Technik und Einsatz von hochtemperatur-supraleitenden Leistungstransformatoren

Research output: Thesis › Doctoral thesis

Authors

  • Emmanuel Sissimatos

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Details

Original languageGerman
QualificationDoctor of Engineering
Awarding Institution
Supervised by
  • Bernd Oswald, Supervisor
Date of Award18 Mar 2005
Place of PublicationHannover
Publication statusPublished - 2005

Abstract

Hochtemperatur-supraleitende (HTSL) Transformatoren zeichnen sich durch ein ver- gleichsweise kleines Volumen und einen hohen Wirkungsgrad aus, womit eine Ver- ringerung der Verluste bei dem Transport und der Verteilung von elektrischer Energie erzielt werden kann. Die Nutzung des flüssigen Stickstoffes für die Kühlung und die Isolation führt zu einer umweltverträglichen Versorgung. Unter bestimmten techni- schen Voraussetzung können sich noch weitaus mehr Vorteile für den Netzbetrieb ergeben und machen somit den HTSL-Leistungstransformator aufgrund seiner Ei- genschaften für die elektrische Energieversorgung sehr interessant. Ausgehend von einer detaillierten Beschreibung der konventionellen Transformato- ren und deren Einsatz in elektrischen Energieversorgungsnetzen werden der Aufbau und die Kenngrößen eines HTSL-Leistungstransformators, dessen Hauptbestandteile die supraleitenden Wicklungen und ein komplexes Kühlsystem sind, beschrieben. Die Eigenschaften des flüssigen Stickstoffes als Kühl- und Isoliermedium werden analysiert und im Ergebnis dieser Untersuchung die Anforderungen an die Bestand- teile eines HTSL-Transformators definiert. Um den wirtschaftlichen Nutzen zu untersuchen, werden die Verluste von HTSL- Transformatoren berechnet. Die möglichen Ausführungstypen und deren Funktions- prinzipien werden einer Bewertung unterzogen. Es zeigt sich, daß der semistabile Transformator gegenwärtig die attraktivsten Merkmale für einen erfolgreichen Einsatz unter bestimmten Voraussetzungen vorweist. Die Reduzierung der Verluste erfolgt in dieser Arbeit mit konstruktiven Maßnahmen. Mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode werden der Einfluß einer Wicklungsverschach- telung und die Benutzung von Additiven zur Streuflußführung berechnet. Die Ergeb- nisse dieser Untersuchung ergeben eine deutliche Verbesserung der Eigenschaften von HTSL-Wicklungen. Anhand des Ein-Maschinennetzes werden das stationäre und nicht-stationäre Be-triebsverhalten untersucht. Die technischen und wirtschaftlichen Auswirkungen wer- den für mehrere Einsatzorte aufgezeigt und bewertet, mit dem Ergebnis, daß der Einsatz von HTSL-Leistungstransformatoren zu einer Verbesserung des Betriebes und der Netzführung von Netzen der elektrischen Energieversorgung führen kann.

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Technik und Einsatz von hochtemperatur-supraleitenden Leistungstransformatoren. / Sissimatos, Emmanuel.
Hannover, 2005. 152 p.

Research output: Thesis › Doctoral thesis

Sissimatos, E 2005, 'Technik und Einsatz von hochtemperatur-supraleitenden Leistungstransformatoren', Doctor of Engineering, Leibniz University Hannover, Hannover. https://doi.org/10.15488/6614
Sissimatos, E. (2005). Technik und Einsatz von hochtemperatur-supraleitenden Leistungstransformatoren. [Doctoral thesis, Leibniz University Hannover]. https://doi.org/10.15488/6614
Sissimatos E. Technik und Einsatz von hochtemperatur-supraleitenden Leistungstransformatoren. Hannover, 2005. 152 p. doi: 10.15488/6614
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language = "Deutsch",
school = "Gottfried Wilhelm Leibniz Universit{\"a}t Hannover",

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T1 - Technik und Einsatz von hochtemperatur-supraleitenden Leistungstransformatoren

