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耐克森的公司技术副总裁,Jean-Maxime Saugrain,解释了德国的载流容量的公关

公用事业服务世界各地城市地区面临着许多不同的挑战带来的不断增加的负荷增长,增加新的分布式和经常不稳定的发电资源,对提高可靠性的需求和服务的连续性。

需要大量投资在城市橡套电缆电网更新项目很认可。然而有大量耐药性从计划管理部门,和他们所服务的公众,授予的权利方式安装新的架空线路地下电缆或其他高压设备。因此,努力开发创新技术,可以增加电力基础设施的能力和灵活性。

高温超导电缆

的技术,提供了应对这些挑战的最大承诺可能是高容量、地下高温超导橡套电缆(高温超导)。这个世纪,一些高温超导电缆设计开发并演示了利用高温超导材料的更高的功率密度与铜导线。此外,因为他们是积极冷却和热独立于周围的环境中,他们可以适应更紧凑装置比传统的基础设施,没有关心间距或特殊回填材料,确保热耗散。他们也消除EMF的担忧。

高温超导电缆的潜在的高效传输大量电力意味着,它们常被视为一个可能的替代传统的高压电缆作为输电网的支柱,携带电力远距离。这可能是可行的也许在未来5 - 10年。然而,耐克森的观点,高温超导电缆将是最直接影响在短的长度(从几百米到几公里),携带大量的电力通过领域空间和访问。

例如,在建筑物密集的城市公用事业变得越来越难以获得的权利方式安装新的架空线路或地下电缆需要满足不断增长的电力需求。当操作在同一电压、高温超导电缆可以携带5 - 10倍的力量之间传统的电缆。所以只是重穿进现有基础设施与超导体可以解决这些瓶颈,大大加强电网供应耗电的城市居民。

高温超导电缆的契约性质还可以帮助时如河流穿越障碍。所以定向钻井或构建一个专用的橡套电缆隧道,高温超导电缆可以由现有的结构,如桥梁隧道或服务。

什么是高温超导?

超导体材料,不表现出任何欧姆电阻低于某个临界温度。自1911年以来,这种现象已经知道,观察到现在所谓LTS(低温超导)材料,因为他们是与液态氦冷却在-269°C。

在1980年代末,超导体的新家庭,高温超导材料的发现。他们获得超导性能更高的“临界温度”,尤其是他们成为超导-180°C,一个温度范围内,可以通过使用液态氮,一种廉价、丰富、环境友好的冷却液。基于高温超导材料是铜氧化层的陶瓷。

高压电缆基础设施

现有的概念重新喂料高压基础设施已成功了世界上第一个高温超导输电电缆系统在一个商业电网,充满活力在2008年4月在霍尔布鲁克变电站在长岛,纽约,美国。

长岛电力管理局(脂肪酶)项目是一个超导伙伴关系倡议(SPI)在美国能源部(DOE)和行业提供一个现实生活中的示范应用的高温超导电缆在电力业务传输系统。能源部的资助项目大约一半的成本,将高温超导电缆视为现代电力高速公路的核心组成部分,一个是免费的瓶颈和可以容易地传输能量给客户远程生成网站,比如风力发电场。

600米的电缆系统——当时世界上最长的超导电缆——包括三个阶段与脂肪酶网格通过六个户外终端(3两端)。由法国耐克森公司是设计、制造和安装,利用高温超导电线由美国超导公司的主承包商脂肪酶高温超导电缆项目。液氮制冷系统由液化空气集团制造和安装。三长600米的真空绝缘低温恒温器从法国耐克森公司提供高质量的热复合物,保持电缆芯在低温温度。

脂肪酶是第三个我们部署一个高温超导电力电缆系统。脂肪酶电缆是第一个138千伏输电电压的操作——两次之前的最高电压通过任何高温超导安装。这是设计用于携带2400,导致574 MVA power-carrying总量的能力——足以为300000个家庭提供电力。有线电视系统设计承受51 kA rms 12线故障电流周期。

脂肪酶项目已经进入了第二阶段,重点是更换一个现有的电缆阶段用一个新的阶段基于第二代(2 g)高温超导磁带。这些磁带被设计成显著低于第一代高温超导导体用于最初的项目,并很可能导致一个更具成本效益的电缆系统。

