超導儲能系統的磁屏蔽
作者:admin | 發(fā)布日期:2021-11-23
隨著(zhù)對電力故障非常敏感的計算機和半導體器件的廣泛研究應用,越來(lái)越多電力企業(yè)用戶(hù)對供電服務(wù)質(zhì)量提出了一個(gè)更高要求。磁場(chǎng)線(xiàn)圈通常指呈環(huán)形的導線(xiàn)繞組,其電感量大小與有無(wú)磁芯有關(guān),Q值愈高,回路的損耗愈小,廣泛應用于馬達、電感、變壓器和環(huán)形天線(xiàn)等。CD型鐵芯船用變壓器的重要裝置之一,CD型鐵芯裝在船用變壓器油箱及存油柜的聯(lián)管之間,它的底部高于船用變壓器箱蓋,頂蓋高于存油柜的底部電抗器鐵芯常用的變壓器鐵芯一般都是用硅鋼片制做的。硅鋼是一種含硅的鋼,其含硅量在0.8~4.8%。儲能技術(shù)人員能夠有效地改善我國電力信息系統的穩定性,提高供電質(zhì)量,因此儲能技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中逐步受到人們重視。
超導磁體儲能系統(Superconducting Magnetic Energy Storage, SMES)具有快速吸收、釋放和儲備電能的能力,并且儲能密度高,結構緊湊。這為超導儲能系統參與電力系統、改善供電質(zhì)量提供了有利條件[1]。近些年來(lái)超導儲能成為超導應用研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)?,F在微型超導儲能系統已實(shí)現產(chǎn)品化。今年, IGC公司的一臺IPQ-750 SMES系統安裝于美國Tyndall*基地,并成功并網(wǎng)運行[2]。
超導磁鐵作為一種電磁儲能元件,在使用過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生強大的磁場(chǎng)。超導磁體通常會(huì )產(chǎn)生104高斯的中心磁場(chǎng),但10高斯的磁場(chǎng)會(huì )導致一些電子設備故障。高斯的磁場(chǎng)可能會(huì )危及帶有心臟起搏器的人。因此,如果不采取相應措施限制和屏蔽超導磁鐵系統外的雜散漏磁場(chǎng),將會(huì )對周?chē)h(huán)境造成不良影響。為了擴大超導磁鐵儲能系統的應用范圍,減小超導磁鐵雜散磁場(chǎng)對超導磁鐵系統應用的限制,必須考慮系統的磁屏蔽作用。
2. 超導儲能磁體及其磁場(chǎng)特性
電流在閉合超導線(xiàn)圈中流過(guò)時(shí),沒(méi)有常規線(xiàn)圈中出現的焦耳熱損耗,發(fā)熱時(shí)間較少。因此,與常規線(xiàn)圈結構相比,超導線(xiàn)圈的運行過(guò)程中電流我們可以通過(guò)達到要求很高的水平。較高的運行控制電流就意味著(zhù)企業(yè)可以發(fā)展產(chǎn)生具有較高的磁場(chǎng),這也是我國大多數超導磁體不需要鐵磁材料成本構成磁通回路,也能產(chǎn)生強磁場(chǎng)的原因。
當超導磁鐵運行時(shí),它會(huì )產(chǎn)生一個(gè)具有特定分布的磁場(chǎng),這個(gè)磁場(chǎng)儲存了一定數量的電磁能。在能量交換中,超導儲能系統利用相應的電磁儲能的磁場(chǎng),而不是特定的磁場(chǎng)形狀,磁場(chǎng)的分布對能量交換沒(méi)有直接的作用。因此,早期超導磁鐵設計的基本目標之一就是以盡可能少的超導材料儲存盡可能多的電磁能量。并且在設計過(guò)程中不需要直接考慮磁場(chǎng)圖案。
由于超導儲能系統儲能密度高,整個(gè)儲能裝置可以做得相當緊湊。體積小、儲能高是超導儲能系統的一個(gè)優(yōu)勢。由于體積小、重量輕,超導磁體儲能系統還具有一定的可移動(dòng)性。這在某些特殊場(chǎng)合顯得尤為重要。
高場(chǎng)強、能量轉換可以不受場(chǎng)型限制、結構設計緊湊,這三個(gè)特性是考慮超導儲能系統磁屏蔽技術(shù)問(wèn)題的基本理論出發(fā)點(diǎn)。
3.屏蔽方法的選取
目前,超導儲能系統的超導磁體主要采用兩種結構形式:螺旋線(xiàn)圈和環(huán)形線(xiàn)圈。