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耐克森的公司技術副總裁,Jean-Maxime Saugrain,解釋了德國的載流容量的公關

公用事業服務世界各地城市地區面臨著許多不同的挑戰帶來的不斷增加的負荷增長,增加新的分布式和經常不穩定的發電資源,對提高可靠性的需求和服務的連續性。

需要大量投資在城市橡套電纜電網更新項目很認可。然而有大量耐藥性從計劃管理部門,和他們所服務的公眾,授予的權利方式安裝新的架空線路地下電纜或其他高壓設備。因此,努力開發創新技術,可以增加電力基礎設施的能力和靈活性。

高溫超導電纜

的技術,提供了應對這些挑戰的最大承諾可能是高容量、地下高溫超導橡套電纜(高溫超導)。這個世紀,一些高溫超導電纜設計開發并演示了利用高溫超導材料的更高的功率密度與銅導線。此外,因為他們是積極冷卻和熱獨立于周圍的環境中,他們可以適應更緊湊裝置比傳統的基礎設施,沒有關心間距或特殊回填材料,確保熱耗散。他們也消除EMF的擔憂。

高溫超導電纜的潛在的高效傳輸大量電力意味著,它們常被視為一個可能的替代傳統的高壓電纜作為輸電網的支柱,攜帶電力遠距離。這可能是可行的也許在未來5 - 10年。然而,耐克森的觀點,高溫超導電纜將是最直接影響在短的長度(從幾百米到幾公里),攜帶大量的電力通過領域空間和訪問。

例如,在建筑物密集的城市公用事業變得越來越難以獲得的權利方式安裝新的架空線路或地下電纜需要滿足不斷增長的電力需求。當操作在同一電壓、高溫超導電纜可以攜帶5 - 10倍的力量之間傳統的電纜。所以只是重穿進現有基礎設施與超導體可以解決這些瓶頸,大大加強電網供應耗電的城市居民。

高溫超導電纜的契約性質還可以幫助時如河流穿越障礙。所以定向鉆井或構建一個專用的橡套電纜隧道,高溫超導電纜可以由現有的結構,如橋梁隧道或服務。

什么是高溫超導?

超導體材料,不表現出任何歐姆電阻低于某個臨界溫度。自1911年以來,這種現象已經知道,觀察到現在所謂LTS(低溫超導)材料,因為他們是與液態氦冷卻在-269°C。

在1980年代末,超導體的新家庭,高溫超導材料的發現。他們獲得超導性能更高的“臨界溫度”,尤其是他們成為超導-180°C,一個溫度范圍內,可以通過使用液態氮,一種廉價、豐富、環境友好的冷卻液。基于高溫超導材料是銅氧化層的陶瓷。

高壓電纜基礎設施

現有的概念重新喂料高壓基礎設施已成功了世界上第一個高溫超導輸電電纜系統在一個商業電網,充滿活力在2008年4月在霍爾布魯克變電站在長島,紐約,美國。

長島電力管理局(脂肪酶)項目是一個超導伙伴關系倡議(SPI)在美國能源部(DOE)和行業提供一個現實生活中的示范應用的高溫超導電纜在電力業務傳輸系統。能源部的資助項目大約一半的成本,將高溫超導電纜視為現代電力高速公路的核心組成部分,一個是免費的瓶頸和可以容易地傳輸能量給客戶遠程生成網站,比如風力發電場。

600米的電纜系統——當時世界上最長的超導電纜——包括三個階段與脂肪酶網格通過六個戶外終端(3兩端)。由法國耐克森公司是設計、制造和安裝,利用高溫超導電線由美國超導公司的主承包商脂肪酶高溫超導電纜項目。液氮制冷系統由液化空氣集團制造和安裝。三長600米的真空絕緣低溫恒溫器從法國耐克森公司提供高質量的熱復合物,保持電纜芯在低溫溫度。

脂肪酶是第三個我們部署一個高溫超導電力電纜系統。脂肪酶電纜是第一個138千伏輸電電壓的操作——兩次之前的最高電壓通過任何高溫超導安裝。這是設計用于攜帶2400,導致574 MVA power-carrying總量的能力——足以為300000個家庭提供電力。有線電視系統設計承受51 kA rms 12線故障電流周期。

脂肪酶項目已經進入了第二階段,重點是更換一個現有的電纜階段用一個新的階段基于第二代(2 g)高溫超導磁帶。這些磁帶被設計成顯著低于第一代高溫超導導體用于最初的項目,并很可能導致一個更具成本效益的電纜系統。

