全球容量最大的超导限流器在线试验成功

第50卷第3期电力系统保护与控制Vol.50 No.3 2022年2月1日 Power System Protection and Control Feb. 1, 2022 DOI: 10.19783/ki.pspc.210517一种新型超导直流故障限流器熊佳玲，李文鑫，杨 超，杨天慧，信 赢(天津大学电气自动化与信息工程学院，天津 300072)摘要：与用于交流系统或双极直流系统的限流器不同，用于多端柔性直流系统的故障限流装置应能够在短路故障发生初期有效抑制故障电流的快速上升，避免在线路断路器动作之前换流器桥臂闭锁。

针对这一性能要求提出了一种专门用于多端柔性直流电网中的新型超导故障限流器的基本结构和工作原理，并制作了原理验证样机。

通过对原理验证样机开展的一系列实验，证明了设计结构与原理的可行性。

实验结果也充分展示了这类限流器的功能特性，如其能充分利用铁芯的最大磁导率在短路故障发生的几个毫秒内实现最大限流感抗，从而有效抑制故障早期的短路电流上升率。

此外，可以通过对超导隔离环组数量的调整，设定限流器的限流阈值，灵活适应不同直流系统的限流需求。

关键词：超导；限流器；直流电网；限流阈值；短路故障A new type of superconducting DC fault current limiterXIONG Jialing, LI Wenxin, YANG Chao, YANG Tianhui, XIN Ying(School of Electrical and Information Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China)Abstract: Different from the fault current limiters used for an AC transmission system or a bipolar DC transmission system, a fault current limiting device for a multi-terminal flexible DC system should be able to effectively curb the rapid rise of fault current to avoid the lock of the bridge arm of current converter before the action of the line breaker. To satisfy this requirement, a basic structure and working principle of a new type of superconducting fault current limiter for a multi-terminal flexible DC power grid are proposed and a lab prototype for proof-of-principle is built. Through a series of experiments carried out on the prototype, the feasibility of the working principle and the designed structure has been confirmed. The test results have adequately demonstrated the functional characteristics of this kind of fault current limiter, such as that the current limiter can make full use of the maximum permeability of the iron core to achieve the maximum inductive impedance, and suppress the rising rate of the fault current within a few milliseconds after a short-circuit fault takes place. In addition, the current limiting threshold of the current limiter can be set by adjusting the number of superconducting isolation rings, so it can be flexibly adapted to different DC systems.This work is supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 51677131).Key words: superconductivity; current limiter; DC power grid; current limiting threshold; short circuit fault0 引言随着人们对电网输送能力和系统供电可靠性要求的不断提高，高压直流输电在远距离、大容量输电和区域互联中得到了广泛应用[1-5]。

第49卷第21期电力系统保护与控制Vol.49 No.21 2021年11月1日Power System Protection and Control Nov. 1, 2021 DOI: 10.19783/ki.pspc.210078基于半桥型MMC的柔性直流电网故障限流方法综述陈 磊1，何慧雯2，王 磊2，李国城1，陈红坤1(1.武汉大学电气与自动化学院，湖北 武汉 430072；2.中国电力科学研究院有限公司，湖北 武汉 430074)摘要：现阶段投运的柔性直流电网通常采用半桥型模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter, MMC)，具有惯量低、阻尼小等基本特征，存在故障演变迅速、设备过流能力弱、故障电流开断难等技术挑战。

