超导电力技术前沿技术ppt课件
专题应用超导材料课堂PPT

道内,从而省去了许多传输线的架设铁塔。
1.4.9. 超导材料的应用
从内到外,依次为: 管状支撑物(内通液氮); 超导导体层(为电缆载流导体); 电气绝缘层(工作在液氮低温环境下); 超导屏蔽层(为超导带材绕制); 液氮回流层(与管状支撑物内的液氮构成液氮回流循环); 热绝缘层(为真空隔热套件); 常规电缆屏蔽层和护层(与常规电力电缆类似) 。
1.4.4. 产生超导电性的原因
• BCS理论:
当在超导临界温度以下时,通过晶格振动(声子)为媒介 的间接作用使电子之间产生某种吸引力,克服库伦排斥从而导 致自由电子将不再无序地“单独行动”,并形成“电子对”。
BCS理论不能解释30K以上的超导现象,特别是高温超导。
电子对概念
❖当温度T<Tc时,超导体内存在大量的库珀
1.4.9. 超导材料的应用
零电阻效应 完全抗磁性 超导隧道效应
1.4.9. 超导材料的应用
超导电力传输(零电阻的应用)
✓ 超导输电电缆: 将超导电缆放于液氦冷却介质管道内,保证整条输电线路 在超导状态下运行。
✓ 超导电力传输的优点: 超导输电电缆比普通的地下电缆容量大25倍,电能消耗仅为所
输送电能的万分之几。 传统输电需要高压,因而有升压,降压设备。用超导线就不需
S1
S3
电 源
负
Ls S2
载
超导温度
超导储能基本原理示意图
❖充电:合上开关S1,打开S2和S3时,超导线圈Ls充电; ❖储能:合上S2,打开S1,在电路2中就有一个持续电流; ❖放电:合上S3,打开S2,储存的电能就传输到外部负载。
1.4.9. 超导材料的应用
超导介绍及应用PPT课件

(6)科学工程和实验室应用
• 科学工程和实验室是超导技 术应用的一个重要方面,它 包括高能加速器、核聚变装 置等。高能加速器用来加速 粒子产生人工核反应以研究 物质内部结构,是基本粒子 物理学研究的主要装备。
当通过超导体中的电流达到某一特定值时, 又会重新出现电阻,使其产生这一相变的电 流称为临界电流 临界磁场(Hc): 逐渐增大磁场到达一定值后,超 导体会从超导态变为正常态,把破坏超导电 性所需的最小磁场
临 界 温 度
(Tc)
临界磁场
逐渐增大磁场到 H 达一定值后,超导体 会从超导态变为正常 Hc(0) 态,把破坏超导电性 所需的最小磁场称为 临界磁场,记为Hc。
超导发电机
在电力领域,利用超导线 圈磁体可以将发电机的磁场强 度提高到5万~6 万高斯,并且 几乎没有能量损失,这种发电 机便是交流超导发电机。超导 发电机的单机发电容量比常规 发电机提高5~10倍,达1万兆 瓦,而体积却减少1/2,整机重 量减轻1/3,发电效率提高50%
超导限流器
超导限流器是利用超 导体的超导/正常态转变 特性,有效限制电力系 统故障短路电流,能够 快速和有效地达到限流 作用的一种电力设备。 超导限流器集检测、触 发和限流于一体,反应 速度快,正常运行时的 损耗很低,能自动复位, 克服了常规熔断器只能 使用一次的缺点 。
巴丁、库柏、施里弗
巴丁、库柏、施里弗获得了1972年诺贝 尔物理奖
BCS理论的三个观点
超导电力技术前沿技术

超导变压器设计方法与ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ化
设计方法
超导变压器的设计主要包括超导线圈、铁芯、冷却系统、绝缘系统等部分的设计。其中,超导线圈的设计需要考 虑线圈的形状、匝数、电流密度等因素,以实现高效能量传输和低温环境下的稳定运行。
优化方向
为了提高超导变压器的性能,可以从以下几个方面进行优化:采用新型超导材料,提高超导线圈的载流能力和稳 定性;优化铁芯结构,降低铁损和漏磁;改进冷却系统,提高冷却效率并降低运行成本;加强绝缘设计,提高设 备的绝缘性能和耐压水平。
放电特性
放电时,超导线圈中的电流逐渐减小 ,磁场能转换为电能输出,具有快速 响应和高效转换的特点。
超导储能技术在智能电网中的应用前景
提高电网稳定性
分布式能源接入
超导储能系统能够快速响应电网的功率波 动,提高电网的暂态稳定性和动态稳定性 。
随着分布式能源的大规模接入,超导储能 技术可用于平抑分布式能源的功率波动, 提高电网对分布式能源的接纳能力。
电力质量改善
微电网应用
超导储能系统具有快速响应和精确控制的 特点,可用于改善电力质量,如治理谐波 、补偿无功等。
在微电网中,超导储能技术可用于实现能 量的优化管理和调度,提高微电网的运行 效率和可靠性。
06
超导电力技术前沿研 究动态与展望
国内外超导电力技术研究现状比较
01
研究机构与团队
国内在超导电力技术领域的研究机构主要包括中国科学院、清华大学、
器件等领域。
未来超导电力技术发展趋势预测
1 2 3
超导电力设备的规模化应用
随着超导材料性能的不断提升和成本的降低,超 导电力设备将在未来得到更广泛的应用,如城市 电网、新能源接入等领域。
新型 超导材料授课.ppt.