現有的脂肪酶電纜系統剛剛超過600米的長度,因為這是最長的單一高溫超導電纜的長度,可以后臺打印容易交付網站,并決定在最初的階段,以避免電纜接頭的復雜性。

然而,電纜接頭至關重要時創建長許多公里的高溫超導電纜連接。所以這第二階段還將包括一個合適的電纜接頭的開發和示范的建設長鏈接,并使高溫超導電纜被修復。

從高壓到MV -一個更聰明的使用高溫超導

而脂肪酶的成功計劃被證明是在高壓高溫超導的能力計劃,可能會有一個更聰明的辦法使用超導體。是攜帶相同的權力作為一個傳統的有線電視系統,但從高壓降低工作電壓(高壓)中壓(MV)。較小的空間所需電纜可以騰出空間分布公司開發簡單的網絡,并減少所需的土地。它還允許更小、不那么突出的變電站,研究表明,在一個典型的城市網絡變壓器的數量可能會減少40%。這些因素都開始高溫超導的金融資產支持。

橡套電纜載流容量的項目

2013年,MV的概念在實踐中測試在載流容量的項目在魯爾區城市埃森,耐克森德國,與德國合作效用RWE和卡爾斯魯厄理工學院的(設備),將安裝一個1公里的地下高溫超導電纜操作10 kV - RWE通常的110千伏輸電電壓的十分之一。

1公里之間的聯系兩個變壓器站將標志著世界上最長的超導電纜安裝,三相,同心10千伏電纜用于操作當前2.3 kA和傳輸容量40 MW。作為這個項目的一部分,工具將分析合適的超導和絕緣材料。這個安裝也將成為第一個將超導電纜的電阻超導故障電流限制器(限流)過載保護。拓撲結構將由法國耐克森公司生產的專業在Huerth超導體工廠,德國。

高溫超導電纜特性三個同心絕緣元素由鈣鍶鉍銅氧化物(BSCCO),冷卻到68 k(-205°C)使用液態氮,流向一個方向通過電纜的中心,回到外面再冷卻。這種設計被選為最material-efficient——因此最劃算——使用相對昂貴的超導材料。

同心排列也不需要三個獨立的電纜(與傳統的交流輸電系統),和抵消了電纜的磁場。泵的主要工程的挑戰是兩到三升的液態氮每米的電纜,特別是當需要小心管理的熱交換可以發生在中央和外同軸電纜之間。

一個新維度在城市網絡

載流容量項目可能預示著一個全新的維度在市中心網絡的重組。成功完成后兩年的現場試驗,它應該可以安裝10千伏超導鏈接在埃森的骨干大部分分銷網絡,以減少依賴高壓裝置。在中期內,這將導致更大的效率以及降低運營和維護成本,同時減少土地使用。拆除大量的110/10 kV變壓器站將有助于在市中心地區騰出寶貴的空間。

由于獨特的自然和野心的載流容量,支持的項目是能源研究德國聯邦經濟和技術部(BMWi)。

橡套電纜經濟效率

電纜的載流容量的過程中安裝projectThe載流容量項目之前是一個詳細的研究,許多研究機構,裝備的領導下,與耐克森和RWE分析超導的解決方案的技術可行性和經濟效率在中壓水平。這項研究顯示,超導電纜是唯一合理的替代高壓電纜在城市網絡和他們的使用意味著資源和土地集約變壓器站可以拆除。例如,可能被淘汰的設備從一個典型的城市網絡下這個新MV的概念包括:

12.1公里的110千伏電纜系統

12 x 110千伏電纜開關設備

5 x 40 MVA,110/10 kV變壓器

5倍110千伏變壓器開關裝置

5 x 10 kV變壓器開關設備

將所需的新設備

23.4公里的10 kV高溫超導電纜系統
16 x 10千伏電纜開關設備

3 x 10千伏總線聯系


雖然傳統的銅或鋁MV電纜也可以在市中心用來傳輸高功率,這種解決方案的成本效率更高的歐姆損失抵消了。

此外,傳統的MV電纜在埃森并不可行,因為他們需要更多的路由空間:代替單10千伏超導電纜,五個銅電纜需要并行了——基本上不可能完成的任務考慮到有限的空間在城市街道上。

開發階段完成

載流容量的關鍵階段的移交項目于2013年3月達到高溫超導電纜系統的測試證書,標志著為期18個月的開發階段的完成。

耐克森高壓實驗室的漢諾威植物對高溫超導電纜的原型進行了雷電沖擊電壓測試約7倍額定電壓,以及連續加載在工作電壓的3倍。

在測試過程中,系統連接關節和特別發達,緊湊的橡套電纜終端也測試了。這些終端將用于創建從低溫超導系統過渡到傳統的網絡。

成功的測試原型后,生產的10 kV高溫超導系統現在開始。

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