CN1279817A

CN1279817A - 电力变压器

Info

Publication number: CN1279817A
Application number: CN98811462A
Authority: CN
Inventors: M·莱永; C·萨瑟
Original assignee: ABB AB
Current assignee: ABB AB
Priority date: 1997-11-28
Filing date: 1998-11-30
Publication date: 2001-01-10
Also published as: KR20010032376A; AU737248B2; JP2001525608A; CA2309901A1; NO20002733D0; NO20002733L; RU2193253C2; GB2331852A; AU2156399A; GB2331852A9; IL136069A0; WO1999028929A1; EP1034550A1; GB9725312D0

Abstract

一种至少具有一个电绕组的电力变压器(1),绕组由导电装置(13—15)、为改善电导率而对导电装置进行冷却的冷却装置、以及环绕的电绝缘装置(20—22)组成。这种变压器包括一个与导电装置相接触的半导体材料内层(20),一个沿其长度接到其控制电信的半导体材料外层(21),和一个处于内、外层(20,21)之间的电绝缘材料中间层(22)。

Description

电力变压器

本发明涉及一种至少有一个电绕组的电力变压器，它包括导电装置，用以冷却导电装置以改善其导电性能的冷却装置，和外围的电气绝缘装置。特别是(但不是绝对的)，导电装置具有超导特性，因而本发明涉及的超导电力变压器的额定功率输出从几百KVA到1000MVA以上，额定电压从3～4KV至400～800KV的很高的输电电压。虽然本发明主要是涉及带铁芯的变压器，但也和其它类型的变压器有关，例如壳式变压器，无芯(即空气芯)变压器等。

Ⅱ型超导体(例如铌钛合金，N_bT_i)的特征在于，它们的特性随着外加磁场的增加逐渐以超导状态变成正常的电阻状态。但并不是直接进入正常状态，而是进入一个称为旋涡态或混合态的第二相，此时一些磁感应B以磁力线的形式渗入材料内，当流过直流电时将产生微小的损耗。当外加磁场增加时，愈来愈多的磁感应渗入材料中，直至在某些被称为HO₂的场时，超导体变得饱和并成为正常。Ⅱ型超导体的物理特性可以归纳为图1所示的温度，磁场和电流密度曲线。对电力部门可能有用的所有已知超导体都是工作在混合态的Ⅱ型超导体。

当磁感均匀分布时在超导体内达到热平衡-这个条件在电流流过超导体时不可能满足。当磁感运动和电流流动时，就会产生相当可观的能量损耗，这在电力应用中是不希望的。磁场在其中运动且很快达到平衡的材料称为“可逆”或“软”材料，场在其中不运动(称为场“被钉扎”)的材料叫做“不可逆”或“硬”Ⅱ型超导体。

当电流在存在磁场的情况下流过超导体时，劳仑兹力(电流密度J和磁感B之积)把磁力线推向旁边。随着电流密度和(或)磁感增加，劳仑磁力也增加，直至超过钉扎力磁力线就开始运动，因而消耗能量。磁力线开始运动的点叫做临界电流密度Jc，它与磁感及温度有关，如图1所示。一般用Tc表示外加磁场和电流密度都为零时的相变或临界温度。同样，习惯上用He来表示零温度和零电流密度下的临界磁场。但Jc一般表示在实际工作条件(例如在1T磁场中温度为77K)的临界电流密度。

工作在接近绝对零度温度的普通“低温”Ⅱ型超导体已存在很多年了。但这种超导体的有效应用受到需要采用昂贵的液氦冷却以保持超导体低于4K的限制。最近已限制成高温Ⅱ型超导体(以下称为“HTS”)，它的相变或临界温度Tc达到135K(有压力时达164K)，即远高于液氮的沸点(77K)。自从发现HTS以来，超导电力变压器才变得具有吸引力。

