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全超导变压器应对全球范围内的节能减排降碳颠覆传统的高损耗变压

  近日,据了解在发明及应用变压器的一百多年里,各国电力专家一直在致力于降低变压器损耗。随着国内特高压的大面积建设,特大型容量的电力变压器大量使用,变压器的损耗如何降低,效率如何提升摆在了国内电力专家的面前,虽然他们开发出了一代代的节能变压器,但是由于影响变压器损耗的最主要原材料---普通铜导线(或铝导线)的导电性能、硅钢片的导磁性能及涡流损耗一直没有明显的改进,因此变压器单位容量的损耗已经很难再做到继续降低。这种普通常规变压器运行噪音大、利用强迫油循环冷却或空冷,在负载率较高或周围环境温度较高时,变压器温度温升也随之增高,此种变压器引发火灾的案例比比皆是、还有因变压器油泄漏等造成的环境污染,所以在应对现在全球范围内的节能减排降碳,广能亿能(北京)核能科技有限公司研发的全超导变压器提高能源有效利用率和用电单位及个人的经济效益和社会效益前提下,无铁芯式高温超导材料的全超导变压器,节能效果非常突出,这项划时代的发明专利技术足以颠覆传统的高损耗变压器。

  现在由于电缆输电线路、特高压架空线输电线路的增多,输电线路的分布电容越来越大,有这些电容所产生的无功功率非常可观,例如500Kv的电缆输电线kv架空线Mvar/km.为了提高输电效率,必须在这样的输电线路中安装大容量并联电抗器用以补偿流经此输电系统的很大的容性电流。因此接下来我公司与各个企业及国家各大电网的输电线路配合使用广能亿能(北京)核能科技有限公司发明的全超导变压器,就能解决这个问题。

  在超导绕组出现之前,制造这种空心式无铁芯的变压器是不可能的。由于我公司发明的这种全超导变压器的交流损耗几乎为零,因此大幅度增加励磁电流成为可能,也使得大型电力变压器可以取消铁芯。由于取消了铁芯,也就不存在空载损耗和磁饱和的问题,而且此种变压器兼有了并联电抗器的功能,真正做到了一机两用,从而提高了输电设备的利用率。

  还是用刚才500kv的电缆输电系统举例,在此输电系统中安装一台单相空心式无铁芯超导变压器进行设计,该变压器的额定电压为(500/根号3)/66/根号3)kv,额定容量300MVA,并可提供100Mvar的无功功率,此即为并联电抗器的容量。其高、低压绕组均采用超细铌钛超导(我公司自行研发的复合材料)导线绕制在用FRP材料制成的骨架上,其绕组布置如图1所示。整个绕组均放在真空密封、双层结构恒温器内,恒温器用超临界液氮加以冷却。虽然该变压器兼有并联电抗器的功能,但它仍比传统变压器的重量要轻得多,尺寸也小得多。其重量(含磁屏蔽)约43吨,而传统变压器的总重为130吨,我公司这台无铁芯超导变压器的重量仅为传统变压器的1/3的重量。

  由于液氮制冷技术的日益成熟,制冷成本也在不断降低,现在研发采用的液氮制冷机组维持-196摄氏度的一升液氮的成本在3元人民币,广能亿能发明的这种全超导变压器的一次高压绕组和二次低压绕组必须运行在-196摄氏度,此变压器的损耗才几乎为零,可以忽略不计,节能效果非常突出,因此将来肯定能替代普通高耗能变压器。

  因为目前的高温超导线材或带材的超导特性是在液氮-196摄氏度的冷却下,通过直流电的情况下,此导体的电阻为零才能处于超导状态损耗极低,但是在变压器绕组中通过的是交流电不是直流电,高温超导材料就有了较高的交流损耗,广能亿能又自主引进又做了二次研发升级的GNYNHN高温交流超导复合材料为交流电损耗极低的极细丝铌钛复合多芯超导线材或者超导带材,这样才能保证广能亿能的高温全超导变压器的突出节能效果。

  全超导变压器的负载损耗几乎为零,对这种空心式全超导变压器来说,其铁芯损耗也为零,能耗主要发生在维持深度低温上,而这随着我公司高临界温度超导材料的不断问世,也显著降低,因此节能效果十分明显。

  全超导变压器采用非常安全的液氮作为冷却和绝缘的介质,不会像传统油浸式变压器那样可能引起火灾和环境污染。

  采用密开式液氮循环冷却系统的GNYNHN无铁芯超导变压器的重量约为同容量油浸式传统变压器重量的1/5-1/3。

  全超导变压器的固体绝缘材料始终处于深度低温下,不存在传统变压器固有的绝缘热老化问题,因此GNYNHN无铁芯超导变压器的使用寿命长,过载能力强。在紧急情况下可由一台超导变压器承载原本由两台同容量传统变压器供电的负载,而且此GNYNHN无铁芯超导变压器使用寿命并不受影响。

  全超导变压器在液氮低温下运行,此变压器绝缘不会因为热老化、热损耗、不然不爆,不存在传统油浸式变压器的漏油污染等问题,与普通变压器比较,GNYNHN高温超导变压器还具备一定的限制短路电流的作用,限流保护系统可依据此数据设计即可,GNYNHN高温超导变压器是现在最理想的变压器换代产品,还兼有环保与节能的两大优点,正好符合当下节能减排降碳的国家政策。

  现在由于电缆输电线路、特高压架空线输电线路的增多,输电线路的分布电容越来越大,有这些电容所产生的无功功率非常可观,例如500Kv的电缆输电线kv架空线Mvar/km.为了提高输电效率,必须在这样的输电线路中安装大容量并联电抗器用以补偿流经此输电系统的很大的容性电流。

  因此接下来广能亿能与各个企业及国家各大电网的输电线路配合使用发明的全超导变压器,就能解决这个问题。在超导绕组出现之前,制造这种空心式无铁芯的变压器是不可能的。由于广能亿能发明的这种全超导变压器的交流损耗几乎为零,因此大幅度增加励磁电流成为可能,也使得大型电力变压器可以。

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