Исследование влияния сверхпроводниковых трансформаторов на режимы электроэнергетических систем

• Автор: Александров, Николай Васильевич
• Шифр специальности: 05.14.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 155 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ РАЗРАБОТОК В ОБЛАСТИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ СВЕРХПРОВОДИМОСТИ
ЕЕ Явление сверхпроводимости
1.2. Современные токонесущие элементы на основе высокотемпературных сверхпроводников
1.3. Применение высокотемпературных сверхпроводников в электроэнергетике
1.4. Криогенная техника для охлаждения сверхпроводниковых устройств
1.5. Выводы
2. НАГРУЗОЧНЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ СВЕРХПРОВОДНИКОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
2.1. Постановка задачи
2.2. Параметры схемы замещения сверхпроводникового трансформатора.
2.3. Векторная диаграмма сверхпроводникового трансформатора и влияние на уровень напряжения
2.4. Потери в сверхпроводниковом трансформаторе
2.5. Параллельная работа с обычным трансформатором
2.6. Сравнительный анализ габаритных показателей
2.7. Расчет нагрузочного режима
2.8. Выводы
3. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В СЕТЯХ, СОДЕРЖАЩИХ СВЕРХПРОВОДНИКОВЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ
3.1. Постановка задачи
3.2. Переход в нормальное состояние и возврат в сверхпроводящее состояние ВТСП проводов второго поколения
3.3. Математическая модель электромагнитных переходных процессов в цепях содержащих сверхпроводниковые трансформаторы
3.4. Определение возможности ограничения токов короткого замыкания
3.5. Сравнительный анализ случаев использования СПТ и обычного трансформатора с расщепленной обмоткой
3.6. Бросок тока намагничивания в сверхпроводниковом трансформаторе
3.7. Выводы
4. ВЛИЯНИЕ СВЕРХПРОВОДНИКОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ НА ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ
4.1. Постановка задачи
4.2. Влияние сверхпроводниковых трансформаторов на статическую устойчивость
4.3. Влияние сверхпроводниковых трансформаторов на динамическую устойчивость
4.4. Численный расчет параметров электромеханических переходных процессов при наличии в сети сверхпроводникового трансформатора.
4.5. Выводы
5. ФОРМИРОВАНИЕ ТРЕБОВАНИЙ К СВЕХПРОВОДНИКОВЫМ ТРАНСФОРМАТОРАМ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
5.1. Постановка задачи
5.2. Формирование требований
5.2.1. Требование с точки зрения устойчивости нагрузки
5.2.2. Требование с точки зрения критического тока
5.2.3. Требования с точки зрения ограничения тока КЗ
5.3. Оценка коммерческой эффективности применения сверхпроводниковых трансформаторов
5.4. Сравнительный анализ сопоставляемых вариантов и обоснование целесообразности применения сверхпроводниковых трансформаторов

5.5. Эффекты от замены выключателя и кабельной линии
5.6. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ
Приложение А
Приложение Б

На основе СПТ с вращающимся магнитным полем могут быть выполнены выпрямители для преобразования, с помощью полупроводниковых переключателей, входящих в УПК, переменного ш-фазного напряжения (обычно ш = 3) в постоянное регулируемое напряжение. Назначением инверторов на основе СПТ с вращающимся магнитным полем является преобразование постоянного напряжения в переменное ш-фазное напряжение, осуществленное также полупроводниковыми переключателями, входящими в УПК [1].
Трехфазные преобразователи частоты на основе СПТ с вращающимся магнитным полем предназначены для преобразования трехфазного напряжения одной частоты в напряжение другой частоты [ 1 ]. Как и в случае с трансформаторами постоянного тока, выпрямителями и инверторами, такое преобразование осуществляется с помощью полупроводниковых переключателей, входящих в трехфазный УПК.
СПТ с пульсирующим магнитным полем выполняются с магнитопроводом стержневой, броневой или тороидальной конструкции, с железом или без него. В случае выполнения магнитопровода без железа, в СПТ с пульсирующим магнитным полем возникает необходимость применения отдельной обмотки возбуждения для создания основного магнитного поля трансформатора.
1.4. Криогенная техника для охлаждения сверхпроводниковых устройств
Коэффициент полезного действия криогенных установок неизменно улучшается на протяжении многих лет. Однако, КПД криоустановок для ВТСП устройств, так называемых криокулеров, как правило, составляет менее 20 %. КПД цикла Карно равен
Пс=^Г. (1-1)

где Тх - температура окружающей среды (300К); Т2 - рабочая температура (77К).
В идеальном случае, когда КПД криокуллера равен 100%, г]с =34,5%. Как правило, КПД криокулеров не превышает 20%, следовательно, общий КПД системы охлаждения равен т] « 7% .