第二章超导材料超导材料是一种没有电阻的材料,既能节约能量,减少电能因电阻而消耗的能量,还能把电流储存起来,供急需时使用。
自从世界上以电力作为主要动力以来,就遇到两个令人头痛的问题:1、是在输送电流时,不少电力因导线有电阻而发热,白白损失了相当的能量。
2、白天的电力常常严重不足,而深夜的电力又大大富余,使得发电机常常白天超负荷运转,深夜时却空转,电力白白浪费了。
能不能把夜间富余的电力储存起来用以弥补白天电力不足的难题呢?自从有了超导材料以来,解决这个问题就大有希望了。
一、超导材料的发展历程1911年,科学家发现,金属的电阻和它的温度条件有很大关系:温度高时,它的电阻就增加,温度低时电阻减少。
并总结出一个金属电阻与温度之间的关系的理论公式。
当时,荷兰物理学家昂尼斯为检验金属电阻与温度之间的关系的理论公式的正确性,就用水银作试验。
将水银冷却到-40℃时,亮晶晶的液体水银变成了固体;然后,他把水银拉成细丝,并继续降低温度,同时测量不同温度下固体水银的电阻,当温度降低列4 K时,水银的电阻突然变成了零。
开始他不太相信这一结果、于是反复试验,但都是一样。
这一发现轰动了世界的物理学界,后来科学家把这个现象叫超导现象,把电阻等于零的材料称超导材料,而把出现超导现象的温度称作超导材料的“临界温度”。
昂尼斯和许多科学家后来又发现了28种超导元素和8000多种超导化合物材料。
但出现超导现象的临界温度大多在接近绝对零度的极低温,没有什么经济价值,因为制造这种极低的温度,本身就很花钱而又很困难。
为了寻找临界温度比较高的没有电阻的材料,世界上无数科学家奋斗了近60年,也没有取得什么进展。
直到1973年,英、美一些科学家才找到一种在23K出现超导现象的铌锗合金。
此后这一记录又保持了10多年。
到了1986年,在瑞士IBM公司研究室工作的贝特诺茨和缪勒从别人多次失败中总结教训,放弃了在金属和合金中寻找超导材料的老观念,终于发现一种钇钡铜氧陶瓷氧化物材料在43K这一较高温度下出现超导现象。
超导电力技术前沿技术 ppt课件

2020年2月27日
超导电力技术
13
2020年2月27日
超导电力技术
14
超导电力电缆容量
2020年2月27日
超导电力技术
15
超导电缆示范运行
2020年2月27日
超导电力技术
16
超导电缆示范运行
NY, USA
TEPCO, Japn
2020I年n2n月o27v日er, China 超导电力技术 IEE, China
8
超导电力应用-常规电力装置_优点(2)
2020年2月27日
超导电力技术
9
新型超导电力装置-(1)
2020年2月27日
超导电力技术
10
新型超导电力装置 SMES-(2)
2020年2月27日
超导电力技术
11
超导电力装置_环境友好
2020年2月27日
超导电力技术
12
超导电缆
CD WD
Tri-axial
超导电力技术
19
场合
2020年2月27日
超导电力技术
20
DC超导电缆-可再生能源
2020年2月27日
超导电力技术
21
在建DCcable-输电枢纽-Tres Amigas Project
2020年2月27日
超导电力技术
22
电网电力交换
2020年2月27日
超导电力技术
23
中国在建项目,2011-2012年底完成
超导电力技术
38
变压器样机
ABB
Simenz
Kushu Uni, TECPO
2020年2月27日
超导电力技术
IEE, China
超导技术在电力中的应用课件

超导技术在电力中的应用课件一、背景电力工业作为城市化生活、产业发展的基础设施,随着全球经济的快速发展,电力负荷越来越大,因此电力系统的可靠性、经济性、环保性和安全性等要求越来越高,同时也不断促进科学技术的快速发展。