妥善处理柔性直流电网的故障电流限制问题，具有重要的理论价值与现实意义。

针对于此，阐明了柔性直流输电技术的发展需求和引入故障限流措施的必要性，系统地总结了国内外研究现状。

依据实体限流和虚体限流技术方案进行了分类整理和性能比较，论述了两类限流措施的技术优势及不足之处。

最后，提出了半桥型MMC柔性直流电网故障限流方法的未来发展方向，探讨了其中的难点问题和解决思路。

关键词：柔性直流电网；故障限流方法；半桥型MMC；虚实融合限流；混合型直流限流器Review of the fault current limiting approaches for a flexible DC grid based on a half-bridge MMCCHEN Lei1, HE Huiwen2, WANG Lei 2, LI Guocheng1, CHEN Hongkun1(1. School of Electrical Engineering and Automation, Wuhan University, Wuhan 430072, China;2. China Electric Power Research Institute, Wuhan 430074, China)Abstract: Currently, the flexible Direct Current (DC) grid usually adopts the half-bridge Modular Multilevel Converter (MMC), and it has basic characteristics such as low inertia and small damping. The technical challenges including rapid fault development, weak overcurrent tolerance and insufficient current breaking ability should be carefully addressed. It is of significance to properly handle the fault current limiting issues of the flexible DC grid. In this paper, the development requirements of flexible DC transmission technology and the necessity of introducing fault current limiting approaches are stated. Domestic and foreign research results are systematically summarized. According to the classification of the actual and virtual fault current limiting schemes, their technical advantages and disadvantages are compared and analysed.Finally, the probable development direction of the fault current limiting approaches for the flexible DC grid based on half-bridge MMC are suggested, and potential problems as well as solutions are discussed.This work is supported by the Science and Technology Project of the Headquarter of State Grid Corporation of China “Study on Overvoltage and Insulation Coordination of Hybrid HVDC System with LCC-VSC” (No. SGTYHT/16-JS-198).Key words: flexible DC grid; fault current limiting approaches; half-bridge MMC; virtual-actual integration current limiting;hybrid type DC fault current limiter0 引言我国能源资源和电力负荷中心分布极不均衡，80%以上的能源资源分布在西部及北部，70%以上的电力消费集中在东部与中部。

《电工技术杂志》2002年第7期・产品介绍・超　导　限　流　器李建基(西安高压电器研究所　710077) 摘　要　用超导限流器限制短路电流,是国际上大力研究的课题。

超导限流器利用导体由超导态向正常态的转变,因此它的作用像非线性电阻。

由于这种独特的物理特性。

超导限流器成为一种比较理想的限流装置。

关键词　故障电流　超导体　限流器1　前言电网的短路会引起高达百倍于额定电流I N的短路电流I SC。

电网中的元件设计必须使之在短路期间(典型时间为30～300ms)能承受由短路电流I SC引起的很高的机械负荷和热负荷。

在世界范围内,由于电力需求的增加,现有电网增加了新的馈电点,由此而使联网数量增加。

由于短路电流的增加,短路裕度逐渐被用尽。

如果预期短路电流I pt超过电网元件的设计极限,或完全更新变电站设备,或采取措施减小短路电流。

为此一般使用限流电抗器或使用具有高电抗的变压器,可以通过这些措施提高电网的阻抗;或者相应地减小预期短路电流I pt。

这样做必须以增加运行损失特别是以加大电压降为代价。

减小I pt 的另一种可能方法是将电网分成许多支网。

所有这些措施都与提高电网稳定性的要求相矛盾。

理想的限流器应对电网的正常运行无影响,而在故障情况下能够限制短路电流使其接近额定电流值,这样就可以解决既要求电网阻抗小又要求短路电流小的矛盾。

实现这种功能的电气装置基于快速开断电路(开断时间t<1ms,如用爆炸式熔断器或电力电子器件)、谐振频率失调的L R振荡回路和具有极大非线性电流2电压特性的元件,如半导体、带铁心的线圈和超导体等。

超导体的特点是从无阻态即超导态向电阻态的转变。

超导限流器可分为电阻型和电感型。

在电阻型超导限流器中,被保护电网的电流直接流过超导体,而在电感型超导限流器中,超导体被电感接入电路。

2　超导技术的优势超导技术被公认的优势是它的零电阻特性。

用它可减少输电损失,同时超导材料的电流密度大,已知的超导材料的电流密度约为100A/mm2,至少为普通铝和铜导体的十倍。

初三年级物理试题（卷面总分：100分考试时间：90分钟）一、选择题1.下列机械或工具的使用，属于费力杠杆的是C.起瓶器D.独轮车 B.A.羊角锤筷子2.下列说法中正确的是 A.用手从地面竖直提起水桶，手竖直向上的拉力对水桶做了功提着水桶在路面上水平向前移动一段路程，手竖直向上的拉力对水桶做了功B. 抛出手的铅球在空中向前运动的过程中，推力对铅球做了功C. 用力推一辆汽车，汽车静止不动，推力在这个过程中对汽车做了功D. 的是依据你所学的热学知识，下列说法正确3. 炽热的铁水具有内能，冰冷的铁块不具有内能A. B.物体吸收热量，温度不一定升高 C.汽车发动机用水做冷却物质，是因为水的比热容比较小 D.天然气燃烧越充分，其热值越大上课时为了将挂图贴在黑板上，采用图四种器具中的哪教室里的钢质黑板表面涂了粗糙的“黑板漆”.4. 一种最为合适A. B. C. D.下列做法中，不符合安全用电要5.“创建平安和谐校园”是大家共同的心愿，必须注意安全，珍惜生命. 求的是 A.三孔插座的中间插孔必须接地更换或维修用电器时应该切断电源B. 家中尽量不同时使用多个大功率用电器C. 为了方便，可以抓住导线拉出插座上的插头D. 6.某同学家的电灯均正常工作，当他把“220 V 8 W”的台灯插头插入插座后，闭合台灯开关，室内电灯全部熄灭，发生这一现象的原因可能是插座处短路A. B.台灯插头处短路 C.台灯开关处短路台灯灯头处短路D.两个开关，和同学们为敬老院的老人买了一辆电动轮椅，工作原理如图所示。

