日本高温超导变压器的研究现状

本高温超导变压器的研究现状巧导变巧和传巧变巧在结构设计上没有本巧的区别，只是巧沮巧导变巧的绕组材料采用了沮任系巧材，》个变皮巧的结巧也更化轻巧，其优巧性是显而见的。据美国巧估计，正迈入商品化的篼温巧导变压巧1巧可替代25年前的大部分常规变压巧。在美国，1100VA的变压推年需求巧达26亿美元，lOOVAレッ上的变压巧年需求i约l三亿ミ元。变压器的世界市巧求至少比美国市场大3倍~4巧，并且正两倍的速度飞速巧长，这具有巨大巧在篇济效益的变压巧市场，吸引了些有战巧眼光的企业和公司在这方面投入大量的人力和物力进行巧温巧导变压器的开发。在由美国能源部资助的六项巧导技术的合作项目中，有两项及到巧导变压巧。该计划的与者包括巧导带材生产、变压巧的设计和终用户等多家机构，总的技术支持和组织由田家实验室负贵。每个项目巧有具体的进巧计划，巧求在2010年完成10VA级巧型变压巧的研制，并接入电网运行。此外，由瑞±8公司和美国威斯巧里的Wa山asha合作开发的=相63VA08.7kV/V变压器，已在日内的电网中运行了年。目前关国能巧又资助0万美元，支持88公司为美国公用事业研制接近10的心的变压巧装董项目为巧四年。从设备运行条件来看，该变压巧需在20及651的温巧下工作，这温度可用目前的G?制冷机巧。

由于巧涅巧导变压巧及超导材辑制备、电力设计和制冷系巧多个专业巧，因而多家研巧化构和公司之间的合作开发成力必然的爸势由ミ国ORNLOakRidgetriorporation合作的计划于2003年开发出完全商用的30VA级的超导变压巧。为了乾证其设计思巧的可行性，该开发小组设计、造了名义上lVA的单相变皮巧，但其结巧中的绕组和铁态完全与30VA变压巧的组成致。日本九州大学、宙±电力公司和住友电力制造厂巧合研制出了巧导变压器，其设计容S为50OkVA和撕OkVA工作湿巧分巧为7化和6化初、次级绕组的电压分巧为6说和3300.从目前的研究现状看，日本在巧导变压巧方面的研究持续的时间长，取得的经验也丰亩。开发这种变压巧的主巧目的是研巧商质3和低交流损巧的变压巧绕组，同时使之在巧压下运行。

变压巧的绕组赶料巧的是巧基拓2223多芯带，带材的态巧为61，巧面形状为矩形，宽3.细叫厚0.22田化超导体比为0.284.带材的绕巧方法是变压巧性能优劣的关键因寒之。8个变压巧的绕组巧是由平行排列的带材形成的导体股组成，初、次级绕组是由股平行导体组成，并且这=巧平行排列的导体巧成力个单巧次汲绕组由两个股并联的单元组成。在平行导体中，带与带之间用玻巧纤巧带绝织，并且带与带之间相互交叉换位。每层导体换位的次数要达到5次。这样的换位方式可有巧地抑制巧场强巧的巧强，这是由于通有同向电流而在个方向上产生泣场强巧惠加造成的。换位的位是由对整个绕组中巧场分布的计算之后巧定的。8个寻体的长度达2.21.为7尽可巧地巧弱自场的巧，初、次级绕组的线曲舒是由两层导体即两个单元巧密平行排列组成。通过对线圈中磁场分布的数值计算，可估算出寻体的临界电流和交流损耗。巧值计算的结果表明，在线圈的边缘。存在相当高的与线困轴向垂直的磁场分虽，而处于该离场中的线西面数并不多。这种现复意味着可传巧的临界电流大值势必受这高场的限制；而交流损耗又是由线巧屯、部产生的平行巧场造成的。趟个绕组可分别浸于7化或661液巧中。冷却装置由巧种纤维复合材料制成，直径巧5血1巧度1.01.针对51￡和800kVA的不同容量，初、次级绕组中的电流比分别为76Ayl52A和121A/242A在上述的变压巧绕组中，可按厢交流损巧的不同形式分为两部分。巧分是处于绕组中部的线巧，该部分线围处于均匀的、平行于导体表面的逆场中；另部分是化于绕组边缘的线困，该巧分线巧受到较巧的巧场垂直分里的作用。处于绕组边缘线困的交流损耗密度远远大于绕组中部线巧。但是，总的交流损耗是由线巧的体积童巧中部线固的数定的。因此，总的交流巧耗可用化界态模型加《计算。在该模型中可将绕组想象成截面载流均匀的、由=根平行导体组成且无限长的煤线管。对于800kVA容虽、工作温度66K的变压巧，计算出交流损耗为74W，仅占变压巧功损失的O三ㄇ。

