智能电网中超导电力设备的应用

王涛杜兵

摘要:经济社会的不断发展对现代电力系统发展提出了新的要求，电力企业开始尝试将多种新技术和新设备应用到现代电力系统的建设过程中，构建现代智能电网，更好地为经济社会发展和人们的生产生活提供电力服务。超导电力设备在智能电网中的应用能够有效提升电网的运行速率，并且在电网安全稳定运行方面发挥着十分重要的作用。基于此，本文对超导电力设备在智能电网中的相关应用进行了分析和探究。

关键词：智能电网；超导电力设备；技术应用

当前经济社会的发展对电能的需求量和电能供应稳定性的要求越来越高，为了更好地满足现代电力行业发展的要求，电力企业开始尝试将新的技术和设备应用到电网建设和发展当中。智能电网是现代电网发展的重要趋势，而超导电力设备在智能电网中的应用更是有效提升了现代电网的安全、稳定、高效运行。

一、智能电网和超导电力设备的相关内容简述

新技术的发展和节能环保等新理念在现代电力行业发展过程中产生了深远的影响，未来电力系统的发展将在新技术新设备应用和智能信息管理两个方面获得新的发展。智能电网的概念最早是由美国提出的，是在集成、高速双向的通信网络上发展起来的一种电力网络系统，是先进技术、先进设备、先进控制方法和先进管理系统在电力网络发展中的集合应用。目前各个国家的发展都已经认识到智能电网的重要意义，并且开始从技术、系统等方面加大对智能电网的研究。尤其是在新技术、新设备的应用研究方面，更是加大了对超导电力设备材料的应用研究，由于超导材料具有明显的零电阻、完全抗磁特性，使用超导材料生产制成的电力设备具有高效、低耗、安全和环保的性能，加上超导电力技术在电网建设发展中应用的不断深入，超导电力设备在智能电网的建设和发展过程中将起到十分重要的作用。

二、几种超导电力设备在智能电网中应用分析

（一）超导限流器的应用分析

超导限流器在限流特性方面表现出极大的优异特性，作为目前电力系统高压电网中应用作为理想的限流装置设备，超导限流器具有适应高电压等级、大容量的特点，在现代电力系统建设过程中发挥着十分重要的作用。超导限流器与传统限流电抗器相比，具有以下几个方面的主要功能优势。首先，超导限流器在稳定运行状态下的阻抗是比较低的，设备压也相应的降低，因此对配电网络的电力输送影响是比较小的。其次，如果电力系统在运行过程中出现了高阻抗的现象，超导限流器能够最大幅度的对短路电流进行控制，以确保电网内设备的安全性。另外，超导限流器内的传感器设备能够对系统短路电流的发生进行实时动态监测，对短路状态进行快速响应并且触发限流的保护动作，在极短的时间内就能够完成限流响应，并且在限流之后能够快速的恢复，以满足电网重新合闸的要求。

超导限流器在智能电网中的应用，能够有效避免因出现大故障短路电流对电力设备产生的损害问题，以提高电网保护系统的可靠性，在提升智能电网安全性方面具有十分重要的作用。在智能电网中，超导限流器的应用主要集中在以下几个方面。一是在智能电网的关键点、关键线路上使用，这样能够有效解决因互联容量增大带来的短路电流过大难题，提高电网互联的安全性。二是超导限流器还能够在大型变压器上发挥抗短路电流冲击力的效用。三是在大型发电机和智能电网之间安装超导限流器。四是将超导限流器与继电保护系统进行结合，提高智能电网运行的稳定性。

（二）超导电缆的应用分析

与常规的电缆不同，超导电缆的结构是比较复杂的，从内到外依次包括内支撑管、超导导体、真空恒温热绝缘层、电绝缘层、电缆屏蔽层和护层以及其他一些辅助的元件。电阻接近于零、损耗极低是超导电缆的主要特性，这些特性使得超导电缆在智能电网的重要位置能够发挥重要的作用，尤其是能够对负荷过重的电流进行分流，从而形成新的电力网络结构。具体的说，超导电缆的特性集中表现在以下几个方面。首先，耗损低，电阻小，导体的耗损是常规电缆的十分之一，总耗损也不会超过常规电缆的60%。其次，容量大，同样截面的电缆导线，超导电缆的传输量是普通电缆的3到5倍。另外，环保性能好，由于超导电缆是用液氮作为冷却剂的，因此释放到空气中并不会对环境产生污染。最后，超导电缆还具有安装成本低、能够限制故障电流等优势。

超导电缆在智能电网中的应用主要有以下几个方面。一是被应用到高密度电量负荷区，有效解决用电瓶颈，确保电力供应和环境效益。二是被应用到发电厂和变电站的大电流传输母线。三是在快速发展的城市的电力网络建设发展中也开始使用超导电缆代替常规电缆。

（三）超导储能

超导储能是使用超导线圈将电磁能存储起来，然后在需要的时候将电磁能释放到电网中的一种超导电力设备。超导线圈、低温容器、制冷装置、变流装置和测控系统等是超导储能设备的重要组成。超导储能设备在智能电网中的应用不仅能够对智能电网系统中的电力峰谷进行有效控制，而且还能够在消除智能电网低频功率震荡、改善智能电网电压和频率等方面发挥十分积极的作用。超导储能设备的优点主要有以下几个方面。首先是能够长期的、无损耗等对电磁能进行存储，并且电磁能转换为电能的效率能够达到95%。其次，超导储能能够通过电力电子器件实现与智能电网的有效连接，在响应速度方面具有极大的优势。另外，超导储能设备的能量存储和功率调制都能够在大范围内独立的选取，因此可以被应用到大功率、大能量的智能电网系统中。最后，超导储能设备能够适应多种环境和场地，后期维护比较简单，而且环境效益十分明显。

结语：

智能电网的发展离不开超导电力设备的支持，超导电力设备的应用能够大大提升智能电网运行的效率，并且在保障智能电网运行安全性、稳定性方面也能够发挥重要的效能。随着智能电网的不断发展，超导电力设备的应用将进一步的深化。

参考文献

[1]张栋,刘东升,程从明.超导电力设备在智能电网中的应用[J].变压器,2010,（7）:20-22+30.

[2]梁豪豪.超导电力技术在智能电网的应用前瞻[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2012,（11）:187-188.

[3]陈晓明.超导电力技术在未来智能电网中的应用[J].中国科技信息,2014,（23）:49-50.

[4]郭举富,刘鹏.超导电力技术在未来智能电网中的应用[J].河南科技,2015,（8）:118-119.