操纵杆可以同时控制SS7.21定值电，已知蓄电池电压为向前推操纵杆时轮椅前进且能调速，向后拉操纵杆时轮椅以恒定速度后退.24V 正确为滑动变阻器R.下列对电路的判断的是，20为阻RΩA.S接触点2S1，时，轮椅前进21 112接触点和S都接触点1时，轮椅后退B.S211.2A 轮椅后退时电路中的电流小于C.1.2A轮椅后退时电路中的电流为D. 的是8.如图所示的四个装置可以用来演示物理现象或原理，下列表述正确a可用来演示电磁感应现象A.图可用来演示电动机原理bB.图可用来演示发电机原理C.图c D.图d可用来演示电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系 9.下列同一选项中，采用的主要研究方法不同的是 A.“用光线来描述光的传播”和“用磁感线来描述磁场” B.“研究牛顿第一定律”和“研究影响导体电阻大小的因素” C.“研究影响动能大小的因素”和“研究影响液体蒸发快慢的因素” D.“通过亮度来判断灯泡实际功率的大小”和“通过吸引大头针的数目来判断磁性强弱”如图所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面10.时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高＝上，t0度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复．通过安装在弹簧下端的压力传感变化的图象F随时间t器，测出这一过程弹簧弹力如图乙所示，则时刻小球动能最大A.t1 B.t时刻小球动能最大2 C.t这段时间内，小球的动能先增加后减少～t32D.t～t这段时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能3211.世界首台220千伏超导限流器早已在我国电网中并网运行，这是我国超导产业在电网行业应用的重大突破．超导限流器能有效限制电网的短路电流（电路能够承受的最大电流，用I表示）、减少短路电流对1电网设备的损坏、维护国家电网的稳定．如图甲是它接入电网后的电路图，图乙是它的电阻R随电流I的变化关系．关于超导限流器，以下说法不正确的是A.电流达到I时，超导限流器的电阻为R0 1B.当电路正常工作时，超导限流器的电阻为R 0C.当电网在某处发生短路时，超导限流器的电阻会迅速增大D.当电网在某处发生断路时，超导限流器的电阻0为2题图12第11题图第和电源总功率P是某同学“探究定值电阻R的发热功率P、滑动变阻器R消耗的电功率12. 如图甲所示，R00三c随电流I变化的关系”的实验电路图，通过实验得到的数据用描点法在同一坐标系中作出了a、b、P U正确条图线，如图乙所示.根据图像可知，下列判断的是4.5VA.电源电压为描述了定值电阻R的发热功率P随电流I变化的关系B.图像a00C.电路中电流为1.5A时，滑动变阻器接入电路中的电阻大于定值电阻R的电阻02.25W消耗的最大电功率为D.滑动变阻器R二、填空题照明电灯与控制13.电器的使用丰富了人们的生活，但若使用不当，也会带来危害.在日常用电中要注意:._▲____线上▲（选填“串联”或“并联”）而且开关必须接在开关之间应该我校足球班的同学在全国各项比赛中屡获胜利，如图是某球员传球时足球在空中的一段运动轨迹，其14.点的重力势能．足球在下落的过或者“等于”）B___▲___（选填“大于”、“小于”中A点的重力势能（选填“增大”“减小”或“不变”）▲____程中机械能__某小区物业工作人员来到小明家收电费，他观察到小明家电能表的情况如图所示，然后从记录本上检15.小明家同时使用的用电器总功率·h.，李明家本月用电▲ kWh查上月电能表的示数是811．6kW·. 盏的电灯▲40W不得超过▲ W，此电能表最多能接16第15题图题图第题图第14如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的硝化棉，快速压下活塞，可观察到棉花着16.冲程的能量转化▲，这与四冲程汽油机的▲火燃烧．此过程中活塞对筒内气体做功，气体的内能.