其中超导技术就是一种新型的应用技术,具有无限大的潜力和广泛的应用前景。
二、超导技术的基本概念超导技术是指在超导体材料内,当达到一定的温度和磁场时,电阻为零,电能可以在超导体材料内无限地传递。
超导技术有许多种类:高温超导、低温超导、单晶体超导、薄膜超导等。
其中最具有实用价值的是高温超导技术,其基本原理是在铜氧化物材料内,当温度降到比液氮还低的低温时,电子发生了配对现象,发生了超导,从而形成超导体材料。
1、电能输送超导电缆是超导技术应用最广泛的领域之一。
传统的电力输送方式为地下配电缆、空中输电线路等方式。
而超导电缆通过超导材料的低温超导特性,可以对电能进行高效、稳定的输送,不会产生电阻和热损耗。
因此,超导电缆不仅可以提高电网输电效率,降低输电损耗和维护成本,同时也具有较小的体积和重量,使得图省空间,适用于在城市地下、铁路路基等狭窄的空间中的电力输送。
2、储能电力储能是一种新型的清洁能源应用技术,利用超导技术可以实现高效的电力储能。
超导电感储能装置是一种新型的高频储能系统,它可以将电能转换成磁能,在磁能的帮助下,可以形成强大的场地效应,可以让电力储能系统的效率提高到90%以上,从而提高电力储能系统的能量密度和周期性,更好地适应不同应用场景的需求。
3、发电超导技术还可以应用于电力发电。
超导磁体是一种基于超导技术和磁体技术的结合技术,它可以利用超导体材料的超导特性,将电能转换为强路中磁场,产生巨大能量。
超导发电技术可以实现高效的电力转换和传输,同时可以产生几乎没有能量损失的纯净电力,具有较高的效率和可靠性,更加环保。
1、能效高超导技术具有无电阻、无热损耗的特性,能够实现高效稳定的输送、储存和发生电能,能够显著提高电力系统的总体能效。
超导介绍及应用PPT课件

磁感应强度恒为零,且 不论对导体是先降温后 加磁场,还是先加磁场 后降温,只要进入超导 状态,超导体就把全部 磁通量排出体外。
S
S
N
注:S表示超导态 N表示正常态
观察迈纳斯效应的磁悬浮试验
在锡盘上放一条永久磁铁,当 温度低于锡的转变温度时,小磁铁 会离开锡盘飘然升起,升至一定距 离后,便悬空不动了,这是由于磁 铁的磁力线不能穿过超导体,在锡 盘感应出持续电流的磁场,与磁铁 之间产生了排斥力,磁体越远离锡 盘,斥力越小,当斥力减弱到与磁 铁的重力相平衡时,就悬浮不动了。
超导体的分类
•
在常压下具有超导电性的元素金属有32种(如图
元素周期表中青色方框所示),而在高压下或制成薄膜
状时具有超导电性的元素金属有14种(如图元素周期
表中绿色方框所示)
第I类超导体
• 第I类超导体主要包括一些在 常温下具有良好导电性的纯 金属,如铝、锌、镓、鎘、 锡、铟等,该类超导体的溶 点较低、质地较软,亦被称 作“软超导体”。其特征是 由正常态过渡到超导态时没 有中间态,并且具有完全抗 磁性。第I类超导体由于其临 界电流密度和临界磁场较低, 因而没有很好的实用价值。
1987年 J.G.(美) K.A.(美) 发现 新的超导材料
目录
• 一、超导现象的发现 • 二、三个重要的物理参数 • 三、超导体的物理特性 • 四、超导的微观机制(BCS理论) • 五、超导技术的应用 • 六、高温超导体的发现 • 七、超导材料 • 八、结束语
一、超导的发现
1908年,荷兰物理学家昂纳斯首次成功地把 称为“永久气体”的氦液化,因而获得4.2K 的 低温源,为超导发现准备了条件。三年后即1911 年,在测试纯金属电阻率的低温特性时,昂纳斯 又发现,汞的直流电阻在4.2K时突然消失,多次 精密测量表明,汞柱两端压降为零,他认为这时 汞进入了一种以零阻值为特征的新物态,并称为 “超导态”。昂纳斯在1911年12月28日宣布了这 一发现。但此时他还没有看出这一现象的普遍意 义,仅仅当成是有关水银的特殊现象。