AU - Sissimatos, Emmanuel

N1 - Dissertation

PY - 2005

Y1 - 2005

N2 - Hochtemperatur-supraleitende (HTSL) Transformatoren zeichnen sich durch ein ver- gleichsweise kleines Volumen und einen hohen Wirkungsgrad aus, womit eine Ver- ringerung der Verluste bei dem Transport und der Verteilung von elektrischer Energie erzielt werden kann. Die Nutzung des flüssigen Stickstoffes für die Kühlung und die Isolation führt zu einer umweltverträglichen Versorgung. Unter bestimmten techni- schen Voraussetzung können sich noch weitaus mehr Vorteile für den Netzbetrieb ergeben und machen somit den HTSL-Leistungstransformator aufgrund seiner Ei- genschaften für die elektrische Energieversorgung sehr interessant. Ausgehend von einer detaillierten Beschreibung der konventionellen Transformato- ren und deren Einsatz in elektrischen Energieversorgungsnetzen werden der Aufbau und die Kenngrößen eines HTSL-Leistungstransformators, dessen Hauptbestandteile die supraleitenden Wicklungen und ein komplexes Kühlsystem sind, beschrieben. Die Eigenschaften des flüssigen Stickstoffes als Kühl- und Isoliermedium werden analysiert und im Ergebnis dieser Untersuchung die Anforderungen an die Bestand- teile eines HTSL-Transformators definiert. Um den wirtschaftlichen Nutzen zu untersuchen, werden die Verluste von HTSL- Transformatoren berechnet. Die möglichen Ausführungstypen und deren Funktions- prinzipien werden einer Bewertung unterzogen. Es zeigt sich, daß der semistabile Transformator gegenwärtig die attraktivsten Merkmale für einen erfolgreichen Einsatz unter bestimmten Voraussetzungen vorweist. Die Reduzierung der Verluste erfolgt in dieser Arbeit mit konstruktiven Maßnahmen. Mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode werden der Einfluß einer Wicklungsverschach- telung und die Benutzung von Additiven zur Streuflußführung berechnet. Die Ergeb- nisse dieser Untersuchung ergeben eine deutliche Verbesserung der Eigenschaften von HTSL-Wicklungen. Anhand des Ein-Maschinennetzes werden das stationäre und nicht-stationäre Be-triebsverhalten untersucht. Die technischen und wirtschaftlichen Auswirkungen wer- den für mehrere Einsatzorte aufgezeigt und bewertet, mit dem Ergebnis, daß der Einsatz von HTSL-Leistungstransformatoren zu einer Verbesserung des Betriebes und der Netzführung von Netzen der elektrischen Energieversorgung führen kann.

AB - Hochtemperatur-supraleitende (HTSL) Transformatoren zeichnen sich durch ein ver- gleichsweise kleines Volumen und einen hohen Wirkungsgrad aus, womit eine Ver- ringerung der Verluste bei dem Transport und der Verteilung von elektrischer Energie erzielt werden kann. Die Nutzung des flüssigen Stickstoffes für die Kühlung und die Isolation führt zu einer umweltverträglichen Versorgung. Unter bestimmten techni- schen Voraussetzung können sich noch weitaus mehr Vorteile für den Netzbetrieb ergeben und machen somit den HTSL-Leistungstransformator aufgrund seiner Ei- genschaften für die elektrische Energieversorgung sehr interessant. Ausgehend von einer detaillierten Beschreibung der konventionellen Transformato- ren und deren Einsatz in elektrischen Energieversorgungsnetzen werden der Aufbau und die Kenngrößen eines HTSL-Leistungstransformators, dessen Hauptbestandteile die supraleitenden Wicklungen und ein komplexes Kühlsystem sind, beschrieben. Die Eigenschaften des flüssigen Stickstoffes als Kühl- und Isoliermedium werden analysiert und im Ergebnis dieser Untersuchung die Anforderungen an die Bestand- teile eines HTSL-Transformators definiert. Um den wirtschaftlichen Nutzen zu untersuchen, werden die Verluste von HTSL- Transformatoren berechnet. Die möglichen Ausführungstypen und deren Funktions- prinzipien werden einer Bewertung unterzogen. Es zeigt sich, daß der semistabile Transformator gegenwärtig die attraktivsten Merkmale für einen erfolgreichen Einsatz unter bestimmten Voraussetzungen vorweist. Die Reduzierung der Verluste erfolgt in dieser Arbeit mit konstruktiven Maßnahmen. Mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode werden der Einfluß einer Wicklungsverschach- telung und die Benutzung von Additiven zur Streuflußführung berechnet. Die Ergeb- nisse dieser Untersuchung ergeben eine deutliche Verbesserung der Eigenschaften von HTSL-Wicklungen. Anhand des Ein-Maschinennetzes werden das stationäre und nicht-stationäre Be-triebsverhalten untersucht. Die technischen und wirtschaftlichen Auswirkungen wer- den für mehrere Einsatzorte aufgezeigt und bewertet, mit dem Ergebnis, daß der Einsatz von HTSL-Leistungstransformatoren zu einer Verbesserung des Betriebes und der Netzführung von Netzen der elektrischen Energieversorgung führen kann.

U2 - 10.15488/6614

DO - 10.15488/6614

M3 - Dissertation

CY - Hannover

ER -