次，则该汽油机每分钟做功▲方式相同，某汽油机飞轮的转速为2400r/min在节能技术上，正在加快步伐，奋力跨入“高铁时代”.17.中国高铁世界第一，而盐城作为沿海中心城市，高铁动车组采用了再生制动方式：动车到站前先停止供电，由于具有惯性，动车会继续向前运行，电机线能转化为电能，自动输▲ ____运动从而产生感应电流，使圈随车轮转动并在磁场中做▲ ___ .▲入电网．这种方式的原理是天420g18.天然气是一种清洁燃料，汽车改装后用天然气代替汽油或柴油．某公交车在一段时间内消耗了℃升高到的水由20 kg，可使质量为然气，若这些天然气完全燃烧，可放出的热量为▲▲型）轿车，通过给发动机更足量的空气使汽油更充分地燃烧，比普通轿车T100℃．有一种“涡轮增压”（型轿车内热值型轿车内比加在型）更节能，排气更清洁．同样的汽油加在（LTL▲（填“更大” 3·℃×10J/(kg或“一样大”或“更小”）．[天然气的热值为4.4×10J/kg，水的比热容为73)]4.2（表头）改装而成的，从电路的角度看，表头19.电学实验中使用的电流表和电压表都是由小量程电流表G内Rg叫做电流表就是一个电阻，同样遵从欧姆定律.电流表G的电阻压指针偏转到最大刻度时的电流Ig叫做满偏电流，电端加在它两的阻， .则：Ug叫做满偏电压 .▲（1）电流表G的满偏电压Ug为后，就将它改装成了一R（2）如图所示，有一个电流表G，内阻为30Ω，满偏电流为1mA，并联一个电阻A.的电流表个量程为0.6A.①改装后的电流表A的内阻为▲Ω（选填“串联”或者“并联”）一个②将该电流表G改装成了一个量程为3V的电压表应▲ V.电阻为▲Ω.可调的电阻范20.R0.3Ω，可变电阻如图所示是小利设计的一种空气开关原理图，其中：定值电阻R为10AM的线圈电阻忽略不计.当通过电磁铁M整数倍，电磁铁围为0.1-0.8Ω且只21时，会自电流能是0.1Ω动切断电路．衔铁 __▲ ______，▲（1）原理是：当电路由于___ _____或超负荷运行而导致电流过大时，电磁铁磁性OAOA在弹簧拉力作用下绕点转动，电路断开．刚转动时，杠杆ON被电磁铁M吸引过去，匀质的金属杆杠杆．▲ ______属于__额定功率为了利用一台（2）调试时，将该空气开关接在家庭电路中.气开关性为200W的白炽灯测试该空3200W的空调和一只额定功率为调能（电流略超过限制电流，空气开关切断电路），应把可变R电阻2．▲Ω为三、解答题 21.按题目要求作图．. 画出最省力时的作用力的方向和力臂可以绕O点转动，使杠杆在图示位置平衡，(1)如图甲所示，杠杆OA. 如图乙所示，请根据小磁针的指向标出螺线管的极性和电源的“+、一”极(2).如图丙所示，用笔画线代替导线将电灯、开关、三孔插座接到家庭电路中(3)所22.如图示，某工人的用250N重把力F砖的400N内头在10s升匀速提2m，求：(1)工人对砖头做的有用功；(2)拉力F的功率；F. 动滑轮的机械效率(3)G4均为电热丝且电阻值恒定．根和R23.某校师生自制一台电烘箱而设计的简化电路图及技术参数如下，R21据师生们的设计，求：R的阻值． 1）电热丝（24.在探究杠杆平衡条件的实验中：（1）小丽把杠杆支在支架上，若杠杆左端下沉，可调节左端的平衡螺母向__ ▲__端移动，使杠杆在水平位置平衡.（2）如左图所示，在杠杆右边B处挂两个相同的钩码，要使杠杆仍在水平位置平衡，应在杠杆左边A处挂▲个相同的钩码.（3）如右图所示，用弹簧测力计在C处竖直向上拉，当弹簧测力计逐渐向右倾斜时，杠杆仍然在水平位置平衡，弹簧测力计的拉力F ▲（填“变大”、“不变”或“变小”）.（4）探究过程中，在杠杆左端某一固定位置挂一个重力G=2.5N的物体，在杠杆右端不同位置处施加不同的竖直向下的力F，保证杠杆处于平衡状态.根据多次测量的F、L数据，画出 F和1/L 的图线如图乙，由图乙可得出杠杆平衡的条件是F与L成__ ▲___比，根据杠杆平衡条件，可求出重力G的力臂是___▲___m.25.学习“焦耳定律”后小明想到两个问题：如果用两种液体做实验会怎样？如果将两个电阻并联又会怎样？于是他用一个电压恒定的电源，两个电加热器等相关器材进行探究，其中两个电加热器的电阻分别为R、R（R＜R，不计热量损失）．