世界超导故障电流限流器计划概览 超导限流器 林良真

超导故障电流限流器是新型电力设备,依赖于超导体的特殊性质进行故障电流限制,没有传统的等价物。在世界范围内,主要研究国家和地区为美国、日本、中国、韩国、欧盟等。
美国的超导项目大多都是在DOE的支持与资助下开展的。自1988年竞争力法案(Public Law100-697)通过从国家层面支持开展超导电力计划后,美国不断摸索超导电力研发模式,1993提出SPI,希望高校、企业、研究机构、政府协同合作,最终确定为企业-政府各负担50%研发费用,高校、重点实验室提供技术支持的模式。2001年后,SPI项目一般研发周期3-4年。2003年,要求SPI每年必须进行年度评审。美国在SPI框架下的超导故障电流限流器的研究主要有:1.Lockheed Martin 领导的SFCL项目这是第一期SPI的成果,研制成功的SFCL额定值为2.4kV/80A,桥路型,能将电流从2.2kA限制到1.11kA。2.GA领导的SFCL项目早期SPI项目,GeneralAtomics领导研制了15kV/1.2kA限流器,可将20kA电流限制到4kA。1999年完成了研发工作,2002年完成了系统测试。项目投资980万美元。3.2007年DOE新批准的4个SFCL项目3.1Zenergy领导的138kV输电级电感式限流器。技术路线为饱和电抗器式。参与单位有LANL,AEP,SCE等。3.2Superpower领导的138kV输电级电阻式限流器。参与单位有SEI,EPRI,LANL,AEP,ORNL等。3.3AMSC领导的138kV输电级混合式电阻型限流器。参与单位有siemens,nexans,LANL等。3.4 EPRI领导的非超导固态限流器。
日本主要是NEDO和METI支持国内的超导研究。模式和美国类似,不过资金更多的依赖政府。日本的限流器项目主要有:1.FY2000-2004支持了两个电阻型限流器,6.6kV/100A和200V/1kA。2.FY2006-2007开始考虑基于YBCO的限流器研究,FY2008起研发6.6kV/600A限流器。3.FY1998起,日本就开始探索限流器型超导变压器。超导材料也是经历了低温-BSCCO-YBCO的尝试。
欧洲在限流器研究上有所作为。主要的工程项目为:1.ECCOFLOW SFCL项目欧盟资助2696365欧元,总预算4637451欧元,开发YBCO超 导限流器。2010.1-2013.12共四年。Nexans负责项目协调。基本指标24kV/1kA,三相电阻型。2.CULT10/CULT110 SFCL项目德国资助的限流器项目。CULT10设计电压15kV,电阻型,使用BSCCO2212超导材料,由Nexans制造。2005年,Nexans继续领导CULT110。3.ENSYSTROB SFCL项目2009年9月,德国资助130万欧元开发限流器。KIT,Nexans等参与了该项目。2011年9月,安装在了Boxberg发电厂。4.ASL SFCL项目ASL分别从Zenergy和Nexans购买了多台超导限流器,安装于英国的电网。5. Augsburg SFCL 项目BEST主持开发感应式屏蔽超导故障电流限流器。预计2013年可完成。6. Rolls-Royce SFCL项目2007年启动了一个超导限流器项目,使用MgB2材料,电阻式。7.Italy SFCL项目ERSE spA试验了一台中压限流器。CESI RicercaspA开展了MgB2限流器研究。
韩国在超导领域参与度也很高,限流器的研究主要有:1.Hyundai 项目13.2kV/630A,使用YBCO。2.KEPRI项目22.9kV/630A,LS负责。
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中国。中国的限流器研究也很给力。主要有:1.电工所研制的10.5kV/1.5kA的三相桥路型限流器。2.英纳的35kV/90MVA的饱和式限流器。和Zenergy装于SCE的限流器几乎是一样的。国内的资料很多,不需赘述。
其他国家和地区。除了以上各个主要国家外,还有一些国家和地区开展了超导限流器的研究。比如1.巴西在CPFL和FAPESP的支持下,使用AMSC的YBCO带子做了低电压限流实验。2.以色列成立了GridON公司,专门做小限流器。
对于超导限流器,现在各国、各单位的研究历史和未来看法有很大的不同。早期的限流器研究中心在欧洲,美国当时主要关注的是超导电缆。现在的重心在美国,因为美国已经在电缆领域取得了重要成果。Nexans的电阻型限流器已经非常成熟,基本上已经商业化。目前已经成交了几笔交易了。Zenergy却退出了超导限流器的研究领域。有可能对行业信心产生一定的冲击。DOE在2007支持了4个限流器项目,资金丰厚,可看出美国政府的观点。同时支持了一个非超导项目,可见在美国内部技术路线上也存在不同观点。
====几点疑问====甲、大量资料引述西门子和ABB早期研究成果(如下),个人调研表明,均未找到相关文献报道。1.ABB:10.5kV/70A,三相磁屏蔽型,Bi2212材料,1996研成。1997年装于Lontsch变电站。2.ABB:8kV/800A,电阻型,Bi2212材料,2002研成。在Baden实验。3.西门子:0.77kV/135A,电阻型,YBCO材料,1999年研成。
乙、挂网的限流器究竟有几台?ASL买了4台都装在了英国的电网,中国有2台在网,欧洲有几台在网。具体数目不详,却不止经常见到的4台。


  

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