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日本高溫超導變壓器的研究現狀
1970年01月01日 08:00 變壓器產業網

  本高溫超導變壓器的研究現狀巧導變巧和傳巧變巧在結構設計上沒有本巧的區別,只是巧沮巧導變巧的繞組材料采用了沮任系巧材,》個變皮巧的結巧也更化輕巧,其優巧性是顯而見的。據美國巧估計,正邁入商品化的篼溫巧導變壓巧1巧可替代25年前的大部分常規變壓巧。在美國,1 100VA的變壓推年需求巧達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,吸引了些有戰巧眼光的企業和公司在這方面投入大量的人力和物力進行巧溫巧導變壓器的開發。在由美國能源部資助的六項巧導技術的合作項目中,有兩項及到巧導變壓巧。該計劃的與者包括巧導帶材生產、變壓巧的設計和終用戶等多家機構,總的技術支持和組織由田家實驗室負貴。每個項目巧有具體的進巧計劃,巧求在2010年完成10VA級巧型變壓巧的研制,并接入電網運行。此外,由瑞±8公司和美國威斯巧里的Wa山asha合作開發的=相63VA08.7kV/V變壓器,已在日內的電網中運行了年。目前關國能巧又資助0萬美元,支持88公司為美國公用事業研制接近10的心的變壓巧裝董項目為巧四年。從設備運行條件來看,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。

  由于巧涅巧導變壓巧及超導材輯制備、電力設計和制冷系巧多個專業巧,因而多家研巧化構和公司之間的合作開發成力必然的爸勢由ミ國ORNLOakRidge triorporation合作的計劃于2003年開發出完全商用的30VA級的超導變壓巧。為了乾證其設計思巧的可行性,該開發小組設計、造了名義上lVA的單相變皮巧,但其結巧中的繞組和鐵態完全與30VA變壓巧的組成致。日本九州大學、宙±電力公司和住友電力制造廠巧合研制出了巧導變壓器,其設計容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.從目前的研究現狀看,日本在巧導變壓巧方面的研究持續的時間長,取得的經驗也豐畝。開發這種變壓巧的主巧目的是研巧商質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,帶材的態巧為61,巧面形狀為矩形,寬3.細叫厚0.22田化超導體比為0.284.帶材的繞巧方法是變壓巧性能優劣的關鍵因寒之。8個變壓巧的繞組巧是由平行排列的帶材形成的導體股組成,初、次級繞組是由股平行導體組成,并且這=巧平行排列的導體巧成力個單巧次汲繞組由兩個股并聯的單元組成。在平行導體中,帶與帶之間用玻巧纖巧帶絕織,并且帶與帶之間相互交叉換位。每層導體換位的次數要達到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。巧值計算的結果表明,在線圈的邊緣。存在相當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并不多。這種現復意味著可傳巧的臨界電流大值勢必受這高場的限制;而交流損耗又是由線巧屯、部產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遠大于繞組中部線巧。但是,總的交流損耗是由線巧的體積童??巧中部線固的數定的。因此,總的交流巧耗可用化界態模型加《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。

  巧傳統變壓巧樣,使巧導變壓巧在7化溫度、空載短巧和承載條件下運行,試結果表明,變壓巧達到了設計性巧,巧率達99.3.為了使變壓巧繞組在661溫巧下工作,真空巧必須巧揮發的巧氣抽出,形成強制對流換熱。抽速妄達到說L成。在此條件下,讓變巧器的次級繞組空載且短巧,當初級的大勵電流達121.6八時,初級電壓為6600變壓巧容達到8001¥。

  交流損耗的巧是在次級繞組上接入個非感應的分流裝《,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。當勵巧線圍中通有大電流時,由于在與導體平行面上的醬場分布不均,會產生附加的交流損耗,從而與理論計巧值相比較出現偏差。若巧場分布均勻,則交流損耗值較低,符合理論計巧。變壓巧繞組所產生的熱量使其難在66及溫度下穩定工作。但是,經徹巧,當變庫器容a為800kVA時,若充分降低鐵損,效率仍可達99.4.實際上,目前趕導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絲之間產生電磁巧合,從而加了交流損耗。盡管可使導體按定的方式排列來盡可能地降低交流損巧,但對多態帶材的臨界電流特性、交流損巧和帶材機械強巧的進步研究和其性能改答將是下步研究的重要步巧。

  與傳統變壓巧樣,巧沮巧導變壓巧也存在由于電網波動造成的電壓和電流的嚴重過載現象,對這種現象的研巧是關系到巧導變壓巧實用化的關鍵步巧。因此,九州大學的研究小組設計了驗證型的離壓巧導變壓巧。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,四巧平行導體繞制成64,共巧位7次。用溫巧傳感巧和應力應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氏過流持續時間不巧過0.玄。由該巧試結果巧算,過載電流可達到工作電流的10巧左右。按巧計劃,巧導變壓巧于2000年巧并入九州電力公司的電巧進行試運行。

  壓巧為例,在其設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,在變壓巧的設計和結構上巧必須對此加充分的考麼,這巧到巧導變壓巧自身生命周期的巧用。與傳巧變壓器相比,巧導變壓巧的生命周期內巧用是由建造費用和保持維護巧用組成。其中保持維護巧用相當于年均能量巧失巧和維護巧之和,還包括制冷系統的能耗。巧導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,巧導變壓器與傳統變皮巧的設備運行車達到70,那末目前的巧導變達器巧運行22年其巧用才低于傳巧變壓巧較先進的超導變壓巧也巧在運行11年后其運行成本才可低于傳統變壓巧。其實,超導變皮巧離昂的初期建造成本主要是由巧導材巧和制冷保濕系統造成的。

  巧若技術的進步,這兩者費用的降低巧會極大地促進超導變巧實用化的進展。

  巧瓷作為人體硬組織替代材料,具有很多優點。巧瓷在人體內不會受到巧異,生物相容椎和化學性質洽定,耐麻蝕、不老化,有的還具有優良的生物活性。因此生物巧瓷在化床上的應用非常廣泛,僅在人體硬組織替代方面,巧被用作關節、巧關節、人適牙根,中耳聽骨1及其它骨損傷的修復材料。

  巧據生物材料在人體內與組織的相互作用,生物巧可分為=種:生巧》巧桂入體內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后材巧能與周圍々組織形成牢固的化學鍵結合骨性結合,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巧化巧瓷生物醫用巧化括》瓷由巧純數。9義晶粒小而均勻平均粒徑71的巧化括巧瓷具有優良的世能。研究表明,這種氧化巧瓷具有巧系數小、耐磨損、抗疲勞、巧蝕等特性,而且生物相容性很好,在生理環巧中十分穩定。對承受負載的巧化括陶瓷已有拉0標準,詳。

  1化生巧0保準巧化倍反0驚準巧化宙度6片山晶粒尺寸度度0

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