超导电力变压器比浸油变压器的优点包括尺寸小重量轻，欧姆损耗小，不需要变压器油，以及最终的制造成本低等。对现有超导电力变压器及其比普通油浸变压器的优点的更详细讨论可参见Sam PMehta，Nicola Aversa和Michael SWalker在“IEEE Spectrun”1997年7月号上的文章“转变中的变压器”。

在EP-A-0740315中描述了一种典型的现有超导电力变压器。在这种现有的电力变压器中，初级和次级线圈是由埋在环氧树脂或塑料中的HTS制成的。线圈浸泡在冷却液(一般为液氮)中，后者也用作一种介质绝缘体。如果由超导体电场引起的电应力超出液氮的电介质强度，那时就开始放电，特别在液氮中形成了气泡时。在埋入HTS线圈的环氧树脂或塑料中也可能发生局部放电。比方说，当温度降至超导体的冷凝温度时，材料要收缩。不同的材料收缩率也不同，这就增加了各种材料之间(例如导体和环氧材料之间)形成孔隙的可能性。为防止放电发生，导体和环氧材料应具有相同的热膨胀系数，但这只有当所用的材料相同时才有可能。

本发明的一个目的是提供一种改进的电力变压器，其冷却绕组用诸如高温超导体的超导体制成，且电气绝缘对于晕光放电问题不敏感。

按照本发明的一电力变压器的特征是，其电绝缘装置包括一个与导电装置电接触的超导体材料内层，一个电位沿长度方向可控的超导体材料外层，和一个处于内外层之间的电绝缘材料中间层。

在本说明书中，“半导体材料”这个词是指电导率比电导体低得多但比电绝缘体高的材料。一般说(但不是绝对的)，一种半导体材料应该具有的电阻率从1至10⁵Ω·cm，从10至500Ω·cm更好，最好是从10至100Ω·cm，典型值是20Ω·cm。

电绝缘与各层做成基本上一体的形式比较方便，这可以采用机械接触，或最好连接在一起(例如用热压粘接)。各层采用至少在环境工作温度下具有弹性的塑料制造较方便。这可以让做绕组的电线弯曲以形成所希望的绕组形状。各层只采用具有相似的热特性且在制造中没有或很少有什么缺陷的材料，可以减小绝缘体内的热负荷和电负荷。特别是，中间绝缘层及半导体内层和外层应具有至少基本相同的热膨胀系数(α)，使各层受热或变冷时不会产生由于热膨胀不同而引起的缺陷。最理想是将各层围绕导电装置热压在一起。

电绝缘中间层宜用固态热塑材料，例如低或高密度聚乙烯(LDPE或HDPE)，聚丙烯(PP)，聚丁烯(PB)，聚甲烯(PMP)，乙烯(乙基)丙烯酸盐共聚物，以及交联材料，例如交联聚乙烯(XLPE)，或橡胶绝缘，例如乙烯丙烯橡胶(EPR)或硅橡胶。半导体内外层可以用与中间层类似的材料，但当中埋入一些导电颗粒，例如炭黑或烟炭颗粒。一般发现，一种特定的绝缘材料，例如EPR，无论不含或包含一些炭颗粒，其机械特性都相似。通过加入一层或多层半导体材料附加中间层，可以将中间层分为两个或多个子层。

半导体内外层的屏蔽在绝缘中间层的内面和外面形成基本上等位的表面，因此在半导体层和绝缘体层为同心的情况下，电场基本上是径向的并被限制在中间层里面。特别是，半导体内层安置得与它包围的导电装置相接触并与其电位相同。半导体外层设计成当作一个屏蔽，以防止由感应电压引起的损耗。增加外层的电阻可以降低外层的感应电压。减小外层的厚度可以增加电阻，但厚度不能低于某一最小厚度。选择高电阻率的层材料也可以增加电阻。另一方面，若半导体外层的电阻率太高，则处于一个控制电位(如地电位)的相邻分离点之间的电位将会变得足够高，以致绝缘体中有产生晕光放电的危险，从而腐蚀绝缘层和半导体层。因此，半导体外层是在一个导体(它具有低电阻和高感应电压损耗，但很容易连到一个控制电位，一般是地电位上)和一个绝缘体(它具有高电阻和低感应电压损耗，但需沿其长度连到控制电位上)之间的折衰。因而半导体外层的电阻率Ps应该在ρ_min＜ρ＜ρ_max的范围内，其中ρ_min是由允许的由涡流损耗引起的功率损耗，和由磁场感应的电压引起的电阻损耗来决定的，而ρ_max是由不产生晕光或辉光放电的要求来决定的。

