CN101447325A - 一种高温超导高压变压器及其应用 - Google Patents
一种高温超导高压变压器及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101447325A CN101447325A CNA200710050630XA CN200710050630A CN101447325A CN 101447325 A CN101447325 A CN 101447325A CN A200710050630X A CNA200710050630X A CN A200710050630XA CN 200710050630 A CN200710050630 A CN 200710050630A CN 101447325 A CN101447325 A CN 101447325A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- coil
- temperature superconductor
- low
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高温超导高压变压器及其作为低电流高压电源的应用。所述高温超导高压变压器，包括铁心、初级线圈和次级线圈，初级线圈通过电流引线与外部电源相连，次级线圈通过高压输出端口输出高压电；初级线圈由复合高温超导导线或高温超导初始带材绕制，是大电流低电阻损耗线圈，次级线圈采用传统高压线圈技术绕制；初级线圈置于低温容器中，利用制冷液或制冷机冷却。与现有技术相比，本发明不仅初级电流容量大、需求工作电压低、损耗低、次级能够在低电流的情况下高效地输出更高的高压，而且体积小、成本低、制备可行、操作简便、易维护、实用性好；并可作为一种具有普遍应用意义的低电流高压电源，应用于任何需要高电压低电流的场合。
Description
技术领域
本发明属于变压器技术领域，特别涉及一种高温超导高压变压器，及其作为低电流高压电源的应用。
背景技术
由于利用传统铜质导线绕制的变压器线圈具有较高的内阻，电流传导密度低，导致了当高压变压器的次级线圈需要产生非常高的输出电压时，其初级线圈功耗大，且所需输入电压较高，不能在容易实现的低输入电压条件下工作，且功耗大，因此实际运行不方便且成本高。随着高温超导材料及其相应技术的发展，制作高温超导大电流低电阻损耗线圈已可实现。利用高温超导技术，可以设计制作高压或超高压变压器，使其供电电源电压和功率降低，以及变压器自身损耗降低。
公开号为CN1787131A，名为“超导变压器”的发明专利，公开了一种包括有铁心、超导线圈和低温容器的超导变压器。但该专利技术中的初级线圈和次级线圈均采用需要冷却的高温超导体，为电力(电网)应用型，其线圈绕制圈数相对较少，且由于其结构特点，无法在低输入电压条件下得到非常高的输出电压，而不能用以作为专用于产生高压的变压器。
发明内容
本发明的目的就是针对现有传统变压器和超导变压器技术的不足，提供一种利用复合高温超导导线绕制大电流初级线圈、使得需求工作电压降低、损耗降低、能够输出低电流的高压或超高压的高温超导高压变压器，以及将制得的高温超导高压变压器作为一种具有普遍应用意义的低电流高压电源，应用于任何需要高电压低电流的场合。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种高温超导高压变压器，包括铁心、初级线圈和次级线圈，初级线圈通过大电流引线与外部电源相连，次级线圈通过高压输出端口输出高压电；初级线圈由复合高温超导导线或高温超导初始带材绕制，是大电流低电阻损耗线圈，次级线圈采用传统高压线圈技术绕制；初级线圈置于低温容器中，利用制冷液或制冷机(4K-室温范围温度可控)冷却。制冷机冷却采用传导制冷工作模式，制冷液冷却采用简便浸泡方案。
由于初级线圈采用了复合高温超导导线或高温超导初始带材，与绕制线圈的传统铜导线相比，传导电流密度大大提高，可大大减少初级线圈的圈数和体积，同时减少了初级线圈的电阻损耗，即I2R≈0，效率提高；由于提高传导电流密度和减小电阻损耗，降低了对供电电源电压的要求，因而所述高温超导高压变压器正常工作的技术要求更易实现，实用性更好。次级线圈仍然采用有多圈特点的传统高压线圈技术而非复合高温超导导线绕制，次级线圈圈数较多，易产生低电流的高压或超高压输出。又由于初级线圈的电流密度大大提高，获得相同功率和输出电压所需的初级线圈圈数大大减少，进而使得次级线圈的圈数相对于非超导变压器的次级线圈圈数而言大大减少，导致次级线圈的内耗降低，并减少次级线圈的回路电阻，大大提高所述高温超导高压变压器的性能和使用效果。