2112（1）请你帮小明完成这两个问题的探究．①他在两个烧杯中分别放入质量和初温均相等的纯水和煤油，如图是他组成电路的一部分．通电一段时小明却发现”）应放出的热量多．但”或“R 间后，电阻▲（选填“R21甲杯中温度升高得快．你认为产生这种现象的原因是②待两个电▲．了更便于观加热器冷却后，小明用刚才的实验器材组成了并联电路，为一段时间、____▲都相同．工作___________,察小明使两瓶煤油的▲相同所在烧杯中的煤油温度升高得快，这说明当后，发现R ▲1 5▲，产生的热量越多．时，电阻越）小明想到，生活中的一些大功率用电器．如电炉、空调等，在使用插座时，有时会烧坏插座，有经（2验的电工只需将原来的钢质插头更换成铜质插头，这样就可以解决问题．这是因为铜质插头的电阻比钢质．▲，在相同时间内产生的热量▲插头的电阻某同学做“测量小灯泡额定功率”的实验时，连接了如甲图所示的部分电路，实验前观察小灯泡的螺26..3.8V”字样旋套上标有“ (1)请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整（要求滑片向右移动时电压表示数变大）．+20.20.430.4320.00.60.6图乙图丙图甲（2）闭合开关前小明发现电流表指针位置如图乙所示，他应该▲；闭合开关后，发现灯泡立刻发出耀眼的光，他在实验中操作不当之处是▲ .（3）正确操作后，小明同学闭合开关，移动滑片，眼睛看▲，使电压表的示数为▲ V 时小灯泡正常发光，此时电流表表盘如丙图所示，则小灯泡的额定电功率是▲ W.（4）向左移动变阻器滑片，会看到灯泡变▲（暗/亮）一些，在她移动滑片过程中，发现电压表示数要比电流表示数变化的快，这是因为▲ .（5）假如电压表15V量程损坏，3V量程能正常使用，电源电压为6V且稳定不变，仍利用现有的器材测定小灯泡的额定功率,为完成实验，正确的操作方法是：▲ .27.阅读短文，回答问题：半导体的应用半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料.半导体是指一种导电性可受控制，范围可从绝缘体至导体之间的材料.发光二极管（LED）是半导体二极管的一种，具有单向导电性.当二极管两端外加正向电压时，如果正向电压很小，正向电流也几乎为零，当正向电压大于某个值以后，二极管正向导通，电流随电压增大而迅速上升.当二极管两端外加反向电压不超过一定范围时，通过二极管的电流几乎为零，二极管处于截止状态.外加反向电压超过某一数值时，反向电流会突然增大，这种现象称为电击穿.因而使用时应避免二极管外加的反向电压过高.PTC是一种新型的半导体陶瓷材料，它以钛酸钡为主，渗入多种物质后加工而成，目前家用的陶瓷暖风器、陶瓷电热水壶等就是用这种材料做成的.PTC有一个根据需要设定的温度，低于这个温度时，其电阻随温度的升高而减小，高于这个温度时，电阻值则随温度的升高而增大，我们把这个设定的温度叫“居里点温度”，用PTC材料制成的电热器具有发热、控温双重功能，应用十分广泛.请根据上述材料，回答下列问题：（1）如图甲所示为某发光二极管中的电流随它两端电压变化的曲线.①由图甲可知，有关该发光二极管以下判断中错误的是（）6A．当该二极管两端的正向电压为0.2V时，二极管处于导通状态B．当该二极管两端的正向电压为0.8V时，二极管处于导通状态C．当该二极管两端的反向电压为10V时，二极管处于截止状态D．当该二极管两端的反向电压为50V时，二极管将会被击穿②该发光二极管两端的正向电压为0.5V时的电阻▲（大于/等于/小于）正向电压为0.7V时的电阻.乙甲. PTC陶瓷电热元件，该元件电阻与温度的关系如图所示（2）家用固体电热灭蚊器也使用了. ℃▲陶瓷电热元件的居里点温度为①由图乙可知，该PTC）②该电热灭蚊器通电后（电源电压保持不变），它的功率（．功率一直不变 D．无法确定 CA．先减小后增大 B．先增大后减小将该插座接”发光二极管（与一定值电阻串联在电路中）作为指示灯.2V 100mA（3）某家用插座用一只“▲在家庭电路中，指示灯正常发光，则在100s内电流通过该发光二极管所做的功789 J.10。

