20世纪伟大的科学成就之一是超导现象的发现和高温超导材料的制造。
在该领域工作的科学家曾两次获得诺贝尔物理学奖。
超导性是指当温度降至某一温度Tc以下时某些物质变为零的现象。
Tc被称为物质的转变温度或临界温度。
一种具有超导功能的材料,当其温度为T&amp; Tc,处于正常状态,阻力不为零,遵守一般阻力定律;当T < TC,阻力为零。
&LT; FONT&GT;处于超导状态的物体具有两个特征:电阻完全为零;它完全是反磁性的,即超导体中的磁感应为零。
上述特性得到稳定保持和重复。
这三点是国际公认的测试物体是否超导的指南。
当通过超导体的电流超过某个值Ic时,超导体从超导状态变为正常状态,并且Ic被称为临界电流。
当外部磁场强度超过特定值Hc时,超导现象也消失,并且Hc被称为临界磁场。
因此,为了使物体处于超导状态,其温度,外部磁场强度和电流通过必须分别低于Tc,Hc和Ic。
如果不满足任何条件,则物体将从超导状态变为正常状态。
该特性中的Ic是使用超导材料制造限流器的极好条件。
自1911年荷兰物理学家Annis在低温下发现汞的超导性以来,科学家们发现了超过8,000种低温超导材料。
但是,由于Tc低,实用值不大。
直到1986年,美国的Bernoz和Muller生产的高温超导材料(中国的赵忠贤等1987年还生产出临界温度为100K的高温超导化合物),使超导体具有实用的可能性。
高温和低温超导材料的临界温度为77K(C196℃)。
低于该温度的超导体由液氦(He)冷却,高于该温度的超导体被液氮(N)冷却。
液氦每升3美元,液氮每升6美分。
价格差异是50倍!高温超导材料的出现使制造超导电流限制器的想法成为现实。
超导电流限制器(SFCL)是超导材料的超导CC正常状态(SCN)转换特性和一些辅助元件,其产生适当的阻抗以在线路故障的情况下实现电流限制。
当故障线断开或故障消失时,限流器自动复位。
限流器可以在高电位下工作,在正常工作期间表现出零阻抗或最小阻抗,并且几乎没有损失地通过额定电流;在发生故障的情况下,它可以在几毫秒内作出反应,并且根据需要将短路电流限制为两个额定电流。
时代周围。
触发和复位是自动的,限流效果显着,实现了采样,检测,触发,限流和复位的集成。
根据限流方法,限流器可分为电阻(R)型,电抗(L)型和R + jwL型。
电阻限流器的原理是最简单的。
当线路处于正常操作时,流过限流器的交流电流的最大值小于临界电流Ic。
在发生短路故障时,短路电流超过Ic,限流器超出频率,并在线路中显示为电阻,作为限流功能。
电抗型限流器主要利用超导体的SCN过渡来改变每个线圈的电流分布,以实现限流功能。
在正常操作期间,限流线圈的通量被其耦合的其他线圈的通量抵消,表现出低阻抗。
当发生故障时,超导部件被淬火,从而改变每个线圈的电流分布,使得限流线圈呈现大阻抗以实现电流限制。
R型和L型限流器组合形成R + jwL型限流器。
根据日本电气学会1999年的介绍:高阻R型限流器效果最好,不仅限制了故障电流,而且提高了电网的稳定性。
优点:1。
动作速度快,反应时间小于20ms(动力循环); 2.电力系统故障时自动触发;可以减少一半以上的短路电流; 3.故障线路被断路器中断后,快速自动复位并在几秒钟内多次动作以匹配重合闸; 4.正常运行时,功耗应接近零,最大不应高于传输功率的0.25%; 5.可靠性应高于工作断路器。
缺点:1。
正常运行时的功耗; 2.反应迟钝; 3.对电网的稳定性有一定的影响。
目前,电网规模不断扩大,互联化程度不断提高,短路电流也在不断增加。
现有的继电保护措施正面临瓶颈。
传统的电流限制器会影响电能质量,超导电流限制器转换为实际生产率非常迫切。
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从应用范围来看,超导电流限制器可以安装在发电厂,输电网络,变电站和其他地方。
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