所述复合高温超导导线可以是利用填充封灌强化工艺或附加保护套强化工艺等，将高温超导多带材强化基体与高温超导复合导线外保护套连接复合而成，高温超导多带材强化基体上通过高温超导带材强化基带复合有高温超导初始带材。所述高温超导初始带材可以是含有金属包套结构的多芯或单芯高温超导导线，或基于镀膜高温超导导线工艺制备的高温超导导线，或MgB2金属包套超导导线等。所述含有金属包套结构的多芯高温超导导线可以是(Bi，Pb)2Sr2Ca2Cu3O10+x多芯高温超导导线，或(Bi，Pb)2Sr2Ca1Cu2O8-x多芯高温超导导线等；所述含有金属包套结构的单芯高温超导导线可以是(Bi，Pb)2Sr2Ca2Cu3O10+x单芯高温超导导线，或(Bi，Pb)2Sr2Ca1Cu2O8-x单芯高温超导导线等；所述基于镀膜高温超导导线工艺制备的高温超导导线可以是Y1Ba2Cu3O7-x镀膜导线等；所述MgB2金属包套超导导线可以是MgB2多芯金属包套超导导线，或MgB2单芯金属包套超导导线等。
所述复合高温超导导线和高温超导初始带材，在77K的工作温度下，临界工程电流密度Je比传统铜导线高1-2个数量级，达到104A/cm2。几种可供实际选用的高温超导初始带材：(1)利用粉末装管技术制备的(Bi，Pb)2Sr2Ca2Cu3O10+x(Tc～110K)或(Bi，Pb)2Sr2Ca1Cu2O8-x(Tc～85K)金属包套高温超导导线，也即Bi(Pb)SrCaCuO(Bi-2223/Ag或Bi-2212/Ag)铋系套银导线。其基本产品导线结构为单芯或多芯带状导线(通常截面如～3mm×0.3mm)。多芯导线具有更好的实用特性，在77K液氮温度下已具有很高的临界工程电流密度Je～104A/cm2，已达到了实用化的水平。(2)钇系镀膜高温超导导线—Y-123/基体，即Y1Ba2Cu3O7-x(Tc～92K)镀膜导线。其主要制备工艺如下。基带及织构化衬底的制备方法为：离子束辅助沉积(Ion Beam-Assisted Deposition，IBAD)，轧制辅助双轴织构(Rolling-Assisted Biaxially Textured Substrate，RABiTS)，倾斜基板沉积法(InclinedSubstrate Deposition，ISD)和织构化银或银合金基板等。在基带衬底上的隔离层上或在辊轧辅助双轴织构衬底(Ni)上进行超导镀膜或涂层形成超导导线，借助物理或化学制膜方法如PLD、PLA、IBS、MS、EBV、TCE、MOCVD、MOD、CVD、CSD、VSD、SP、和Sol-Gel等，完成所述钇系Y-123/基体镀膜或涂层导线的制备。这类导线具有比(1)更高的临界电流密度，Je～105A/cm2-77K。(3)二硼化镁金属包套超导导线—MgB2(Tc～39K)。这种导线的运行需要较低的温度，如采用致冷机工作模式，或利用液氢冷却方案，或利用液氖冷却方案，或利用液氦冷却方案。
所述复合高温超导导线，可以是上述高温超导初始带材，也可以是它们的组合，与多种金属或合金材料组成的不同基体，按多种不同的结构，复合构成的具有更高工作电流、更好机械特性、更好保护和更好稳定性的实用高温超导导线。具体可以是：在高温超导复合导线外保护套的槽内置有若干高温超导多带材强化基体，在每一个高温超导多带材强化基体上复合有若干高温超导带材强化基带，在每一个高温超导带材强化基带上复合有一高温超导初始带材，然后将固化填充物利用填充封灌强化工艺，如利用低熔点焊锡等良导体材料对高温超导复合导线外保护套上置有若干高温超导多带材强化基体的槽内进行封灌保护强化和固化，制得复合高温超导导线；或在高温超导多带材强化基体上复合有若干高温超导带材强化基带，在每一个高温超导带材强化基带上复合有一高温超导初始带材，然后利用附加保护套强化工艺，将高温超导复合导线外保护套与加厚的高温超导多带材强化基体卡接，制得复合高温超导导线；等等。其中，高温超导带材强化基带、高温超导多带材强化基体、高温超导复合导线外保护套均可采用金属材质，可以是钢、铜、铜合金、银、银合金、铝等。所述高温超导复合导线外保护套具有机械保护功能和失超分流的旁路功能。