国内外超导技术的发展及对比分析邵虹成欢武汉船用电力推进装置研究所中日超导技术在线材上的应用比较日本是首个宣布获得175K的超导材料的国家，之后不久，美国、中国、俄罗斯、德国及丹麦等国也相继有了突破性的研究报告，有的甚至发现了308K的超导迹象，该温度已达到常温的转变温度。

目前，日本有着100多家研究所在研究新超导材料，其中20%以上是企业的研究所。

一些公司已经用陶瓷系列超导材料制成线材。

日本许多研究机构和企业也纷纷行动起来。

研究热潮甚至影响了国际稀土市场，制作超导材料的一等稀土元素在国际市场上空前紧俏，一场超导技术在各个领域应用的激烈竞争正在各国展开。

我国是稀土资源丰富的国家之一，成矿条件优越，甚至可以说是得天独厚，探明的储藏量位居世界之首，在发展超导线材应用上占有一定优势。

几乎所有的电动机械（从尖端军事机械到普通家用电器）都离不开稀土元素制成的磁材料。

然而，近年来随着中国大量出口稀土，中国已经成为世界最大的稀土生产、出口国，满足了世界30%的稀土资源需求。

据报道称，中国大量且廉价出售稀土使得日本等国趁机收购并储存了足量稀土，数量够用几十年。

业内人士甚至估计说，日本储存的稀土资源甚至已够用四五十年。

因此，中国在加强管理稀土资源出口的同时，应积极利用稀土资源为我国的超导材料发展和工业上应用做出贡献。

超导材料具有极其优越的物理特性：一是零电阻效应，二是约瑟夫逊效应，三是迈斯纳效应。

特别是在军事领域的应用，专家预计会更为广泛。

采用超导材料，可使许多重要的军用装备如舰艇，飞机，装甲车，导弹，聚能武器等的性能得到大幅度的改善。

1992年，世界第一艘超导舰船在日本研制成功，时速高达180km，如果超导船应用化，就可导致整个海运发生重大变化[3]。

目前，世界上高温超导材料形成了YBCO、BSCCO、TBCCO、HBCCO等四类，其转变温度分别是95K、110K、125K和135K。

日本住友公司SEI是世界上首先提出发展BSCCO导线的公司之一，并用试验证实了高温超导材料在许多方面比低温超导材料更具优越性和稳定性。

什么是超导电力技术编者按：超导电力技术是利用超导体的特殊物理性质与电力工程相结合而发展起来的一门新技术。

本文简要介绍了超导电力装置的特点及国际发展动态，概述了中科院电工所超导电力研究的发展情况超导体具有诸多奇特的物理性质，如零电阻特性、完全抗磁特性、宏观量子相干效应等，利用超导体的这些特殊性质可以获得强磁场、储存电能、制作超导电力装置、实现磁悬浮以及测量微弱磁场信号等。

超导电力技术主要研究、开发各种超导电力装置、研究含超导装置的电力系统的各种特性，包括电力系统和超导电力装置的相互作用和影响、系统规划、设计、运行、控制、保护等。

许多电力装备都可以采用超导体来提高其性能，如输电电缆、电机、变压器和储能装置等，同时还可采用超导体研制出常规技术无法实现的新型电力设备，如超导故障电流限制器等。

超导电力装置具有体积小、重量轻、容量大等特点，在电力系统中应用超导技术可提高电机单机容量、提高电网的输送容量、降低电网的损耗、实现电能储存、限制短路电流，因而可以改善电能的质量、提高电力系统运行的稳定性和可靠性，从而为电网向高效安全和超大规模方向发展提供了新的技术途径。

超导电力技术多年来一直受到了世界各国的重视，特别是1986年发现高超导材料以后，由于高超导体可以在比低超导体所需的液氦区（4.2K）高得多的液氮区（77K）下运行，高超导电力装置的研究更是备受重视。