如果把半导体外层接地，或沿其长度方向每隔一定距离与某个其它的控制电位相连，那就不需要有一层外金属屏蔽和防护套将半导体外层包围起来。这样就可减小电缆的直径，从而在一定的绕组尺寸时绕更多的圈数。

在大多数实际应用中，导电装置具有超导体特性。但是，本发明并不是只限于具有超导体特性的导电装置，而是企图涵盖其导电特性在低温下(例如低于200K的温度下)有显著改善的任何导电装置。在具有超导特性的导电装置中，以用低温半导体作导电装置为好，但最好是用HTS材料(如HTS丝或带)按螺线绕在一个内管上。一种方便的HTS带是由包银的BSCCO-2212或BSCCO-2223(其中的数字表示在[B_i，P_b]₂Sr₂Ca₂Cu₃O_x分子中每种元素的原子数)制成的，以下我们把这种HTS带称为“BSCCO带”。BSCCO带是通过管内粉末(PIT)拉制，滚压，烧结和滚压工序将氧化物超导体细丝嵌入银或氧化银基质中制成的。也可以用表面冷敷工艺来制造。在每种情况下，最后一道工序都是氧化物熔化和重新凝固。其它一些HTS带，例如T_iB_aC_aC_uO(TBCCO-1223)和YbaCuO(YBCO-123)，也已用各种表面涂敷或表面淀积技术制成。HTS丝在65K(最好是77K)工作温度下的电流密度最好超过jc～10⁵Acm^-2。HTS材料在基质中的填充系数要高，以使工程电流密度je≥10⁴Acm^-2。在1个特斯拉的外加磁场范围内，jc不应该降低太多。按螺线绕制的HTS带通过冷却液(最好是液氮)流过内支撑管而冷至HTS的临界温度Tc以下。

可以绕着按螺线绕制的HTS带设置一层低温层，以将已冷却的HTS带与电绝缘材料进行热隔离。但是，也可以不用低温层而将整个绕组组件浸在冷却液(如液氮槽)中。在后一种情况下，可以将电绝缘材料直接施加在导电装置上。或者在导电装置和外围的绝缘材料之间留一个空隙，可以是什么都没有的空间，或者是填有可压缩材料的空间，例如可高度压缩的泡沫材料。这个空隙能减少从冷却至冷冻温度的加热过程中在绝缘系统上的膨胀／收缩力。如果此空隙填充可压缩材料，可以采用半导体材料，以保证半导体内层和导电装置之间有良好的电接触。

就本发明所针对的变压器绕组而言，也可以设计出其它的导电装置，它可以是任何适当结构的经冷却的(最好是超导)电缆，外面包着上述型式的电绝缘体。比方说，具有超导特性的其它型式的导电装置，除内冷HTS以外，还可以是外冷HTS，或者外冷加内冷HTS。在后一种型式的HTS电缆中，两个同心HTS导体间隔着一层低温绝缘体并用液氮来冷却，它们被用来输送电力。外导体用作返回通路，且两个HTS导体可以用一层或多层HTS带制成，以携带所要求的电流。内导体可以是绕在一个管状载体上的HTS带，液氮就从这个管状载体中流过。外导体从外面用液氮来冷却，整个部件可以装在一个热绝缘的低温箱内。

