GM制冷机环境下高温超导体失超行为

高温超导电缆在电力系统中运行是发展趋势,若超导电缆本身故障或电力系统故障时都会对其产生重要影响。文中在理论分析低温绝缘的高温超导电缆在短路故障情况下屏蔽层电流与导体层电流相位、幅值的关系基础上,提出了针对低温绝的缘高温超导电缆的失超检测新方法——基于幅值差值检测和相位差值变化率检测,并通过仿真软件pscad/emtdc分析了电力系统发生各种短路故障时高温超导电缆的失超特性,从而验证了这两种检测方法的可行性。

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采用脉冲激光沉积法(pld)在10x10mm2的srtio3双晶基片上制备了纯c取向的高温超导ybco薄膜,薄膜表面平整,杂相颗粒少,在20μm尺度范围内,起伏在几个nm之内。通过标准光刻和离子束刻蚀工艺制备出了高温超导垫圈型双晶结dcsquid磁强计。测试结果表明:磁强计有效面积达009mm2,在没有超导屏蔽的环境下,磁强计白噪声区磁场噪声达到333ft/hz1/2。

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2011年1月15日,特变电工股份有限公司召开高温超导电力变压器新产品发布会:由中国科学院电工研究所、特变电工合作研制的我国第一台拥有自主知识产权的高温超导电力变压器顺利研制成功。这也是世界上继瑞士abb后,第二台挂网运行的三相高温超导变压器,也是全球首台采用非晶合金铁心的高温超导变压器。本产品的研制成功,将加快我国超导电力技术的应用步伐,标志着我国在高温超导

力矩管是高温超导电机中的一个重要部件,起着绝热、支撑转子及传递转矩等多项重要作用.由于超导线材工作在深低温环境,处于低温与常温之间的力矩管是高温超导电机的主要传导漏热源之一,它的漏热量直接影响了配套制冷机的制冷功率,进而影响到电机系统的总体效率.因此,进行力矩管的漏热分析尤显重要.文中应用测试仪对力矩管复合材料的导热系数进行了测试,对其漏热分别进行了理论计算、有限元分析及低温测试.漏热分析及试验结果表明:该力矩管方案满足高温超导电机总体性能要求,同时该计算方法同样适用于其他类似应用场合的力矩管设计.

低温绝缘高温超导电力电缆

为了更好地研究高温超导电缆在电力系统中的暂态过程,有必要研究高温超导电缆温升情况。从高温超导电缆的结构出发,分析了高温超导电缆的温度特性,建立了故障状态下高温超导电缆温度分布的数学计算模型,并通过matlab仿真软件对220kv高温超导电缆模型进行了仿真计算。结果表明高温超导电缆超导层与屏蔽层温度在系统发生三相短路时瞬间增大,但随着故障的解除而减小;超导层与屏蔽层电阻在瞬间增大之后会随温度的增大而增大。结果验证了所提出的电缆温度数学模型的可行性。

根据iter电流引线的要求,设计和试验了分别由全铍铜(be2%cu)、全不锈钢(ss)和二元金属(becu/ss)三种不同类型分流器制作的68ka电流引线的1/90试件。研究了超导段各组件的性能,详细讨论了失冷故障实验结果。结果表明,对比全铍铜和全不锈钢分流器,二元分流器制作的超导模件更能够提高安全性以及减小冷端漏热,满足iter高安全性和低热负荷的要求。

cicc超导导体性能测试用50ka超导变压器由初级线圈和次级线圈组成,初级线圈浸泡在4.2k液氦低温杜瓦中,次级线圈为cicc导体采用4.2k/354637pa超临界氦迫流冷却,液氦和超临界氦均由500w/4.5k制冷机提供,变压器低温杜瓦的理论液氦蒸发率为1.52l/h。为减少电流引线漏热,超导变压器采用bi-2223/agau高温超导(hts)二元电流引线,并且在颈管中部设计了一个新型的直接用液氮冷却的热截流装置来截断电流引线高温端的热流;最后对铜电流引线部分进行了尺寸优化计算,得到最佳截面积和直径分别为28mm2和6mm。

磁悬浮列车由于无接触、无摩擦、高速运行的特点,成为轨道交通领域的研究热点。以液氮为制冷剂的高温超导体具有完全抗磁性和磁通钉扎特性,将高温超导体应用于磁悬浮列车,可以形成悬浮高度和左右导向无需控制的自稳定系统。对于超导磁悬浮列车而言,悬浮性能是其运行的关键参数。因此,重点介绍了超导磁悬浮系统悬浮力的研究进展以及超导磁悬浮列车在国内外应用研究,并对其发展进行了展望。

