更新时间:2023-07-13 16:40
为其他能源发电设备其他能源发电设备主要有核能发电设备、超导发电机、磁流体发电装置及燃料电池等。
①核能发电设备:1954年苏联在阿布宁斯克建成第一座工业用试验性核电站(5兆瓦),开始了核能发电的工业应用。到80年代,美国建成1300兆瓦、1500兆瓦核电机组。在各国所用核反应堆中,以压水堆居多,占61%;其次为沸水堆,占21%。70年代法国研制成“凤凰”快中子增殖反应堆,因能充分利用核燃料资源,又能经济发电,是最有前途的反应堆型。
②超导发电机:因机械、电气条件的限制,常规发电机单机功率的极限为2000~3000兆瓦。要发展更大功率的发电机,只有采用超导电机。1966年和1971年,美国先后制成8千伏安和45千伏安超导发电机。 运行经验证明,超导电机与常规电机相比具有体积小、重量轻、便于运输和安装、单位造价较低等优点,电机效率可提高0.3~0.8%,系统稳定性好。美国和苏联于1985年研制的超导发电机都已达到300兆伏安水平。1986年以来,高临界温度超导材料研究的突破性进展,使超导电机的研究出现新的前景。但由于在结构、材料、制造、试验等方面还有不少问题尚待解决,近期发展不快。
③磁流体发电装置:1959年,美国阿夫科公司建成世界上第一台磁流体发电的实验装置,点亮了228盏50瓦电灯,运行10秒钟。80年代苏联在梁赞建成燃气的U-500 磁流体发电站,由4台312兆瓦磁流体发电装置组成,净发电输出功率500兆瓦,电站总效率达48.5~50%,如果热电联产,效率可达82%。美国在80年代致力于发展燃煤的磁流体发电装置,先后建成热功率为20兆瓦和50兆瓦装置。后者能在燃烧室中排除大部分灰渣,只有10% 是通过发电通道,是商业应用上最有希望的装置。
④燃料电池:60年代,美国通用电气公司制成氢氧燃料电池,功率2千瓦,工作寿命400小时,用于航天飞行。70年代,美国孟山都化学公司制成的肼-空气燃料电池,功率达20千瓦,比能量为70瓦时/千克以上,可用作移动电源。这种新型发电装置因转换效率高、容量大、比能量高,并可为宇航员提供饮用水等优点,引起各国重视。此外,已实用的还有锌-空气燃料电池、甲醇-空气燃料电池以及用煤作燃料的高温固体电解质燃料电池等。
输变电设备1954年,瑞典通用电机公司制成世界上第一套 380千伏交流输电成套设备。此后苏、美、法、加等国也相继建立了300千伏~500千伏交流输电线路。1965年,瑞典通用电机公司又制成735千伏交流输电成套设备。苏、美等国也陆续制成750千伏~765千伏的输电设备。70年代以来,苏联、美国、瑞典分别建成1000千伏~1500千伏特高压试验线路。这标志着输变电设备不断向大容量、高参数方向发展。
①变压器:750千伏及以下的大型电力变压器的制造、运行已经实用化。到70年代中期,已有1785千伏、1150兆伏安的电力变压器投入运行。1975年,勃朗-鲍威利有限公司、曼海姆子公司制成1800兆伏安单相变压器。配电变压器方面,各国都致力于发展低耗中小型变压器。多数厂家都采用心式结构和全斜接缝铁心,并开发非晶合金材料,以降低空载损耗和空载电流。80年代初,美国联盟公司制成第一台15千伏安非晶粒合金变压器,其空载损耗只有硅钢片铁心变压器的八分之一。同时,各国还积极开发和生产气体绝缘变压器和干式变压器,向降低损耗、简化维护、运行可靠、延长奉命方向发展。