利用高温超导导线绕制的大电流初级线圈可以是螺线管式线圈，或单饼式线圈，或超导连接双饼式线圈，或单饼式线圈与单饼式线圈串联组合而成的复合饼式线圈，或单饼式线圈与超导连接双饼式线圈串联组合而成的复合饼式线圈，或超导连接双饼式线圈与超导连接双饼式线圈串联组合而成的复合饼式线圈，或螺线管式线圈与单饼式线圈串联组合而成的复合饼式线圈，或螺线管式线圈与超导连接双饼式线圈串联组合而成的复合饼式线圈，或螺线管式线圈与超导连接双饼式线圈串联再与单饼式线圈串联组合而成的复合饼式线圈。所述超导连接双饼式线圈是利用已绝缘处理的复合高温超导导线或高温超导初始带材，以中点为对称点，在不折断复合高温超导导线或高温超导初始带材、和不破坏复合高温超导导线或高温超导初始带材超导性的条件下，复合高温超导导线或高温超导初始带材的两段分别沿着线圈骨架的径向互为反向缠绕，形成等效于两个单饼式线圈串联的双饼式线圈，且两饼间具有绝缘层。所述超导连接双饼式线圈相对于单饼式线圈的优点为，由于两饼之间为复合高温超导导线或高温超导初始带材无间断连接，所以比两个单饼式线圈之间的普通常导连接减小了电阻和热效应，进而减少了多单元组合连接中的电阻接点和总的接点发热量。
所述大电流引线是大电流低损耗引线，可以是传统材料的大电流引线，或利用绝缘带包裹卷绕复合高温超导导线或高温超导初始带材制备，或由高温超导块形材料制备等等，然后用环氧树脂进行固化和保护处理。所述绝缘带可以是开普顿薄膜带或玻璃纤维带等；所述高温超导块形材料可以是Bi-2223，或Bi-2212，或Y-123，或MgB2等。通过在高温超导材料制备工艺中加入高压(等静压)和烧结工艺方法，使制得的所述高温超导块形材料与常导接头(如金属片，可以是银或银合金等)之间形成坚固有效的连接。
所述低温容器可以是玻璃钢高真空夹层杜瓦低温箱，或内置绝热层(如泡沫材料等)外有强化壳的非真空非金属低温筒等。所述制冷液可以是液氮、或液氢、或液氖、或液氩、或液氧、或液氦、或液化空气等。当所述高温超导初始带材是MgB2金属包套超导导线时，所述制冷液为液氢、或液氖、或液氦。对于如50赫兹的低频应用，所述铁心可以是通常的硅钢片铁心，或电工钢带，或非晶合金，或坡膜合金等；而对于高频应用，所述铁心可以是通常的铁氧体铁心等。
所述高温超导高压变压器属于低电流高电压型电源变压器，主要应用于产生高压或超高压，作为一种普遍适用的低电流高压电源适用于任何需要低电流和高电压的场合，可应用于高压绝缘测试实验系统或高压放电实验系统等。所述高温超导高压变压器只是通过在初级线圈上引入高温超导体，其次级线圈仍采用传统导线的有多圈特点的高压绕组，初级线圈只要很少几圈高温超导绕组，为一种具有实用性的新型低电流高压变压器。与通常电力变压器的属性不同，本发明的高温超导高压变压器是用于产生低电流性质的高输出电压，属于高压电源变压器，不是用于电力传输系统的电力变压器。本发明的高温超导高压变压器的次级线圈由于是低电流高电压的情况，由于高温超导导线特征和绝缘等问题，不宜采用高温超导导线绕制。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：利用复合高温超导导线或高温超导初始带材绕制大电流初级线圈而制得的高温超导高压变压器，不仅初级电流容量大、需求工作电压低、损耗低、能够输出低电流的高压或超高压，同时由于引入高温超导初级线圈使得次级线圈的回路电阻和内耗降低，而且体积小、成本低、制备可行、操作简便、易维护、实用性好；可将制得的高温超导高压变压器作为一种具有普遍应用意义的低电流高压电源，应用于任何需要高电压低电流的场合。
附图说明
图1是采用制冷液冷却的高温超导高压变压器的结构示意图。
图2是采用制冷机冷却的高温超导高压变压器的结构示意图。
图3是利用填充封灌强化工艺制备的复合高温超导导线结构示意图。
图4是利用附加保护套强化工艺制备的复合高温超导导线结构示意图。
图5是初级线圈为超导连接双饼式线圈的剖面示意图。
图6是初级线圈为螺线管式线圈的剖面示意图。
图7是利用绝缘带包裹卷绕高温超导初始带材制备的大电流引线的俯视图和制备示意图。
图8是由高温超导块形材料制备的大电流引线与常导接头连接方式的示意图。
图中标号如下：
1 铁心 2 初级线圈
3 次级线圈 4 低温容器
5 大电流引线 6 制冷机
7 高压输出端口 8 复合高温超导导线
9 绝缘带 10 高温超导初始带材
11 高温超导带材强化基带 12 高温超导多带材强化基体
13 高温超导复合导线外保护套 14 线圈骨架
15 制冷液 16 制冷液液面计
17 制冷液进口 18 制冷液出口
19 保险阀 20 测控线端口
21 固化填充物 22 导线槽
23 绝缘层 24 金属片
25 高温超导块形材料 26 真空抽气孔
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的优选实施例作进一步的描述。
实施例1