电气工程导论第六章电工理论与新技术PPT课件

磁共振成像技术(MRI)和CT成像技术比较,首 先是成像原理不同。
CT即计算机断层扫描技术,是将X射线对人体 组织作横断面扫描后通过计算机对密度对比 分析成像诊断疾病,对人体有X线辐射损伤,
MRI是通过发射脉冲磁场信号,对人体氢质子磁共振信号进行分析成像,
诊断疾病,不存在X线幅射损伤。可根据需要对人体进行横断面、矢状面、
托卡马克装置是一种磁约束 热核聚变实验装置,经过人 们50多年的不懈努力,1992 年以来,已经成功的在欧洲 联合环jet和美国TFTR上进行 了氘氚放电,开发聚变能的 科学可行性终于在托卡马克 装置上得到证实。
1911年夏天,当昂纳斯的两个研 究生在做低温实验时,偶然 发现某些金属在极低温环境 中,金属的电阻突然消失了 。昂纳斯接着用水银做实验 ,发现水银在4.1K时(约相当 于-269℃),出现了这种超 导现象;他又用铅环做实验 ,九百安培的电流在铅环中 流动不止,两年半以后仍旧 毫无衰减。
5
通过研究人们发现:所有 超导物质,如钛、锌、汞 等,当温度降至临界温度 时,皆显出某些共同特征:
9
将近一百年过去了,经过 几代科学家的不断探索, 人类也对超导的机理有了 一个大概的认识,目前我 们对它有一下解释:
10
1950年,美籍德国人弗茹里赫与美国伊利 诺斯大学的巴丁经过复杂的研究和推论后, 同时提出:超导电性是电子与晶格振动相 互作用而产生的。他们都认为金属中的电 子在点阵中被正离子所包围,正离子被电 子吸引而影响到正离子振动,并吸引其它 电子形成了超导电流。
在磁悬浮列车方面的应用
列车的最高时速为300公里,飞机的为1000公里。所以人们就想寻 求一种时速介于两者之间的交通工具。磁悬浮列车整好满足了这个
要求。最高时速可达到500公里。
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2020/4/16
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6
超导电力装置市场份额
9% 6% 6%
29%
18% 8%
10% 14%
电缆 限流器 变压器 电机 磁体 储能 材料制备 其他
2020/4/16
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7
超导电力应用-常规电力装置_优点(1)
2020/4/16
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8
超导电力应用-常规电力装置_优点(2)
2020/4/16
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9
新型超导电力装置-(1)
2020/4/16
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18
意大利-德国
2020/4/16
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19
场合
2020/4/16
.
20
DC超导电缆-可再生能源
2020/4/16
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21
在建DCcable-输电枢纽-Tres Amigas Project
2020/4/16
.