②断路器:断路器的电压等级由50年代的380千伏~500千伏提高到735 千伏~765千伏,断流能力达到80千安~1000千安,全开断时间由3周波缩短至1周波。1970年勃朗- 鲍威利有限公司和苏联乌拉尔重型电机厂开发了1100千伏、65000 兆伏安的空气断路器。六氟化硫断路器自1951年由西屋电气公司研制成功以来,因其灭弧和绝缘性能好,体积小,检修周期长,因而发展很快,已逐步取代空气断路器。1970年已生产出760千伏级产品。在六氟化硫断路器基础上发展起来了封闭组合电器。1965年,由德国卡洛尔-埃玛格公司首先制成110千伏级产品,1967年即已有225千伏的六氟化硫(SF6)封闭式组合电器。这种组合电器结构紧凑,占地少,70年代以来得到迅速发展。少油断路器大量用于 400千伏及以下的中等容量输电系统。日本制成的真空开关和法国的 SF6开关已取得15年以上不检修的经验。
③变流设备:1954年瑞典通用电机公司首先制成汞蒸气整流管,用于高压整流和逆变。在±100千伏直流输电线路上采用,传输20兆瓦的电能。1957年,美国通用电气公司制成硅晶闸管,1963年首先用于造纸机的传动系统。随后,迅速扩大到轧钢、矿山卷扬机等设备的电力传动。1967年,瑞典通用电机公司制成50千伏、10兆瓦晶闸管变流装置,用于直流输电。由于高压晶闸管的可靠性高,所以70年代以后,几乎所有的直流输电线路和绝大多数的直流电力传动装置都采用晶闸管变流设备。这种装置的容量也迅速增大。瑞典通用电机公司于1974 年制成250千伏、1120安的变流设备,80年代又制成±600千伏的装置。70年代后期勃朗-鲍威利有限公司制成的晶闸管元件为6000伏、8000安。德国制成的晶闸管直流传动装置的单柜输出容量达11兆瓦。80年代初,美国、日本相继制成光控晶闸管,用于直流输电,使变流设备向小型、轻量化方向发展,进一步提高了运行稳定性。
④电力电缆:50年代以来,充油电缆向大容量、高电压、强制冷却和低损耗方向发展。1957年法国里昂电缆厂制成的5000千伏强迫油循环交流自容式充油电缆,1979年意大利帕瑞利公司研制的1100千伏交流自容式充油电缆,传输容量可达3300兆伏安。1980年,苏联和美国都研制了±600千伏直流钢管充油电缆。为提高传输容量,各国厂家都在开发复合绝缘纸,以降低介质损耗;有的采用水内冷技术,有的在研究热管冷却、蒸发冷却和液氮冷却技术。美国联合碳化物公司于1976年研制成12米长超导电缆,在138千伏电压下,传输容量达340兆伏安。试验证明,低温和超导电缆的传输容量必须分别大于4000和7000兆伏安,才比较经济合算。在以挤出工艺制造的绝缘电缆中,高分子合成材料已逐步取代天然绝缘材料。50年代,聚乙烯绝缘电缆已广泛用于中低压线路。1955年又发展了耐热性能更好的交联聚乙烯电缆。1965年后各国相继制成132千伏、154千伏、220千伏、275千伏等电压等级的挤出绝缘电缆,并得到广泛应用。美、日等国还发展了管道充气(SF6)电缆,用于345千伏及以上电压等级、传输容量大于1800兆伏安、传输距离大于3公里的线路。
用电设备电动机、低压电器、牵引电器、电炉、电焊设备、家用电器等用电设备在性能、可靠性、节能等方面都有很大发展。