现有的脂肪酶电缆系统刚刚超过600米的长度,因为这是最长的单一高温超导电缆的长度,可以后台打印容易交付网站,并决定在最初的阶段,以避免电缆接头的复杂性。

然而,电缆接头至关重要时创建长许多公里的高温超导电缆连接。所以这第二阶段还将包括一个合适的电缆接头的开发和示范的建设长链接,并使高温超导电缆被修复。

从高压到MV -一个更聪明的使用高温超导

而脂肪酶的成功计划被证明是在高压高温超导的能力计划,可能会有一个更聪明的办法使用超导体。是携带相同的权力作为一个传统的有线电视系统,但从高压降低工作电压(高压)中压(MV)。较小的空间所需电缆可以腾出空间分布公司开发简单的网络,并减少所需的土地。它还允许更小、不那么突出的变电站,研究表明,在一个典型的城市网络变压器的数量可能会减少40%。这些因素都开始高温超导的金融资产支持。

橡套电缆载流容量的项目

2013年,MV的概念在实践中测试在载流容量的项目在鲁尔区城市埃森,耐克森德国,与德国合作效用RWE和卡尔斯鲁厄理工学院的(设备),将安装一个1公里的地下高温超导电缆操作10 kV - RWE通常的110千伏输电电压的十分之一。

1公里之间的联系两个变压器站将标志着世界上最长的超导电缆安装,三相,同心10千伏电缆用于操作当前2.3 kA和传输容量40 MW。作为这个项目的一部分,工具将分析合适的超导和绝缘材料。这个安装也将成为第一个将超导电缆的电阻超导故障电流限制器(限流)过载保护。拓扑结构将由法国耐克森公司生产的专业在Huerth超导体工厂,德国。

高温超导电缆特性三个同心绝缘元素由钙锶铋铜氧化物(BSCCO),冷却到68 k(-205°C)使用液态氮,流向一个方向通过电缆的中心,回到外面再冷却。这种设计被选为最material-efficient——因此最划算——使用相对昂贵的超导材料。

同心排列也不需要三个独立的电缆(与传统的交流输电系统),和抵消了电缆的磁场。泵的主要工程的挑战是两到三升的液态氮每米的电缆,特别是当需要小心管理的热交换可以发生在中央和外同轴电缆之间。

一个新维度在城市网络

载流容量项目可能预示着一个全新的维度在市中心网络的重组。成功完成后两年的现场试验,它应该可以安装10千伏超导链接在埃森的骨干大部分分销网络,以减少依赖高压装置。在中期内,这将导致更大的效率以及降低运营和维护成本,同时减少土地使用。拆除大量的110/10 kV变压器站将有助于在市中心地区腾出宝贵的空间。

由于独特的自然和野心的载流容量,支持的项目是能源研究德国联邦经济和技术部(BMWi)。

橡套电缆经济效率

电缆的载流容量的过程中安装projectThe载流容量项目之前是一个详细的研究,许多研究机构,装备的领导下,与耐克森和RWE分析超导的解决方案的技术可行性和经济效率在中压水平。这项研究显示,超导电缆是唯一合理的替代高压电缆在城市网络和他们的使用意味着资源和土地集约变压器站可以拆除。例如,可能被淘汰的设备从一个典型的城市网络下这个新MV的概念包括:

12.1公里的110千伏电缆系统

12 x 110千伏电缆开关设备

5 x 40 MVA,110/10 kV变压器

5倍110千伏变压器开关装置

5 x 10 kV变压器开关设备

将所需的新设备

23.4公里的10 kV高温超导电缆系统
16 x 10千伏电缆开关设备

3 x 10千伏总线联系


虽然传统的铜或铝MV电缆也可以在市中心用来传输高功率,这种解决方案的成本效率更高的欧姆损失抵消了。

此外,传统的MV电缆在埃森并不可行,因为他们需要更多的路由空间:代替单10千伏超导电缆,五个铜电缆需要并行了——基本上不可能完成的任务考虑到有限的空间在城市街道上。

开发阶段完成

载流容量的关键阶段的移交项目于2013年3月达到高温超导电缆系统的测试证书,标志着为期18个月的开发阶段的完成。

耐克森高压实验室的汉诺威植物对高温超导电缆的原型进行了雷电冲击电压测试约7倍额定电压,以及连续加载在工作电压的3倍。

在测试过程中,系统连接关节和特别发达,紧凑的橡套电缆终端也测试了。这些终端将用于创建从低温超导系统过渡到传统的网络。

成功的测试原型后,生产的10 kV高温超导系统现在开始。

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