如图1、图3、图5、图7所示。制备100000V/0.5A/50Hz的高温超导高压变压器电源。所述高温超导高压变压器，包括铁心1、初级线圈2和次级线圈3，初级线圈2通过大电流引线5与外部电源相连，次级线圈3通过高压输出端口7输出高压电；初级线圈2由复合高温超导导线8绕制，是大电流低电阻损耗线圈，次级线圈3采用传统高压线圈技术绕制；初级线圈2置于低温容器4中，利用制冷液15冷却。所述高温超导高压变压器的具体数据如下，构成一种单相低初级电源电压的实用高压变压器。
所述高温超导高压变压器设计参数：
规格：初级工作电压0-220V，初级线圈2的圈数为10圈；次级线圈3输出100kV电压，0.5A电流；
铁心1：硅钢片铁心，长L＝2m，高H＝2m，截面0.2m×0.2m；
最大功率：50000VA(变压器效率，如选99.9％)；
磁路：铁心1在额定工作点的磁感应强度B≈1.7T，相对磁导率μr≈4000，磁场强度H＝338.2A/m；
初级线圈2电流：I1＝257.0A；
初级线圈2电压：V1＝194.6V；
次级线圈3的圈数：采用铜漆包线绕制，N2＝5139圈。
复合高温超导导线8：利用填充封灌强化工艺制备，即在高温超导复合导线外保护套13的槽内复合有两个高温超导多带材强化基体12，在每一个高温超导多带材强化基体12上复合有三个高温超导带材强化基带11，在每一个高温超导带材强化基带11上复合有一高温超导初始带材10，然后利用低熔点焊锡作为固化填充物21对高温超导复合导线外保护套13上置有若干高温超导多带材强化基体12的槽内进行封灌保护强化和固化，制得复合高温超导导线8；其中，高温超导初始带材10为(Bi，Pb)2Sr2Ca2Cu3O10+x多芯高温超导导线，高温超导带材强化基带11的材质为钢，高温超导多带材强化基体12的材质为铜，高温超导复合导线外保护套13的材质为铜合金。六根临界电流大于100A的高温超导初始带材10，与高温超导带材强化基带11、高温超导多带材强化基体12、高温超导复合导线外保护套13共同复合成实用的复合高温超导导线8，能充分保证本实施例要求的工作电流。
初级线圈2：是利用上述复合高温超导导线8制备的超导连接双饼式线圈。所述超导连接双饼式线圈是利用已绝缘处理的复合高温超导导线8，以中点为对称点，对称点部分置于导线槽22内，在不折断复合高温超导导线8和不破坏复合高温超导导线8超导性的条件下，复合高温超导导线8的两段分别沿着线圈骨架14的径向互为反向缠绕，形成等效于两个单饼式线圈串联的双饼式线圈，复合高温超导导线8之间具有绝缘层23。初级线圈2置于作为低温容器4的玻璃钢高真空夹层杜瓦低温箱中，工作于作为制冷液15的77K液氮中，低温容器4的上部开有制冷液进口17、制冷液出口18、保险阀19，低温容器4内部还设有制冷液液面计16。
大电流引线5：利用开普顿薄膜带作为绝缘带9包裹卷绕8根高温超导初始带材10制备，然后用环氧树脂进行固化和保护处理；高温超导初始带材10为(Bi，Pb)2Sr2Ca2Cu3O10+x多芯高温超导导线。
制得的所述高温超导高压变压器作为低电流高压电源应用于高压绝缘测试实验系统中。
实施例2
如图2、图4、图6、图8所示。制备500000V/0.1A/50Hz的高温超导高压变压器电源。所述高温超导高压变压器，包括铁心1、初级线圈2和次级线圈3，初级线圈2通过大电流引线5与外部电源相连，次级线圈3通过高压输出端口7输出高压电；初级线圈2由复合高温超导导线8绕制，是大电流低电阻损耗线圈，次级线圈3采用传统高压线圈技术绕制；初级线圈2置于低温容器4中，利用制冷机6冷却。所述高温超导高压变压器的具体数据如下，构成一种单相实用高压变压器。
所述高温超导高压变压器设计参数：
规格：初级工作电压0-220V，初级线圈2的圈数为10圈；次级线圈3输出500kV电压，0.1A电流；
铁心1：电工钢带，长L＝2m，高H＝2m，截面0.2m×0.2m；
最大功率：50000VA；
磁路：在额定工作点的B≈1.7T，相对磁导率μr≈4000，H＝338.2A/m；
初级线圈2电流：I1＝257.0A；
初级线圈2电压：V1＝194.6V；
次级线圈3圈数：采用高绝缘强度的纱包漆包铜导线绕制，N2＝25695圈。
复合高温超导导线8：采用附加保护套强化工艺制备，即在每一个高温超导多带材强化基体12上复合有三个高温超导带材强化基带11，在每一个高温超导带材强化基带11上复合有一高温超导初始带材10，然后利用附加保护套强化工艺，将高温超导复合导线外保护套13与两个高温超导多带材强化基体12卡接，制得复合高温超导导线8；其中，高温超导初始带材10为Y1Ba2Cu3O7-x镀膜导线，高温超导带材强化基带11的材质为银合金，高温超导多带材强化基体12的材质为铜，高温超导复合导线外保护套13的材质为铜合金。六根临界电流大于100A的高温超导初始带材10，与高温超导带材强化基带11、高温超导多带材强化基体12、高温超导复合导线外保护套13共同复合成实用的复合高温超导导线8，能充分保证本实施例要求的工作电流。