同时，由于美国和欧洲近年来相继发生了多次大的停电事故，因而促使西方和工业界进一步加快超导电力技术的研究步伐。

1999年，美国开始了S PI（Superconductivity Partnership Initiative）研究计划，开展了如超导电机、超导电缆、超导变压器、超导限流器、超导磁悬浮飞轮储能等项目的研究，在“美国电网2030”计划中，提出了采用超导电力技术建设骨干电网等建议，美国还在其海军舰船先进电力系统计划中列入了超导推进电机等研究项目。

日本在20世纪90年代曾实施了SuperGM等超导电力技术研究计划，并成立了国际超导技术研究中心（ISTEC），其主要电力公司及电机制造厂家均积极参与超导电力技术研究工作。

高温超导电缆在大都市电网的应用前景李红雷;林一;黄兴德【摘要】阐述了超导电力电缆的特点.分析了韩国、德国最新的超导电缆工程,以及上海宝钢示范工程.提出了超导电缆商业化运行的建议:超导电力电缆系统应大容量设计,并采用LCC模型进行经济性评估.【期刊名称】《电力与能源》【年(卷),期】2017(038)003【总页数】3页(P255-257)【关键词】高温超导电缆;电力电缆;电网【作者】李红雷;林一;黄兴德【作者单位】国网上海市电力公司电力科学研究院,上海 200437;华东电力试验研究院有限公司,上海 200437;国网上海市电力公司电力科学研究院,上海 200437;华东电力试验研究院有限公司,上海 200437;国网上海市电力公司电力科学研究院,上海 200437;华东电力试验研究院有限公司,上海 200437【正文语种】中文【中图分类】TM726.4超导电力电缆的发展经历了交/直流低温超导电缆、热绝缘交流高温超导(HTS)电缆、冷绝缘交流高温超导电缆和冷绝缘直流高温超导电缆等研发和应用阶段。

国内外相继有一些超导电缆工程投入运行。

从技术水平和应用情况看，超导电缆本体技术基本成熟，进入试验示范和商业化运行阶段。

国内有多个城市正在积极调研和选址，准备立项公里级超导电缆工程，预计几年内国内外会在公里级超导电缆的示范应用方面取得突破[1-3]。

本文介绍超导电缆的技术特点，分析国内外最新的典型工程，提出超导电缆在都市电网实现商业化运行的思路。

在1911年发现超导现象以后，人们立即希望可以用它传输电磁能量，但只是在20世纪60年代末发现了临界温度约为18K的金属互化物Nb3Sn以后，这方面的工作才真正开始。

随着临界温度高于77 K的高温超导线材的出现，高温超导电缆成为超导电缆发展的主流[4]。

高温超导电缆具有如下技术特点。

(1)容量大。

超导电缆使用无阻和高临界电流密度的高温超导线材作导体，极大的提高了电流/能量传输能力。

民用低压直流供电系统保护综述李露露;雍静;梁仕斌;田庆生;曾礼强【摘要】节能环保的低压直流供电方式在民用建筑等常规领域具有很大的应用潜能,保护与安全问题的解决是其推广的关键.相较传统交流系统而言,直流系统的保护面临着更多挑战,目前该方面的研究综述鲜见.本文尝试根据国内外已有的文献资料,从民用的角度出发,对低压直流供电系统中涉及电气安全的保护策略、短路电流计算、直流灭弧问题、电容放电问题、电击防护、末端过电流保护和负载保护的特殊要求等方面的研究现状做了一个较为全面的阐述.同时,提出了低压直流供电系统保护需要进一步解决的问题.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2015(030)022【总页数】11页(P133-143)【关键词】低压直流供电系统;保护;电气安全;电击防护;短路【作者】李露露;雍静;梁仕斌;田庆生;曾礼强【作者单位】输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400030;输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400030;云南电力试验研究院(集团)有限公司昆明 650217;云南电力试验研究院(集团)有限公司昆明 650217;输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400030【正文语种】中文【中图分类】TM77近年来，一些可直接使用直流电的家电设备不断涌现，如计算机、液晶电视、变频空调和电冰箱等。

目前，这些家电都经过整流装置将交流电转化为直流电使用，由此，研究者提出了在用户末端直接采用低压直流（Low Voltage Direct Current，LVDC）供电的构想，这种供电方式不仅能减少电能变换环节，降低系统电能损耗，还能消除其中的谐波污染，提高电能质量[1]。

事实上，早在1997年，荷兰能源研究中心（ECN）就提出了在住宅中采用直流供电技术的实施方案，国际能源机构（IEA）、美国电力研究会（EPRI）都对民用建筑实施直流供电的技术给予高度关注。