磁悬浮列车由于无接触、无摩擦、高速运行的特点,成为轨道交通领域的研究热点.以液氮为制冷剂的高温超导体具有完全抗磁性和磁通钉扎特性,将高温超导体应用于磁悬浮列车,可以形成悬浮高度和左右导向无需控制的自稳定系统.对于超导磁悬浮列车而言,悬浮性能是其运行的关键参数.因此,重点介绍了超导磁悬浮系统悬浮力的研究进展以及超导磁悬浮列车在国内外应用研究,并对其发展进行了展望.

高温超导交流电缆导电层是由一定数量的超导带材分层并绕而成,各层之间相互绝缘,呈并联分布。每一导电层通过的电流不仅与带材基本特性有关,还受到带材缠绕方式以及其他各层通流的影响。通过研究计算电缆各导电层中的电流分布,讨论影响电流分布的多种因素,可为超导带材导电层的电流分布的分析和设计提供理论基础。

低温制冷机简介——本文简要概述了低温制冷机在红外武器系统中的地位与作用，对目前配套红外武器系统中制冷机(器)的特点进行了分析并介绍了发展趋势。

系统描述了20ka、5米长高温超导电流母线本体的绕制、焊接及实验。超导母线本体设计采用成熟的均流技术设计,在自主开发的专用绕线机上进行绕制。超导线采用bi2223/ag多芯不锈钢加强带材。在超导带材与端部焊接过程中采用新的焊接技术,保证了超导性能不退化和减小接触电阻。对绕制的超导母线本体进行了直流实验。实验结果表明,两端端部接触电阻小于10nω,超导母线的临界电流大于32ka,满足设计指标要求。

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外界环境对溴化锂制冷机运行的影响——本文简要介绍了溴化锂制冷机的工作原理，分析了外界环境变化对机组的影响。

近年来,随着高温超导材料的发展,特别是在铜氧化物高温超导材料方面的研究进展,使得自旋玻璃态逐渐成为科学家研究的一个方向。自旋玻璃是一种非晶态磁性材料,对它的研究具有极大的科学意义和不可估量的潜在应用价值,自旋玻璃的应用非常广泛,在绝大多数科研项目中都发挥了极其重要的作用,高温超导就是其应用之一。该文从自旋玻璃态的一系列现象出发,研究分析了最近几年来科学家们对自旋玻璃态的研究成果。

直流输电中线路上的纹波电流会在输电过程中产生交流损耗,考虑到这一点,提出了一种可以用于双极直流输电系统的冷绝缘高温超导直流电缆导体的设计原则。实际设计了一个运行电流为3ka的模型,并与按照均流设计的冷绝缘高温直流电缆的在不同纹波电流幅值下交流损耗做了对比。发现这种设计原则下,从运行损耗,节省空间和对环境的影响方面,相对于常规的直流电缆有着不可比拟的优势。

通过建立高温超导电缆等效电路模型,并提出电流分布等效数学方程,求得高温超导电缆导体层电流分布。绕制一根0.2m长110kv/2ka高温超导电缆样缆,并进行载流能力实验,得到各层电流分布结果。分析发现,各层电流分布的实验结果与理论计算结果吻合,从而验证电流分布计算模型的正确性,以及调整绕制角度对均匀层间分流的有效性。研究结论对以后更长高温超导电缆的载流能力分析具有一定的指导意义。

成果摘要：630kva高温超导变压器的研究开发，解决了一系列关键技术：通过变压器内部电磁场、热传输和应力的分析，获得了变压器结构和性能的优化；交互式影响下交流超导绕组的稳定化方法、失超监测及其保护措施，确保变压器的安全运行和故障后稳定性的快速恢复；独特的超导线材换位和焊接工艺构造低损耗、高强度、高载流密度的超导复合导体；不同电压等级、

对宽阻带高温超导滤波器进行了研究,借助ie3d软件设计出了一款中心频率位于s波段,带宽为100mhz的九级宽阻带带通滤波器。此滤波器采用阶梯阻抗梳状线谐振器,将滤波器的谐波频率提高到基波频率的3倍以上,实现了宽阻带的要求。优化仿真后的结果是:带内插损小于0.3db,带外抑制:在0~bw内大于70db,在bw~3f0内大于60db;通带内s11<–20db。该设计很好地实现了宽阻带,解决了干扰问题,并且设计结构简单,易于实现。