初级线圈2：是利用上述复合高温超导导线8制备的螺线管式线圈。线圈骨架14的外表面均匀分布有螺旋状的导线槽22，用于固定置于其中的复合高温超导导线8，同时也使相邻复合高温超导导线8之间绝缘；复合高温超导导线8覆盖在线圈骨架14的外表面成为高温超导层，所述高温超导层的外表设有绝缘层23。初级线圈2置于作为低温容器4的玻璃钢高真空夹层杜瓦低温箱中，低温容器4的上部开有真空抽气孔26，低温容器4的内部为真空，低温容器4上设有测控线端口20。
大电流引线5：由长条形的铋系Bi-2223作为高温超导块形材料25制备，然后用环氧树脂进行固化和保护处理。大电流引线5在高温超导材料制备过程中，采用高压和烧结工艺方法，进行常导接头金属片24与高温超导块形材料25连接，使高温超导与常导接头形成坚固有效的连接；金属片24为银片。
制得的所述高温超导高压变压器作为低电流高压电源应用于高压放电实验系统中。
实施例3
与实施例1相同的地方不再重复叙述，不同之处在于：铁心1为非晶合金。初级线圈2由高温超导初始带材10绕制。高温超导初始带材10为(Bi，Pb)2Sr2Ca2Cu3O10+x单芯高温超导导线。初级线圈2是利用上述高温超导初始带材10制备的单饼式线圈。大电流引线5是利用玻璃纤维带作为绝缘带9包裹卷绕利用填充封灌强化工艺制备的复合高温超导导线8制备。初级线圈2置于作为低温容器4的内置泡沫材料绝热层、外有强化壳的非真空非金属低温筒中，工作于作为制冷液15的87K液氩中。
实施例4
与实施例1相同的地方不再重复叙述，不同之处在于：铁心1为坡膜合金。初级线圈2由高温超导初始带材10绕制。高温超导初始带材10为(Bi，Pb)2Sr2Ca1Cu2O8-x多芯高温超导导线。初级线圈2是利用上述高温超导初始带材10制备的单饼式线圈与单饼式线圈串联组合而成的复合饼式线圈。大电流引线5由圆柱形的铋系Bi-2212作为高温超导块形材料25制备；在高温超导材料制备过程中，采用高压和烧结工艺方法，进行常导接头金属片24与高温超导块形材料25连接，金属片24为银合金片。初级线圈2工作于作为制冷液15的液化空气中。
实施例5
与实施例1相同的地方不再重复叙述，不同之处在于：铁心1为铁氧体铁心。初级线圈2由高温超导初始带材10绕制。高温超导初始带材10为MgB2多芯金属包套超导导线。初级线圈2是利用上述高温超导初始带材10制备的单饼式线圈与超导连接双饼式线圈串联组合而成的复合饼式线圈。大电流引线5由圆环形的钇系Y-123作为高温超导块形材料25制备；在高温超导材料制备过程中，采用高压和烧结工艺方法，进行常导接头金属片24与高温超导块形材料25连接，金属片24为银合金片。初级线圈2工作于作为制冷液15的20K液氢中。
实施例6
与实施例1相同的地方不再重复叙述，不同之处在于：初级线圈2由高温超导初始带材10绕制。高温超导初始带材10为MgB2单芯金属包套超导导线。初级线圈2是利用上述高温超导初始带材10制备的超导连接双饼式线圈与超导连接双饼式线圈串联组合而成的复合饼式线圈。大电流引线5由方形的MgB2作为高温超导块形材料25制备；在高温超导材料制备过程中，采用高压和烧结工艺方法，进行常导接头金属片24与高温超导块形材料25连接，金属片24为银合金片。初级线圈2工作于作为制冷液15的4K液氦中。
实施例7
与实施例1相同的地方不再重复叙述，不同之处在于：初级线圈2由高温超导初始带材10绕制。高温超导初始带材10为(Bi，Pb)2Sr2Ca1Cu2O8-x单芯高温超导导线。初级线圈2是利用上述高温超导初始带材10制备的螺线管式线圈与单饼式线圈串联组合而成的复合饼式线圈。初级线圈2工作于作为制冷液15的27K液氖中。
实施例8
与实施例1相同的地方不再重复叙述，不同之处在于：初级线圈2是螺线管式线圈与超导连接双饼式线圈串联组合而成的复合饼式线圈。初级线圈2工作于作为制冷液15的90K液氧中。
实施例9
与实施例1相同的地方不再重复叙述，不同之处在于：初级线圈2是螺线管式线圈与超导连接双饼式线圈串联再与单饼式线圈串联组合而成的复合饼式线圈。
Claims (10)
