简析高压直流输电系统中的超导技术.pdf

2016年4月
建与装饰
电力建设
简析高压直流输电系统中的超导技术
黄志建
(广东冠能电力科技发展有限公司广东佛山528200
摘要:受可靠性与稳定性的影响,高压交流输电技术发展缓慢,而直流输电具有大容量、高电压、电网互联及远距离
送电等优势,在发展过程中越来越受到重视。随着新技术的不断研究与应用,超导输电技术以其稳定性高、功率大、损耗低
等优勢得到了快速的发展。在高压直流输电工程中应用超导爭技术,能够有效的提高输送功率、降低电压等级、减少输电损
耗。本文主要针对高压直流输电系统中超导技术的应用可能性及方案进行研究。
关鍵词:超导技术;高压直流输电;高温超导电缆
中图分类号:TM721.1
文献标识码:A
文章编号:1673-0038(2016)17-0261-02
在国民经济发展过程中,电能发挥着巨大的作用,是保证社
会稳定发的基础性能源。随着社会经济的进一步发展,对电能
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压着
的需求量也越来越多,尤其是大中型城市,逐渐出现了因电能供
需不平衡造成经济受损的现象。山于电网建设具有特殊性,因此
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在新电网建中也遇到了很多的困难。高压直流输电因其具有
节省线路走廊、传输经济性好及传输容量等优势,在电网建设中
图1高压直流输电系统示意图
了广泛的应用,但山于在导体的选择上采用铝材或铜材,有一定「可控硅变流器组成,其功能是把高压交流电转換为高压直流电,
的电阻,致输电线路存在损耗问题,线路的稳定性受到一定影然后送入输电系统中。通过输电线路将直流电传输到逆变器,而
响。随着超导技术的发展,其完全抗磁性、零电阻及宏观量子相「逆変器的结构与整流器至完全相反的,其功能是将高压直流电转
干效应等特性,与电力系统的者多需求相符,在此基础上超导电「換为高压交流电,然后再通过換流变压器将电压降低送入供电
力技术出现,本文也主要结合超导技术与高压直流输电技术的「系統供人们生产生活使用。通过对换流器控制状态的改变,也可
原理及特性,对高压直流输电系統中超导技术的应用方案进行研「以将交流系统中的电能输送到直流系统内,也就是将道变器与整
流器调换使用即可。与交流系统对比,高压直流输电主要的优势
1超导技术的原理及特性
特点在于以下儿点:与电网可非同步互联,不会出现系统不稳地
超导体具有二大特性,零电阻、元全抗性及约悪夫森效应。的间题:对短路电流进行限制、能够快速调节,运行可、节省线
①零电阻。常規导体中,存在白由电子,这些电子在没有外加电/路走廊及没有电容充电电流。
场情说下,机运有,与品格反复碰指,有外加电场为勿时,电子运3超导技术在高压直流输电系统中的应用
动方向一致,形成电流,与导体中固定晶格或杂质碰撞后发生散
为了提高电力变电与输电的效率,将超导技术应用于高压直
乱,出现电能损失,即为电阻。而超体在超导状态下电阻为零,流输电系统中,已经成为电力系统发的必然。文章以佛山电力
超导体内电流可无阻偶过流,不会出现能量损失。②完全抗磁性。「输变电系统中对超导技术的应用进行简单介绍。
对于超け体而言,不管是将其先冷却到临界温度下,然后加磁场,3.1高温超导电缆直流输电方案
还是先加磁场,然后冷却至临界温度下,其内部磁感应强度不会
因为高压直流输电中,传输损耗是同样存在,因此将高温超
发生任何改变,均为0。③约悲夫森效应。将一海的纯缘层置于两导技术引入长距离直流输电系统中,实降低传输损耗的目的。
超导体之间,会出现超导隧道电流1,其电压为0,其与两超导体「与传统电缆或架空输电线路对比,超宁输电不仅具有降低线损的
内电子对波函数位相差6有一定关系,即:L-sin,4表示超导优势,同时在电压较低的时候,可提供大容量的输电能力。在高
隧道结能所能丝受住的最大超流,而两侧如果出现电位xV,则压直流输电系统中应高温超导技术,对直流输电系统内的換流
随若时问的变化,相位差发生变化dt=Vhh表示普朗克常「设各可进行检査,对高压绝缘的要求也有所降低,缩減了成本,使
量。此时,超导电流为交变电流,频率为22Vhn振幅为1,该現高压直流输电的发歴更畅。与直流输电等价距离相同,在输电
象即为约大森效应。超导电力技术目前在世界范围内都广泛」距离超出相应的距离后,超导输电的效益才能显示出来。在不増
受到重视,尤其是高温超导电力装置的研究,目前,主要包含高」加电等级的基础上超导直流输电能够满足当前电力需求增长
温超导输电电、高混超导电机、高温超导故障电流限制器、高「的问题,甚至可使超导直流输电向低压系统发展,简化系统设计。
温超导变压器等,均取得了较好的发展成果
随着输电线路电阻的降低,超导输电线路对系统的阻尼不足问题
2高压直流输电原理及特性
的出现,也影响了系统运行的稳定。米用高温超导电缆进行高压
对丁高压直流输电系统而帝,只有在输电环节属于直流电,直流输电时,其系统結构如图2所示。
用电系统与发电系统均采用交流电,其系统原理如图1所示
首先,将交流电在交流系统1内进行转换,变成稳定的直流
在输电线路开始端,过換流变乐器对发电系筑交流电进行「电,直流也通过高温超导直流电缆输送到另端,通过検流站转
升后,送入整流器。整流器主?有进行交直流变换的整流「换,直流电转换为交流电,然后输送到交流系统2。在终端实现超
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