上海交大首创国内百米级第二代高超导带材上海交大首创国内百米级第二代高超导带材历时3年攻克世界难题刷新中国梦想上海交大首创国内百米级第二代高超导带材现有的电网传输系统在传输过程损耗约8,-10,，如果采用第二代高超导电缆来传输，可以达到几乎零损耗，极大提高了节能效果。

今天，上海交通大学宣布，由理系李贻杰教授领导的科研团队历时3年，采用独特的技术路线，首创了国内百米级第二代高超导带材，实现了国内超导带材领域的新突破。

创下“百米”纪录有人会想，不就是“百米”吗,有那么难吗,真的难～据李贻杰教授介绍，在国内外，能研制第二代高超导带材的单位本身为数不多，而能动态连续制备百米以上第二代高超导带材的科研单位目前在国内只有上海交通大学。

在国际上，自从2004年以来，美国、日本和德国的研发机构先后研制成功了长度超过100米且能够传输100安培以上超导电流的第二代高超导带材。

“现在我们自主研发出百米级高超导带材，使中国在国际上也跻身该技术领域先进行列”，李贻杰教授说。

从目前国际上进展情况来看，已处于大规模市场化应用的边缘，所以，在十二五期间，我国大力介入该领域的产业化研发项目，恰逢其时。

另外，第二代高超导带材中的超导层属稀土氧化物系列，就原材料而言，我国具有资源优势。

开展第二代高超导带材的研制可将我国的资源优势转化为技术优势，以免再次落入出口初级粉料而进口高端产品的不利局面。

2008年底李贻杰教授科研团队承担了科技部百米级第二代高超导带材863重点项目研发任务。

在总投入科研经费低于美、日、德等国的情况下，通过吸取国外研发成功经验与失败教训，优化研发路线，从而节省了宝贵的科研经费和时间。

从2008年论证到2009年1月开始实施，再到研发成功，历时3年，终于研发成功100米量级的第二代高超导带材制备工艺，而美、日、德等国研发成功百米量级工艺，都用了近十年的时间。

有产品，更要有好的性能才行，高超导带材能否大规模应用主要取决于性价比。

在供电系统中零损耗深度限流装置的应用摘要：本文结合在供配电系统中新技术零损耗深度限流装置的开发应用，以某变电站1号主变35kV侧配置安装零损耗深度限流装置为例，对新技术装置安装前与安装后的运行状态技术数据、新技术装置工作原理、主变高低压侧绕组受大电流冲击状态、所取得的优良成果展开充分讨论。

主题词：供电系统；零损耗；深度限流；新技术；0.引言在现今供配电网系统中，根据国内外同类专利技术知识产权现状分析；通常习惯上采用串联限流电抗器来限制短路电流，以使变压器耐受短路冲击的能力和断路器遮断容量能够适应系统短路水平。

以变压器为例，变压器抗短路冲击能力差，当变电器低压侧短路时造成内部严重损坏的事故时有发生，已成为影响配电网安全运行的主要问题之一。

而在这些变压器损坏事故中，流过变压器的短路冲击电流很多已达到额定电流的4倍左右。

另外随着系统容量的增加，有些变电所母线短路电流已经接近甚至超过断路器的短路开断能力。

采取有效措施限制短路电流，是维持供配电网安全运行的必要条件。

进入新世纪以来，国内推出了大容量快速开关与限流电抗器并联的限流方案，可以解决限流电抗器带来的巨大电能损耗和对电压质量的影响等问题。

在正常运行时，大容量快速开关将限流电抗器短接，不存在能量损耗和电压降，一旦发生短路故障大容量快速开关在3ms之内将电抗器投入限流。

这种限流方法在用电企业的6～10kV配电网内获得大量应用。

但由于大容量快速开关在每次动作后都需要更换载流桥体、限流熔断器等一次性元件，这不仅增加了运行成本，也给设备的维护带来极大的不便。

近几年来国内外对超导故障限流器开发应用也有相应的进展；国内第一台10kV超导限流器曾于2005年完成挂网试验，但因投资较大，投资额达1700万元，维护成本高，于2006年退出运行。

这种限流装置的参数根本不能满足高压电网的要求，在10～35kV中压电网推广应用的可能性几乎为零。

1.新技术开发应用的优势。

采用快速真空断路器与限流电抗器并联，可以实现零损耗限流，在系统正常运行时快速真空断路器将限流电抗器短接，不存在电能损耗和电压降；当短路发生时，快速真空断路器将限流器快速投入进行限流。