一般希望外加磁场较低，以便允许超导状态下的电流密度较高。在一种非常优秀的设计中，这是通过将变压器的高低压绕组掺合在一起来实现的。此时，磁场至少彼此局部抵消，以降低漏磁导，允许有较高的临界电流密度。在普通超导变压器中，这是很难做到的，因为绕组之间必须彼此绝缘，这就要求供组彼此分开一定距离。在本发明中，绕组外面的电场可以忽略，因而高低压绕组可以相互掺合在一起，使得变压器的结构更为紧凑。

本发明将通过一些具体的实施例，并参考附图予以描述，附图中：

图1是一种Ⅱ型超导体的温度，磁场，和电流密度变化曲线；

图2是本发明的一种电力变压器的磁芯和绕组示意图；

图3是沿图2的A-A线的剖面图；

图4是用来绕制变压器绕组的一部分超导电缆的放大示意图；

图5A和5B是掺合在一起绕在变压器铁芯柱上的高、低压绕组部分示意图。

图2和3是一个三相超导电力变压器1，包括一多层状磁芯2，它有三个不同相的柱子3，4和5，将上、下磁轭6和7连起来。绕组8，9，10分别绕在柱3，4和5上面。每个绕组8，9，10包含三个同心绕制的线匝，彼此间用电绝缘体11隔开。对绕组8而言，内层绕组8a和8b代表初级或高压绕组，另一绕组8c代表次级或低压绕组。

每个绕组是由图4所示的超导电缆12构成的。超导电缆12包括一个铜制的内层管状支撑13，其上是按螺线绕制的长形HTS材料(例如BSCCO带等)，以形成环绕管状支撑13的超导层14。在超导材料外面是一个低温区15，由两个相隔一定距离的易弯曲瓦状金属管16和17构成。管16和17之间的空间保持在真空状态并包含超绝热体18。液氮或其它冷却液沿管状支撑13流通，将外面的超导层14冷却至临界超导温度Tc以下。管状支撑13，超导层14和低温区15共同构成超导电缆装置12。

电绝缘被安置在超导装置外面。它具有一致的形状，包括一个与超导层14电接触的半导体层20，一个外半导体层21，和夹在这两个半导体之间的绝缘层22。20-22几层最好由机械上紧密接触的热塑材料制成，或在它们的交接面上彼此牢固地连起来。这些热塑材料宜有相似的热膨胀系数，且至少在室温下具有弹性。建议将20-22各层围绕内超导装置热压在一起提供一个整体结构，以使电绝缘体内出现空腔或孔洞的危险降至最小。由于在高电场强度下，这些孔洞和空腔会使电绝缘体内产生晕光放电，所以我们不希望它们出现在绝缘体内。如果半导体层20与管17相接触，则接触表面层应该是均匀的，以便当电缆12内外层之间出现温度梯度变化时，给表面间的热运动提供必要的条件。

作为一个例子，固体绝缘层22可以采用交联聚乙烯(XLPE)。但是，固体绝缘层也可由其它交联材料组成，例如低密度聚乙烯(LDPE)，高密度聚乙烯(HDPE)，聚丙烯(PP)，或橡胶绝缘，如乙烯丙烯橡胶，乙烯-丙烯-二烯单体(EPDM)或硅橡胶。内、外层20和21的半导体材料可以包含例如与固体绝缘层22一样材料的原料聚合物，以及埋在原料聚合物内的高导电性颗粒，如炭黑颗粒或金属颗粒。这些半导体层的体电阻率(例如，大约在20Ω·cm)可以通过改变加入原料聚合物内的炭黑类型和比例，按需要加以调整。下面给出电阻率如何随炭黑的不同类型的份量而改变的例子。