1.一种高温超导高压变压器，包括铁心(1)、初级线圈(2)和次级线圈(3)，初级线圈(2)通过大电流引线(5)与外部电源相连，次级线圈(3)通过高压输出端口(7)输出高压电，其特征在于：初级线圈(2)由复合高温超导导线(8)或高温超导初始带材(10)绕制，是大电流低电阻损耗线圈，次级线圈(3)采用传统高压线圈技术绕制；初级线圈(2)置于低温容器(4)中，利用制冷液(15)或制冷机(6)冷却。
2.根据权利要求1所述的高温超导高压变压器，其特征在于：复合高温超导导线(8)是利用填充封灌强化工艺或附加保护套强化工艺将高温超导多带材强化基体(12)与高温超导复合导线外保护套(13)连接复合而成，高温超导多带材强化基体(12)上通过高温超导带材强化基带(11)复合有高温超导初始带材(10)。
3.根据权利要求1或2所述的高温超导高压变压器，其特征在于：高温超导初始带材(10)是含有金属包套结构的多芯或单芯高温超导导线，或基于镀膜高温超导导线工艺制备的高温超导导线，或MgB2金属包套超导导线；所述含有金属包套结构的多芯高温超导导线是(Bi，Pb)2Sr2Ca2Cu3O10+x多芯高温超导导线，或(Bi，Pb)2Sr2Ca1Cu2O8-x多芯高温超导导线；所述含有金属包套结构的单芯高温超导导线是(Bi，Pb)2Sr2Ca2Cu3O10+x单芯高温超导导线，或(Bi，Pb)2Sr2Ca1Cu2O8-x单芯高温超导导线；所述基于镀膜高温超导导线工艺制备的高温超导导线是Y1Ba2Cu3O7-x镀膜导线；所述MgB2金属包套超导导线是MgB2多芯金属包套超导导线，或MgB2单芯金属包套超导导线。
4.根据权利要求1或2所述的高温超导高压变压器，其特征在于：初级线圈(2)是螺线管式线圈，或单饼式线圈，或超导连接双饼式线圈，或单饼式线圈与单饼式线圈串联组合而成的复合饼式线圈，或单饼式线圈与超导连接双饼式线圈串联组合而成的复合饼式线圈，或超导连接双饼式线圈与超导连接双饼式线圈串联组合而成的复合饼式线圈，或螺线管式线圈与单饼式线圈串联组合而成的复合饼式线圈，或螺线管式线圈与超导连接双饼式线圈串联组合而成的复合饼式线圈，或螺线管式线圈与超导连接双饼式线圈串联再与单饼式线圈串联组合而成的复合饼式线圈。
5.根据权利要求4所述的高温超导高压变压器，其特征在于：所述超导连接双饼式线圈是利用复合高温超导导线(8)或高温超导初始带材(10)，以中点为对称点，在不折断复合高温超导导线(8)或高温超导初始带材(10)、和不破坏复合高温超导导线(8)或高温超导初始带材(10)超导性的条件下，复合高温超导导线(8)或高温超导初始带材(10)的两段分别沿着线圈骨架(14)的径向互为反向缠绕，形成等效于两个单饼式线圈串联的双饼式线圈。
6.根据权利要求1或2所述的高温超导高压变压器，其特征在于：大电流引线(5)是利用绝缘带(9)包裹卷绕高温超导初始带材(10)或复合高温超导导线(8)制备，或由高温超导块形材料(25)制备，然后用环氧树脂进行固化和保护处理。
7.根据权利要求6所述的高温超导高压变压器，其特征在于：绝缘带(9)为开普顿薄膜带或玻璃纤维带；高温超导块形材料(25)是Bi-2223，或Bi-2212，或Y-123，或MgB2。
8.根据权利要求1或2所述的高温超导高压变压器，其特征在于：低温容器(4)为玻璃钢高真空夹层杜瓦低温箱，或内置绝热层外有强化壳的非真空非金属低温筒；制冷液(15)为液氮、或液氢、或液氖、或液氩、或液氧、或液氦、或液化空气。
9.根据权利要求3所述的高温超导高压变压器，其特征在于：当高温超导初始带材(10)是MgB2金属包套超导导线时，制冷液(15)为液氢、或液氖、或液氦。
10.如权利要求1或2所述的高温超导高压变压器应用于：所述高温超导高压变压器属于低电流高电压型电源变压器，作为低电流高压电源应用于高压绝缘测试实验系统或高压放电实验系统。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200710050630XA CN101447325B (zh) | 2007-11-27 | 2007-11-27 | 一种用作低电流高压电源的高温超导高压变压器及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200710050630XA CN101447325B (zh) | 2007-11-27 | 2007-11-27 | 一种用作低电流高压电源的高温超导高压变压器及其应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101447325A true CN101447325A (zh) | 2009-06-03 |
