超导输电技术的应用及问题

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1、研究生课程考核试卷科目：新型输电技术教师：题目：超导输电的应用及问题姓名:学号：专业：电力系统类别：学术型上课时间：2015年5月〜2015年7月考生成绩：卷面成绩平时成绩课程综合成绩阅卷评语：阅卷教师（签名）重庆大学研究生院制超导输电的应用及问题摘要：我国电力资源与负荷资源分布极度不匹配，电力的远距离输送不可避免，特别是未来可再生能源的规模开发与利用，将会进一步加剧这种不匹配的格局。因此人规模的电力远距离输送在我国尤其重要。超导输电技术由于其输送容量密度大、损耗极小，是实现大规模电力远距离输送的潜在解决方案z—

2、。本文就超导输电技术发展现状，首先讲解了超导输电的原理，进一步，对国内外超导输电的应用发展情况做出详细介绍，并分析了超导输电技术的优点和大规模应用的实现问题。关键词：超导输电間温超导超导电缆低温绝缘1.引言我国电力资源与负荷资源分布极度不匹配，电力的远距离传输不可避免，特别是未来可再生能源的规模开发与利用，将会进一步加剧这种不匹配的格局，大规模的电力远距离输送在我国尤其重要。但传统的电缆受铜、铝等基本导电材料的电导率限制，损耗不可避免。尤其在长距离输变电过程屮，由于线缆造成的损耗约占总线路损耗的70%左右。同时，

3、随着电能消费密度的不断增长，送电通道越来越紧张，常规技术以不能满足负荷中心高密度大容量送电的耍求。在口本东京、大阪等大城市小，屮心电力消费密度[1达到80〜100MW/kif,大容量高密度送电问题十分突出叫为减少电能输变过程屮的损失，也必须釆用新型输电方式来实现资源节约型电能输送。超导输电技术是利用高密度载流能力的超导材料发展起来的新型输电技术。运用超导输电电缆作为电能传输媒介。由丁•超导材料的载流能力可以达到100-1000A/mm2,大约是普通铜或者铝的载流能力的50〜500倍，冃其传输损耗几乎为零（直流下损

4、耗为零，工频交流下有少量交流损耗[2〕。正是由于超导输电冇诸多优点，且能够有效解决损耗和大容量大电流传输的问题，所以近年來超导输电技术受到各国的重视，先后有多个国家开展了超导输电技术的研究。本文就超导输电的发展现状，重点介绍国内外超导输电的应用，并分析超导输电技术存在的问题。2•超导输电技术的发展和应用近几年来，关于超导技术的成果接连不断，让人们看到了超导技术的巨大作用和广阔的应用而景。至此，许多国家把超导技术当作21世纪具有经济战略意义的高新技术来重点发展，而重屮Z重就是加快超导电力技术的应用，以促进电力能源工

5、业的重大变革。2.1•超导原理及超导电缆结构很低的温度卜，物体会形成一个核外层电子公用的状态，这就是物质的超导态，核外层电子处丁公用的状态的物体就是超导体。处于超导状态的物体电阻非常小，而电缆在传输电能过程屮主要的损耗就是电阻造成的。因此，采用超导电缆进行电能传输可以有效的减少电能损耗。1■外护套；2•电绝缘;3•热绝缘;4■高温超导带材；5■波纹管骨架；6-LN2；7-低温恒温管内管：弘低温恒温管外管图1常温绝缘高温超导电缆示意图图1所示是超导电缆的一般结构。超导电缆主要由电缆木体、终端以及低温制冷装置组成⑶。

6、超导电缆木体述包括电缆芯、电绝缘和低温恒温管，其电缆芯是由超导线带绕成，它装在维持电缆芯所需低温的低温恒温管屮。电缆芯的超导线带在终端通过电流引线与外部电源或负荷相连接。超导电缆的低温恒温管-般采用具有高真空和超级绝热的双不锈钢波纹管结构，这种结构保证了超导电缆的柔性和保持夹层高真空度。超导电缆绝缘有常温绝缘和低温绝缘两种绝缘方式。常温绝缘超导电缆的电绝缘层是处在电缆低温恒温管外的常温区，它可以采用常'规电缆的电绝缘材料和技术，低温绝缘超导电缆的电绝缘层是直接缠包在导体上，并与导体一起处在低温区，这样电缆尺寸将更

7、紧凑。为了防止电缆载流时产生磁场对周围环境的影响，通常'在绝缘层外还加有屏蔽层。1.2.国外超导输电技术发展和应用自20世纪90年代屮期以来，液氮温度的高温超导材料制备技术取得了很大的进步，从而引发了世界范围内的超导输电技术研究开发热潮.美国、欧洲、H本、屮国和韩国等都相继开展了高温超导电缆的研究，完成了多组高温超导输电电缆的研制，研究重点主要集屮在高温超导交流输电电缆。美国南方电线公司于1991年首先将30m长、12.5kV/1.25kA三相交流高温超导电缆安装在其总部进行供电运行；丹麦于2001年研制出30m

8、长36kV/2kA的三相交流高温超导电缆并进行并网运行实验。此后，国际上有多组更长距离的高温超导电缆并入实际电网运行，主要集屮在美国，包括长度分别为200m、350m等三相交流高温超导电缆，均已完成研制，并投入到实际电网示范运行。2008年4月美国纽约州长岛市电力局(LIPA)、美国超导公司(AMSC)联合宣布：世界上第一条高温超导电缆已在商业电网中投入运行。该电缆用3根