,帶與帶之間用玻巧纖巧帶絕織,并且?guī)c帶之間相互交叉換位。每層導(dǎo)體換位的次數(shù)要達(dá)到5次。這樣的換位方式可有巧地抑制巧場強巧的巧強,這是由于通有同向電流而在個方向上產(chǎn)生泣場強巧惠加造成的。換位的位是由對整個繞組中巧場分布的計算之后巧定的。8個尋體的長度達(dá)2.21.為7盡可巧地巧弱自場的巧,初、次級繞組的線曲舒是由兩層導(dǎo)體即兩個單元巧密平行排列組成。通過對線圈中磁場分布的數(shù)值計算,可估算出尋體的臨界電流和交流損耗。巧值計算的結(jié)果表明,在線圈的邊緣。存在相當(dāng)高的與線困軸向垂直的磁場分雖,而處于該離場中的線西面數(shù)并不多。這種現(xiàn)復(fù)意味著可傳巧的臨界電流比較大值勢必受這高場的限制;而交流損耗又是由線巧屯、部產(chǎn)生的平行巧場造成的。趟個繞組可分別浸于7化或661液巧中。冷卻裝置由巧種纖維復(fù)合材料制成,直徑巧5血1巧度1.01.針對51£和800kVA的不同容量,初、次級繞組中的電流比分別為76Ayl52A和121A/242A在上述的變壓巧繞組中,可按廂交流損巧的不同形式分為兩部分。巧分是處于繞組中部的線巧,該部分線圍處于均勻的、平行于導(dǎo)體表面的逆場中;另部分是化于繞組邊緣的線困,該巧分線巧受到較巧的巧場垂直分里的作用。處于繞組邊緣線困的交流損耗密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于繞組中部線巧。但是,總的交流損耗是由線巧的體積童??巧中部線固的數(shù)定的。因此,總的交流巧耗可用化界態(tài)模型加《計算。在該模型中可將繞組想象成截面載流均勻的、由=根平行導(dǎo)體組成且無限長的煤線管。對于800kVA容雖、工作溫度66K的變壓巧,計算出交流損耗為74W,僅占變壓巧功損失的O三ㄇ。
巧傳統(tǒng)變壓巧樣,使巧導(dǎo)變壓巧在7化溫度、空載短巧和承載條件下運行,試結(jié)果表明,變壓巧達(dá)到了設(shè)計性巧,巧率達(dá)99.3.為了使變壓巧繞組在661溫巧下工作,真空巧必須巧揮發(fā)的巧氣抽出,形成強制對流換熱。抽速妄達(dá)到說L成。在此條件下,讓變巧器的次級繞組空載且短巧,當(dāng)初級的比較大勵電流達(dá)121.6八時,初級電壓為6600變壓巧容達(dá)到8001¥。
交流損耗的巧是在次級繞組上接入個非感應(yīng)的分流裝《,由此裝5中讀出變化的電壓值。從捆出的交流損巧可看出,實測值與理論值基本致。當(dāng)勵巧線圍中通有大電流時,由于在與導(dǎo)體平行面上的醬場分布不均,會產(chǎn)生附加的交流損耗,從而與理論計巧值相比較出現(xiàn)偏差。若巧場分布均勻,則交流損耗值較低,符合理論計巧。變壓巧繞組所產(chǎn)生的熱量使其難在66及溫度下穩(wěn)定工作。但是,經(jīng)徹巧,當(dāng)變庫器容a為800kVA時,若充分降低鐵損,效率仍可達(dá)99.4.實際上,目前趕導(dǎo)變壓巧中所使用的扭2223帶材并沒有利用多芯線的恃點。這是由于沒有對帶材加扭絞而在態(tài)絲之間產(chǎn)生電磁巧合,從而加了交流損耗。盡管可使導(dǎo)體按定的方式排列來盡可能地降低交流損巧,但對多態(tài)帶材的臨界電流特性、交流損巧和帶材機械強巧的進(jìn)步研究和其性能改答將是下步研究的重要步巧。