| CN101447325B CN101447325B (zh) | 2011-05-11 |
Family
ID=40742927
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200710050630XA Active CN101447325B (zh) | 2007-11-27 | 2007-11-27 | 一种用作低电流高压电源的高温超导高压变压器及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101447325B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105103247A (zh) * | 2013-02-04 | 2015-11-25 | 西门子有限公司 | 超导磁性线圈装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1087873C (zh) * | 1999-01-13 | 2002-07-17 | 西北有色金属研究院 | 高温超导体电流引线接点的制作方法 |
| CN1787121A (zh) * | 2005-10-18 | 2006-06-14 | 电子科技大学 | 复合高温超导导线、高温超导直流输电电缆和高温超导直流输电系统 |
| CN100545965C (zh) * | 2006-12-29 | 2009-09-30 | 电子科技大学 | 高温超导电感的制备方法和制得的高温超导电感及其应用 |
-
2007
- 2007-11-27 CN CN200710050630XA patent/CN101447325B/zh active Active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105103247A (zh) * | 2013-02-04 | 2015-11-25 | 西门子有限公司 | 超导磁性线圈装置 |
| CN105103247B (zh) * | 2013-02-04 | 2019-06-21 | 西门子医疗有限公司 | 超导磁性线圈装置 |
| US10365337B2 (en) | 2013-02-04 | 2019-07-30 | Siemens Healthcare Limited | Superconducting magnet coil arrangement |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101447325B (zh) | 2011-05-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sato et al. | Present status and future perspective of bismuth-based high-temperature superconducting wires realizing application systems | |
| CN101002290B (zh) | 超导电缆线 | |
| CA2560867C (en) | A system for transmitting current including magnetically decoupled superconducting conductors | |
| Chen et al. | High temperature superconductors for power applications | |
| CA2193917A1 (en) | High power superconducting cable | |
| CN101640121B (zh) | 一种紧耦合式空心高温超导电抗器 | |
| Funaki et al. | Preliminary tests of a 500 kVA-class oxide superconducting transformer cooled by subcooled nitrogen | |
| CN101004959A (zh) | 高温超导电缆的限流输电方法及其构造、应用和连接方式 | |
| CN1787121A (zh) | 复合高温超导导线、高温超导直流输电电缆和高温超导直流输电系统 | |
| Liang et al. | Design of a 380 m DC HTS power cable | |
