超导技术在电力中的应用

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1、超导技术在电力系统中的应用王银顺华北电力大学电气与电子工程学院2009年5月.北京电气工程前沿技术专题系列之一2021/8/51超导技术在电力系统中的应用报告内容超导简介实用超导材料介绍低温及制冷简介超导在电力中的应用:电缆、限流器、变压器、电机、储能、电流目线、电磁感应加热超导技术的瓶颈问题总结2021/8/52超导技术在电力系统中的应用超导体具有零电阻：R=0超导电工/电力完全抗磁性Meissnereffect：B=0超导磁悬浮宏观量子效应Josephson效应超导电子学一超导简介2021/8/53超导技术在电力系统中的应用超导

2、现象发现历史1911年，超导电性的发现；Tc=4.2K;1960年，NbTi和Nb3Sn；Tc=9.3KandTc=18K;1986年，高温超导体的发现；Tc=92K(Yi-based)Tc=110K(B-based),Tc=135K(Tl-based);2001年，MgB2超导材料；Tc=39K2008年,Fe-based;Tc=56K;三个基本临界参数:临界温度Tc;临界磁场Hc;临界电流密度jc;2021/8/54超导技术在电力系统中的应用1960年，NbTi和Nb3Sn：合金1982年，极细丝NbTi导线：1micro-meter199

3、9年，第一代HTSwie/tape,BSSCO超导带材:粉末管装法（PIT）；2005年，MgB2wire/tape,粉末管装法（PIT）；2007年，第二代HTSwie/tapeYBCO超导带材:化学涂层法（MOV）,离子束辅助沉积(IBAD);IBAD轧制辅助双轴织构化(RABiTS)；倾斜基板沉积法（ISD）;激光溅射法（PLD）实用超导体材料简介2021/8/55超导技术在电力系统中的应用实用超导体线工艺及结构MgB2YBCOBi22232021/8/56超导技术在电力系统中的应用超导材料的电磁特性At4.2K2021/8/57超导技术

4、在电力系统中的应用实用超导线价格NbTiPresently:1-2$/kAm0.6$/kAm(@5T)Nb3SnToday:10-20$/kAmExpected:2-4$/kAm1.27$/kAm(@12T)YBCOPresently:600$/kAm36$/kAm(2212@12T)Guessed:10-20$/kAmExpertopinion:50$/kAmBi-2223PresentlyAMSC124$/kAm--Lowestlimitsofcost:Nb-based:$150/kg$0.60/m(strand)$1.50/kA-m@0.

5、5H*PIT-processed:powderisexpensive,butgettingcheaperMgB2mightbe<$50/kg,<$0.10/m2021/8/58超导技术在电力系统中的应用二低温及制冷低温容器传热方式：固体热传导（Solid-conduction)：对流(Convection)：热辐射（ThermalRadiation）：对应采取措施：减小截面；抽真空；加多层辐射屏Wiedemann-Franz定律：2021/8/59超导技术在电力系统中的应用低温容器结构2021/8/510超导技术在电力系统中的应用低温制冷

6、及生产厂家斯特林制冷机（Stirling）：Netherland(StirlingCryogenics&RefrigerationBV)逆布雷顿循环制冷机：France（AirLiquide）andUSALindeKryotechnikAGG-M制冷机(W.E.GiffordandH.O.McMahon):Japan(Sumitomo),USA(CTI-Cryogenics)脉冲管制冷机:USA(Cryomech)Penaltycoefficient:LN2(77K):11-15LHe(4.2K):5002021/8/511超导技术在电力系统

7、中的应用低温介质基本物理性质性质液氮液氖液氢液氦三相点温度（K）63．14627．10213．951/压力（kPa）12．5343．3797．205/正常沸点温度（K）77．34427．10220．3914．222液体密度（kg/m3）808．6120770．96125蒸汽密度（kg/m3）4．6149．4991．33116．89汽化潜热（kJ/kg）198．6487．03445．620．413（kJ/L）160．62105．0431．622．552每小时汽化1升液体所需的热量（W）44．6229．188．780．71临界点温度（K）126．2

8、44．4533．195．197压力（MPa）3．42．731．3150．2275密度（kg/m3）314．03483．030．1269．582021/