22
电网电力交换
2020/4/16
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23
中国在建项目,2011-2012年底完成
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36
超导变压器
2020/4/16
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37
超导电力应用-常规电力装置_优点
2020/4/16
1-高压套管, 2-低压套管, 3-液氮导管, 4-高压套管, 5-铁芯, 6-玻璃钢低温杜瓦容器, 7-原边/副边高温超导绕组, 8-液氮, 9-铁芯夹件
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38
变压器样机
ABB
Simenz
Kushu Uni, TECPO
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2
21世纪是新能源时代
2020/4/16
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3
报告内容
超导简介 超导电力装置常规电力装置 新型超导电力装置 其他电力应用 总结
2020/4/16
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4
一 超导简介
超导体具有零电阻:R=0 超导电工/电力 完全抗磁性 Meissner effect:B=0 超导磁悬浮 宏观量子效应 Josephson 效应 超导电子学
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53
限流特性
2020/4/16
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54
样机
2020/4/16
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55
中压挂网运行
2020/4/16
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56
长期挂网实验运行
2020/4/16
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57
高效、减少CO2排放
2020/4/16
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58
比较
2020/4/16
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59
对超导材料的要求
2020/4/16
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60
超导储能-SMES
2020/4/16
16
超导电缆示范运行
NY, USA
TEPCO, Japn
2020I/4n/1n6 over, China
. IEE, China
17
拟建、正建超导电缆(AC)
•美国,1760m,3相,35kV/2kA •荷兰,50km,3相,50kV/1.5kA •中国,国家电力公司,1km,3相,110kV/33kA. •中国,中天科技,电力大学,10m,单相,220kV/3kA 。
电阻型超导限流器 ❖磁屏蔽型超导限流器 桥路型超导限流器 饱和铁芯型超导限流器 感应型超导限流器 混合型超导限流器 三相电抗器型
2020/4/16
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46
电阻型超导限流器
旁路阻抗 超导体 低温系统
❖磁屏蔽型超导限流器
2020/4/16
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47
桥路型超导限流器
饱和铁芯型超导限流
2020/4/16
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48
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61
SMES样机
2020/4/16
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62
提高电能质量-柔性输电(FACTS)
2020/4/16
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63
SMES 样机
国内:清华、华中、电科院、IEE实验室样机
2020/4/。16
.
64
2020/4/16
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65
对超导材料额要求
2020/4/16
.
66
超导电力技术-智能电网重要技术之一
2020/4/16
2020/4/16
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5
SQUID-Superconducting Quantum Interference Device
I
S J
S J
F 02 he2.0 710 1(5Tm 2)
F
Quanta flux
I
JJ0 si n 0 ( eF )si n 0 ( eF )
2J0sin(0)cosFF (0)
感应型超导限流器
混合型超导限流
2020/4/16
.
49
三相电抗器型 感应型超导流器
2020/4/16
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50
中国云电英纳 220kV/1.2kA
桥路型
2020/4/16
.
51
新型超导电力装置-超导限流器
2020/4/16
Inn.over, Chia, 220kV 8
超导电机特性
2020/4/16
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29
超导电机结构
2020/4/16
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30
超导电机样机
2020/4/16
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31
超导风力发电机
2020/4/16
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32
超导发电机效率
2020/4/16
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33
节能减排
2020/4/16
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34
超导电机发展进程
2020/4/16
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35
对超导材料要求
2020/4/16
2020/4/16
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10
新型超导电力装置 SMES-(2)
2020/4/16
.
11
超导电力装置_环境友好
2020/4/16
.
12
超导电缆
CD WD
Tri-axial
2020/4/16
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13
2020/4/16
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14
超导电力电缆容量
2020/4/16
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15
超导电缆示范运行
2020/4/16
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电气工程前沿技术专题系列之 四
超导电力技术
王银顺 华北电力大学电气与电子工程学院
2011年03月.北京
2020/4/16
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1
超导电力科学技术
美国能源部 超导电力技术是21世纪电力工业唯一的高技术储备; 日本新能源开发机构 发展超导电力技术是在21世纪的国际高技术竞争
中保持尖端优势的关键之一;
2020/4/16
中国-IEE,河南中孚-电解铝 10kA, DCHTS cable, single phase, 380m
2020/4/16
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24
中国-35kV(30m)
2020/4/16
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25
Low Loss
2020/4/16
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26
对超导材料的要求
2020/4/16
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27
超导电机
2020/4/16
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中国:712所
2020/4/16
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IEE, China 39
限流变压器
2020/4/16
.
40
电网变压等级
2020/4/16
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41
自恢复-智能装备?
2020/4/16
.
42
高效
2020/4/16
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43
2020/4/16
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44
对超导材料的要求
2020/4/16
.
45
高温超导限流器—HTS FCL
高温超导限流器主要类型及原理
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67
2020/4/16
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68
超导电力其他应用-热核聚变
Int20e20r/4n/1a6 tional Thermonuc.lear Experimental Rea69ctor
优点
2020/4/16
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70
2020/4/16
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71
2020/4/16
.
72
2020/4/16