| CN103295695B (zh) | 具有超导性三相电力传输元件的系统 | |
| CN101458989B (zh) | 用作大电流低压电源的高温超导大电流变压器及其应用 | |
| Sato | Bismuth-based oxide (BSCCO) high-temperature superconducting wires for power grid applications: Properties and fabrication | |
| CN100545965C (zh) | 高温超导电感的制备方法和制得的高温超导电感及其应用 | |
| CN106971788B (zh) | 超导石墨烯复合电缆 | |
| CN101447325B (zh) | 一种用作低电流高压电源的高温超导高压变压器及其应用 | |
| Forsyth et al. | Flexible superconducting power cables | |
| Bruzek et al. | Using superconducting DC cables to improve the efficiency of electricity transmission and distribution (T&D) networks: An overview | |
| US9640309B2 (en) | Superconducting DC reactor | |
| Kitaguchi et al. | Advances in Bi-Based High-Tc superconducting tapes and wires | |
| Ishigohka | A feasibility study on a world-wide-scale superconducting power transmission system | |
| Kiyoshi et al. | Generation of magnetic fields over 21 T in a 61 mm clear bore using low copper ratio (Nb, Ti)/sub 3/Sn conductors | |
| Kelley et al. | Application of HTS wire and cables to power transmission: State of the art and opportunities | |
| CN202691583U (zh) | 一种用于电力超导低温环境支持系统中的镀铝薄膜及低温绝热体 | |
| Sato | Present status and future perspective of high-temperature superconductors |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: CHENGDU SHUANGXING TRANSFORMER CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: UNIVERSITY OF ELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY OF CHINA Effective date: 20121205 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 610054 CHENGDU, SICHUAN PROVINCE TO: 611600 CHENGDU, SICHUAN PROVINCE |
|
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20121205 Address after: 611600 No. 78, Flying Tiger Road, Pujiang County, Sichuan, Chengdu Patentee after: Chengdu Shuangxing Transformer Co., Ltd. Address before: 610054 No. two, Jianshe North Road, Chengdu, Sichuan, four Patentee before: University of Electronic Science and Technology of China |