巧传统变压巧样，使巧导变压巧在7化温度、空载短巧和承载条件下运行，试结果表明，变压巧达到了设计性巧，巧率达99.3.为了使变压巧绕组在661温巧下工作，真空巧必须巧挥发的巧气抽出，形成强制对流换热。抽速妄达到说L成。在此条件下，让变巧器的次级绕组空载且短巧，当初级的大励电流达121.6八时，初级电压为6600变压巧容达到8001￥。

交流损耗的巧是在次级绕组上接入个非感应的分流装《，由此装5中读出变化的电压值。从捆出的交流损巧可看出，实测值与理论值基本致。当励巧线围中通有大电流时，由于在与导体平行面上的酱场分布不均，会产生附加的交流损耗，从而与理论计巧值相比较出现偏差。若巧场分布均匀，则交流损耗值较低，符合理论计巧。变压巧绕组所产生的热量使其难在66及温度下稳定工作。但是，经彻巧，当变库器容a为800kVA时，若充分降低铁损，效率仍可达99.4.实际上，目前赶导变压巧中所使用的扭2223带材并没有利用多芯线的恃点。这是由于没有对带材加扭绞而在态丝之间产生电磁巧合，从而加了交流损耗。尽管可使导体按定的方式排列来尽可能地降低交流损巧，但对多态带材的临界电流特性、交流损巧和带材机械强巧的进步研究和其性能改答将是下步研究的重要步巧。

与传统变压巧样，巧沮巧导变压巧也存在由于电网波动造成的电压和电流的严重过载现象，对这种现象的研巧是关系到巧导变压巧实用化的关键步巧。因此，九州大学的研究小组设计了验证型的离压巧导变压巧。初、次级电压分别是22kV和6.9kV.制作绕组的带材是1合金为基的巧2223巧材，四巧平行导体绕制成64，共巧位7次。用温巧传感巧和应力应变传感器化巧绕组线曲在过流巧况下的温度和在电邝力作用下导体的变形情巧。巧果表明，由于过巧而造成的温度不巧过100氏过流持续时间不巧过0.玄。由该巧试结果巧算，过载电流可达到工作电流的10巧左右。按巧计划，巧导变压巧于2000年巧并入九州电力公司的电巧进行试运行。

压巧为例，在其设计过程中必须充分考虑交流损巧和巧。这两者分别占总巧量巧耗的15和20.为了尽可能巧低这两者的巧，在变压巧的设计和结构上巧必须对此加充分的考麽，这巧到巧导变压巧自身生命周期的巧用。与传巧变压器相比，巧导变压巧的生命周期内巧用是由建造费用和保持维护巧用组成。其中保持维护巧用相当于年均能量巧失巧和维护巧之和，还包括制冷系统的能耗。巧导变压巧的初巧建造巧用与传巧变压巧相比为么6倍，在此巧况下，如呆传巧变巧的加氧能巧耗为11比，空巧量损巧为1化，巧导变压器与传统变皮巧的设备运行车达到70，那末目前的巧导变达器巧运行22年其巧用才低于传巧变压巧较先进的超导变压巧也巧在运行11年后其运行成本才可低于传统变压巧。其实，超导变皮巧离昂的初期建造成本主要是由巧导材巧和制冷保湿系统造成的。

巧若技术的进步，这两者费用的降低巧会极大地促进超导变巧实用化的进展。

巧瓷作为人体硬组织替代材料，具有很多优点。巧瓷在人体内不会受到巧异，生物相容椎和化学性质洽定，耐麻蚀、不老化，有的还具有优良的生物活性。因此生物巧瓷在化床上的应用非常广泛，仅在人体硬组织替代方面，巧被用作关节、巧关节、人适牙根，中耳听骨1及其它骨损伤的修复材料。

巧据生物材料在人体内与组织的相互作用，生物巧可分为=种：生巧》巧桂入体内后与周围组织之间形成巧维包巧，如巧化巧瓷。

生物活柱巧资植入体内后材巧能与周围々组织形成牢固的化学键结合骨性结合，如生物活性玻璃巧、深基诞灰石等。

生巧可巧解吸收巧植人体内后会逐渐巧、吸收，巧新生姐织代替，如巧酸巧等。

1巧化巧瓷生物医用巧化括》瓷由巧纯数。9义晶粒小而均匀平均粒径71的巧化括巧瓷具有优良的世能。研究表明，这种氧化巧瓷具有巧系数小、耐磨损、抗疲劳、巧蚀等特性，而且生物相容性很好，在生理环巧中十分稳定。对承受负载的巧化括陶瓷已有拉0标准，详。

1化生巧0保准巧化倍反0惊准巧化宙度6片山晶粒尺寸度度0