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超導限流�
閱讀�15644時間�2011-10-09 08:57:58

  超導限流器全稱為超導故障電流限制器(SFCL),主要是利用超導體的超導態(tài),正常態(tài)轉變的物理特�,實�(xiàn)對故障短路電流的限制,提高電�(wǎng)的暫�(tài)�(wěn)定��

背景

  20世紀偉大的科學成就之一就是�(fā)�(xiàn)了超導現(xiàn)象和制成了高溫超導材料。在該領域工作的科學家們曾兩度榮獲諾貝爾物理獎�

  超導是指某些物質(zhì)在溫度下降到某一溫度Tc以下時,電阻�?yōu)榱愕默F(xiàn)�。Tc稱為該物�(zhì)的轉變溫度或臨界溫度。具有超導功能的材料,當其溫度T>Tc�,處于正常態(tài),電阻不為零且服從一般的電阻�(guī)�;當T

  處于超導�(tài)的物體具有兩個特性:電阻完全為零;完全抗磁�,即超導體內(nèi)磁感應強度為零。上述特性可�(wěn)定保持和重復。這三點是國際上公認的檢驗物體是否超導的準��

  當超導體�(nèi)通過的電流超過某一�(shù)值Ic時,超導體會由超導態(tài)�?yōu)檎B(tài),Ic則稱為臨界電流。當外磁場強度超過某一�(shù)值Hc�,超導現(xiàn)象也會消�,Hc稱為臨界磁場。因�,要使物體處于超導狀�(tài),必須使其溫�、外磁場強度、通過的電流分別在Tc、Hc、Ic以下,任何一個條件不具備,物體就會從超導�(tài)�?yōu)檎B(tài)。這一特性中的Ic成為用超導材料制造限流器的極好條件�

  自從1911年荷蘭物理學家昂尼斯�(fā)�(xiàn)汞在低溫下的超導�(xiàn)象以�,科學家�(fā)�(xiàn)的低溫超導材料已�8000多種。但由于Tc過低,實用價值不大。直�1986�,美國的柏諾茲和繆勒制造出高溫超導材料(中國的趙忠賢等�1987年也制造出臨界溫度�100K的高溫超導化合物�,才使超導體有了實用的可�。高、低溫超導材料臨界溫度的分界�77K(�196℃),低于該溫度的超導體用液氦(He)冷卻,高于該溫度的超導體用液氮(N)冷�。液氦每�3美元、液氮每�6美分,價格相�50倍!高溫超導材料的出�(xiàn),使制造超導限流器的設想變成了�(xiàn)實�

工作原理

  超導限流器(英文縮寫SFCL)是利用超導材料的超導態(tài)––正常態(tài)(S–N)轉變特性及一些輔助部�,在線路出現(xiàn)故障時產(chǎn)生一個適�?shù)淖杩箒韺崿F(xiàn)限流。當故障線路被斷開或故障消失�,限流器自動復位。限流器可在高電位運行,正常運行時表�(xiàn)為零阻抗或極小阻�,幾乎無損耗地通過額定電流;故障時可在幾毫秒內(nèi)作出反應,根�(jù)需要把短路電流限制在額定電流的兩倍左�。觸�(fā)、復位均自動,限流效果顯�,實�(xiàn)了取�、檢�、觸�(fā)、限�、復位一體化�

  根據(jù)限流方式,限流器可分為電阻(R)型、電抗(L)型和R+jwL��

  電阻型限流器的原理最簡單。線路正常運行時,流過限流器的交流電流值小于臨界電流Ic。出�(xiàn)短路故障�,短路電流超過Ic,限流器失超,在線路中表�(xiàn)為一個電�,起到限流作用。電抗型限流器主要是利用超導體的S–N轉變改變各個線圈電流的分布,以實現(xiàn)限流功能。正常運行時,限流線圈的磁通被與其耦合的其它線圈的磁通所抵消,表�(xiàn)為低阻抗。發(fā)生故障時,超導部件失超,從而改變各線圈電流的分布情�,使限流線圈呈現(xiàn)一個較大阻抗,以實�(xiàn)限流。R�、L型限流器結合在一�,可組成R+jwL型限流器。據(jù)日本電氣學會1999年介紹:高電阻R型限流器效果,不僅限制故障電�,還提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性�

�(yōu)缺點

  �(yōu)點:

  1.動作速度�,反應時間小�20ms(在一個電力周波內(nèi)��

  2.可在電力系統(tǒng)故障時自動觸�(fā);能將短路電流減少一半以��

  3.故障線路被斷路器開斷�,能快速自動復位并在幾秒之�(nèi)多次動作,以配合重合��

  4.正常運行時,功耗應接近于零,不能高于輸送功率的0.25%�

  5.可靠性應高于與其同時運行的斷路器�

  缺點�

  1.正常運行時功耗大�

  2.動作反應慢;

  3.對電�(wǎng)的穩(wěn)定性有一定影��

應用

  目前,電�(wǎng)�(guī)模日益擴�,互�(lián)程度日益增強,短路電流也隨之增大,現(xiàn)有繼電保護措施面臨瓶�,常�(guī)限流器影響電能質(zhì)�,超導限流器向現(xiàn)實生�(chǎn)力的轉化顯得非常迫切�從應用范圍來�,超導限流器可安裝于�(fā)電廠、輸電網(wǎng)、變電站等場所�

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