电动机一直朝提高效率和可靠性,改善调速、起动和控制性能,降低材料用量等方向发展。其特点是:①产品标准化、系列化、通用化。电动机的功率等级和安装尺寸已趋一致。②普遍推广晶闸管装置,既改善调速性能,又提高可靠性。采用晶闸管变频装置供电的同步电动机单机功率已达36兆瓦。③发展机电一体化产品。80年代,美国开发了以微机为基础的新型控制器,在电压波动、负荷变动时能使电动机获得最高效率,单相电动机可节能20~50%,三相电动机可节能5~10%,被称为节能的“时髦电动机”(智能电动机)。④发展专用特殊电机。为适应各种不同用途和不同条件,出现了潜水电机、潜油电机、钻采电机、牵引电机、低噪声电机、高速电机、高滑差电机、直线电机、盘式电机,以及在高温、低温等特殊条件下使用的电动机等。直线电动机已在一些国家用于推进磁悬浮列车。电机的功率为2000千瓦,列车时速达 500公里/时。⑤采用新材料、新结构。50年代以前,一般电动机均采用耐温120℃的E级绝缘材料。进入80年代,各国已普遍采用F级和耐温180℃的H级绝缘材料。导磁材料逐步用冷轧低损耗取向硅钢片代替热轧硅钢片。70年代以来发展了无取向硅钢片和非晶金属合金材料,以进一步降低铁损。同时还普遍推广使用磁性槽楔以减少附加损耗和噪声,改善运行性能。
70年代以来,随着半导体器件和电子技术在低压电器上的应用,产品向小型化、高性能、高可靠性、多品种、多功能、使用方便的方向发展。60年代美国首先在低压电器上采用半导体脱扣器,提高了脱扣精度,扩大了保护特性和调节范围。80年代初,美国西屋电气公司首先将微处理机用于塑壳式断路器中,实现了断路器的智能化。1984年日本富士电机公司首次将专用集成电路用于接触器驱动电路中,提高了接触器的动作可靠性,减少了电磁系统的功耗和所需控制容量。80年代,西门子公司生产的交流接触器由于采用电子技术和新材料,使接触器每单位额定电流的重量只为1950年产品的六分之一。
自20世纪初出现电气化铁路以来,电力机车的牵引电机多采用直流电动机。由于大功率晶闸管的出现,为交流电动机应用于机车牵引开辟了道路。1979年联邦德国开始试制交流-直流-交流电力机车(轴功率达1400千瓦)。这种牵引电力机车已在各国推广生产和应用。
60年代以来,电炉发展的特点是:①向大容量方向发展。60年代电弧炉的容量为280吨,80年代,电弧炉容量增至800吨。并且,在一些大容量电弧炉上采用超大功率技术以强化熔炼,提高热效率,缩短熔炼时间和降低电耗,这是炼钢电弧炉的一项重大技术突破。采用超大功率一般可将熔炼时间缩短三分之二,电耗降低23%。②随着硅晶闸管中频电源技术的发展,大功率中频无心感应炉正在逐步取代铸造车间原有的油炉和工频炉,以提高熔化能力和降低电耗。③用于熔炼难熔金属的各种新型电炉亦有很大发展。自1953年在美国出现真空电弧炉以后,陆续开发了电子束熔炼炉和等离子熔炼炉。80年代民主德国与苏联研制出能熔炼 30吨和100吨锭子的电子束炉;奥地利福斯特-阿尔平公司制成容量为45吨的等离子炉,用于生产特殊钢。这种电炉电极消耗少,金属收得率高,噪声低,几乎没有粉尘和烟气。
60年代出现等离子弧焊机、激光焊机和光束焊机。70年代由于采用了电子技术,电焊机性能有很大提高。自动电弧焊电源采用硅晶闸管开关线路,可自动调节焊接电流。对焊机中采用光电脉冲控制烧化量,提高了焊接的热稳定性和精度。有的电焊机配上有补偿功率因数的电力电容器和空载自动断路器后,降低了空载损耗。
60年代以后,家用电器发展很快,已有200多个品种。 由于电子技术和微处理机在家用电器上的应用,产品正向自动化、智能化方向发展,这种家用电器能按预编程序自动运行。美国已制成带有信息处理器的电冰箱,在夜间只需极少能耗便能将冰箱温度控制在预定值。具有自动洗涤、甩干、熨烫等功能的自动化洗衣机得到开发。
通信光缆从60年代美国康宁玻璃公司首先制成一根几百米长、衰减为20分贝/公里的0.63微米单模光纤后得到迅速发展。