與傳統(tǒng)變壓巧樣,巧沮巧導(dǎo)變壓巧也存在由于電網(wǎng)波動造成的電壓和電流的嚴(yán)重過載現(xiàn)象,對這種現(xiàn)象的研巧是關(guān)系到巧導(dǎo)變壓巧實用化的關(guān)鍵步巧。因此,九州大學(xué)的研究小組設(shè)計了驗證型的離壓巧導(dǎo)變壓巧。初、次級電壓分別是22kV和6.9kV.制作繞組的帶材是1合金為基的巧2223巧材,四巧平行導(dǎo)體繞制成64,共巧位7次。用溫巧傳感巧和應(yīng)力應(yīng)變傳感器化巧繞組線曲在過流巧況下的溫度和在電鄺力作用下導(dǎo)體的變形情巧。巧果表明,由于過巧而造成的溫度不巧過100氏過流持續(xù)時間不巧過0.玄。由該巧試結(jié)果巧算,過載電流可達(dá)到工作電流的10巧左右。按巧計劃,巧導(dǎo)變壓巧于2000年巧并入九州電力公司的電巧進(jìn)行試運行。
壓巧為例,在其設(shè)計過程中必須充分考慮交流損巧和巧。這兩者分別占總巧量巧耗的15和20.為了盡可能巧低這兩者的巧,在變壓巧的設(shè)計和結(jié)構(gòu)上巧必須對此加充分的考麼,這巧到巧導(dǎo)變壓巧自身生命周期的巧用。與傳巧變壓器相比,巧導(dǎo)變壓巧的生命周期內(nèi)巧用是由建造費用和保持維護(hù)巧用組成。其中保持維護(hù)巧用相當(dāng)于年均能量巧失巧和維護(hù)巧之和,還包括制冷系統(tǒng)的能耗。巧導(dǎo)變壓巧的初巧建造巧用與傳巧變壓巧相比為么6倍,在此巧況下,如呆傳巧變巧的加氧能巧耗為11比,空巧量損巧為1化,巧導(dǎo)變壓器與傳統(tǒng)變皮巧的設(shè)備運行車達(dá)到70,那末目前的巧導(dǎo)變達(dá)器巧運行22年其巧用才低于傳巧變壓巧較先進(jìn)的超導(dǎo)變壓巧也巧在運行11年后其運行成本才可低于傳統(tǒng)變壓巧。其實,超導(dǎo)變皮巧離昂的初期建造成本主要是由巧導(dǎo)材巧和制冷保濕系統(tǒng)造成的。
巧若技術(shù)的進(jìn)步,這兩者費用的降低巧會極大地促進(jìn)超導(dǎo)變巧實用化的進(jìn)展。
巧瓷作為人體硬組織替代材料,具有很多優(yōu)點。巧瓷在人體內(nèi)不會受到巧異,生物相容椎和化學(xué)性質(zhì)洽定,耐麻蝕、不老化,有的還具有優(yōu)良的生物活性。因此生物巧瓷在化床上的應(yīng)用非常廣泛,僅在人體硬組織替代方面,巧被用作關(guān)節(jié)、巧關(guān)節(jié)、人適牙根,中耳聽骨1及其它骨損傷的修復(fù)材料。
巧據(jù)生物材料在人體內(nèi)與組織的相互作用,生物巧可分為=種:生巧》巧桂入體內(nèi)后與周圍組織之間形成巧維包巧,如巧化巧瓷。
生物活柱巧資植入體內(nèi)后材巧能與周圍々組織形成牢固的化學(xué)鍵結(jié)合骨性結(jié)合,如生物活性玻璃巧、深基誕灰石等。
生巧可巧解吸收巧植人體內(nèi)后會逐漸巧、吸收,巧新生姐織代替,如巧酸巧等。
1巧化巧瓷生物醫(yī)用巧化括》瓷由巧純數(shù)。9義晶粒小而均勻平均粒徑71的巧化括巧瓷具有優(yōu)良的世能。研究表明,這種氧化巧瓷具有巧系數(shù)小、耐磨損、抗疲勞、巧蝕等特性,而且生物相容性很好,在生理環(huán)巧中十分穩(wěn)定。對承受負(fù)載的巧化括陶瓷已有拉0標(biāo)準(zhǔn),詳。
1化生巧0保準(zhǔn)巧化倍反0驚準(zhǔn)巧化宙度6片山晶粒尺寸度度0