高溫超導變壓器（High temperature superconducting transformers），利用高溫超導材料以提高能效並減少電力傳輸損失的變壓器。
基本介紹
- 中文名：高溫超導變壓器
- 外文名：High temperature superconducting transformers
- 實質：高溫超導材料
- 功能：提高能效並減少電力傳輸損失
簡介,高溫超導變壓器技術參數,高溫超導變壓器的優點,高溫超導變壓器的發展現狀,
簡介
中國科學院電工研究所日前成功研製出我國首台三相高溫超導變壓器樣機，並順利通過檢測。該成果的二次輸出電流位居世界第一，標誌著我國躋身於高溫超導變壓器研發的國際先進行列。
在國家“863”重大項目支持下，中國科學院電工研究所與新疆某電工股份有限公司、河北大學合作，從2002年起開展三相630kva/10.5kv高溫超導變壓器的研發。中國科學院電工研究所副所長肖立業研究員介紹說，該超導變壓器的相關技術均為自主開發，取得了一系列具有自主智慧財產權的高新技術。目前，後續研發正在加緊進行，預計2004年底全部完成，並進行掛網示範運行。
據中國科學院電工研究所王銀順研究員介紹，在傳統的變壓器中，繞組中的銅損占變壓器滿負荷運行時總損耗的絕大部分，而採用高溫超導繞組即可大大降低這部分損耗，大大提高變壓器運行的經濟性。同時，由於在相同容量下超導變壓器的體積比常規變壓器小40～60%，因此，超導變壓器可直接安裝在現有變電站內，從而節省重建經費。正因為超導變壓器具有效率高、體積小、無環境污染隱患等優點，它被公認為最有可能取代常規變壓器的高新技術。
高溫超導變壓器技術參數
技術參數
1.容量
SN1/SN2/SN3=3 000/1 275×2/450kVA
2.額定電壓
U1/U2/U3=25 000/1 500×2/400V
3.額定電流
I1/I2/I3=120/850×2/1 125A
4.相數mp=1
5.鐵芯結構
(1)形式單柱外鐵式
(2)材料30QG110
(3)心柱直徑D=270mm
(4)心柱有效面積
AZ=5 13.76cm2(Kp=0.96)
6.繞組
一次側有2個高壓繞組(並聯)，二次側為2個牽引繞組、三次側為1個輔助繞組。高壓繞組、牽引繞組及輔助繞組均呈同心式排列。
7.線圈絕緣結構
超導線絕緣採用浸環氧膠和固體絕緣結合。
8.臨界電流
IC=100A(77K，自場)
9.高壓繞組
高壓繞組取(雙)餅式，分2個線圈，沿軸向排列，2個線圈並聯。每個線圈32個單餅，每個單餅用1根導線繞制。
10.牽引繞組1(或2)
牽引繞組1(或2)採用螺旋式，軸向分1段，徑向分2個線圈串聯。
11.輔助繞組
輔助繞組為螺旋式，軸向分2段串聯。
1.容量
SN1/SN2/SN3=3 000/1 275×2/450kVA
2.額定電壓
U1/U2/U3=25 000/1 500×2/400V
3.額定電流
I1/I2/I3=120/850×2/1 125A
4.相數mp=1
5.鐵芯結構
(1)形式單柱外鐵式
(2)材料30QG110
(3)心柱直徑D=270mm
(4)心柱有效面積
AZ=5 13.76cm2(Kp=0.96)
6.繞組
一次側有2個高壓繞組(並聯)，二次側為2個牽引繞組、三次側為1個輔助繞組。高壓繞組、牽引繞組及輔助繞組均呈同心式排列。
7.線圈絕緣結構
超導線絕緣採用浸環氧膠和固體絕緣結合。
8.臨界電流
IC=100A(77K，自場)
9.高壓繞組
高壓繞組取(雙)餅式，分2個線圈，沿軸向排列，2個線圈並聯。每個線圈32個單餅，每個單餅用1根導線繞制。
10.牽引繞組1(或2)
牽引繞組1(或2)採用螺旋式，軸向分1段，徑向分2個線圈串聯。
11.輔助繞組
輔助繞組為螺旋式，軸向分2段串聯。
高溫超導變壓器的優點
1.體積小、重量輕；能夠減小變電站的占地面積，減少運輸成本及變電站的改造費用。
2.效率高；HTS 線材的套用可以大大降低變壓器的負載損耗；
3.過負荷能力強，並且不會造成絕緣熱老化；HTS 線材的通流能力隨溫度的降低而升高,通過降低 HTS 變壓器的運行溫度，可以提高 HTS 變壓器的容量。這個特點使 HTS 變 壓器有很高的過負荷能力，並且不會造成變壓器的絕緣老化。
4.無火災隱患。HTS 變壓器使用液氮冷卻或制冷機傳導冷卻，沒有變壓器油因此是一種 對環境安全的電力設備。可安裝在市區、建築物地下而不用擔心火災，無變壓器油就不 會有漏油造成的環境污染。
2.效率高；HTS 線材的套用可以大大降低變壓器的負載損耗；
3.過負荷能力強，並且不會造成絕緣熱老化；HTS 線材的通流能力隨溫度的降低而升高,通過降低 HTS 變壓器的運行溫度，可以提高 HTS 變壓器的容量。這個特點使 HTS 變 壓器有很高的過負荷能力，並且不會造成變壓器的絕緣老化。
4.無火災隱患。HTS 變壓器使用液氮冷卻或制冷機傳導冷卻，沒有變壓器油因此是一種 對環境安全的電力設備。可安裝在市區、建築物地下而不用擔心火災，無變壓器油就不 會有漏油造成的環境污染。
高溫超導變壓器的發展現狀
在發現高溫超導材料以前，世界上就已經開展了低溫超導變壓器的研製工作。發現高溫 超導材料以後不久，高溫超導變壓器就被列入了研發計畫。
目前高溫超導變壓器的研製主要有兩個方向：（1）電力變壓器；（2）電力機車用牽引變壓 器。高溫超導變壓器的研發主要集中在西方已開發國家，主要有三個研發區域，分別是美國、日本和歐洲。中國在“十・五”863 計畫中分別開始了高溫超導電力變壓器和高溫超導牽引變壓器 的研製工作。
從世界第一台高溫超導變壓器的問世至今，高溫超導變壓器的發展可以分為 2 個階段，第 1 階段為研究階段，第 2 階段為α型樣機階段。
第 1 階段研製的高溫超導變壓器，容量均小於或等於1MVA，電壓等級均低於 20kV，具有明顯的研究性質。
第 2 階段研製的高溫超導變壓器，容量均大於或等於 1MVA，電壓等級均高於 20kV， 已經具有α型樣機特性。
目前高溫超導變壓器的研製主要有兩個方向：（1）電力變壓器；（2）電力機車用牽引變壓 器。高溫超導變壓器的研發主要集中在西方已開發國家，主要有三個研發區域，分別是美國、日本和歐洲。中國在“十・五”863 計畫中分別開始了高溫超導電力變壓器和高溫超導牽引變壓器 的研製工作。
從世界第一台高溫超導變壓器的問世至今，高溫超導變壓器的發展可以分為 2 個階段，第 1 階段為研究階段，第 2 階段為α型樣機階段。
第 1 階段研製的高溫超導變壓器，容量均小於或等於1MVA，電壓等級均低於 20kV，具有明顯的研究性質。
第 2 階段研製的高溫超導變壓器，容量均大於或等於 1MVA，電壓等級均高於 20kV， 已經具有α型樣機特性。