原料聚合物	炭黑类型	炭黑份量(％)	体电阻Ω·cm
原料聚合物	炭黑类型	炭黑份量(％)	体电阻Ω·cm	乙烯乙酸乙烯脂共聚物／亚硝酸盐橡胶	EC炭黑	～15	350～400
乙烯乙酸乙烯脂共聚物／亚硝酸盐橡胶	P-炭黑	～37	70～10	乙烯乙酸乙烯脂共聚物／亚硝酸盐橡胶	EC炭黑	～15	350～400
乙烯乙酸乙烯脂共聚物／亚硝酸盐橡胶	P-炭黑	～37	70～10	乙烯乙酸乙烯脂共聚物／亚硝酸盐橡胶	Ⅰ型超导电炭黑	～35	40～50

乙烯乙酸乙烯脂共聚物／亚硝酸盐橡胶	Ⅱ型超导电炭黑	～33	30～60
乙烯乙酸乙烯脂共聚物／亚硝酸盐橡胶	Ⅱ型超导电炭黑	～33	30～60	丁基接枝聚乙烯	Ⅱ型超导电炭黑	～25	7～10
乙烯丙烯酸丁酯共聚物	乙块炭黑	～35	40～50	丁基接枝聚乙烯	Ⅱ型超导电炭黑	～25	7～10
乙烯丙烯酸丁酯共聚物	乙块炭黑	～35	40～50	乙烯丙烯酸丁酯共聚物	P炭黑	～38	5～10
乙烯丙烯橡胶	超导电炭黑	～35	200～400	乙烯丙烯酸丁酯共聚物	P炭黑	～38	5～10

半导体外层21在沿长度相隔一定距离的区域与一个控制电位相连。在最实际的应用中，这个控制电位是接地电位，相邻接地点的具体相隔距离与层21的电阻率有关。

半导体层21用作静电屏蔽和接地外层，这确保了超导体电缆的电场被限制在两半导体层20和21之间的固体绝缘体内。增大层21的电阻可以降低层内感应电压所引起的损耗。但是，由于层21必须至少有一定的最小厚度(例如大于0．8mm)，只能通过选用具有较高电阻率的层材料来使电阻增加。不过，电阻率也不能增得太大，否则层21在两相邻接地点中间的电压将会太高，以致有引发与此有关的晕光放电的危险。

电绝缘体的厚度并不一定要求沿绕组长度是均匀的。高压时要求厚度大些，低压时就不需要那么厚。因而，电绝缘厚度沿其长度是阶梯形分布，在绕组高压端采用较厚的绝缘体。实际上是把具有不同绝缘体厚度的电缆连在一起，构成一个指定的绕组。比方说，如果绕组是绕在一个铁芯变压器上，可以把具有一种电绝缘体厚度的电缆绕在一个铁芯栓上，再从铁芯结构外面将此电缆与另一个具有不同电绝缘体厚度的电缆连在一起。然后把这另一个电缆绕在铁芯柱上。还可以把更多的电缆在离开铁芯结构的接头处连起来，以获得一个沿其长度方向具有不同电绝缘厚度的绕组。

绕组8a，8b和8c并不需要在物理上彼此分开，实际上一种较好的安排是将各绕组掺合在一起，以减少磁漏电感。之所以能这样做是因为绕组外面的电场可以忽略。减小了磁漏电感，就为达到高临界电流密度提供了必要的条件。此外，将各绕组掺合在一起可使变压器结构更紧凑，特别对于上面谈到的具有不同厚度电绝缘体的“阶梯”形绕组更为明显。

图5A和5B是几种掺合绕组的示意图。图5A是一个变压系数为1∶2的变压器，其中26为低压绕组层，28为高压绕组层。提供空气隙的叠片磁性材料27和垫片29安放在各绕组层及各圈之间，用以改善变压器的效率。图5B的装置中，低压绕组30和高压绕组32的各圈和各层是对称的，且有规律地均匀掺合在一起。

虽然本发明主要是针对绕组中导电装置具有超导特性且在使用中冷却至超导温度的电力变压器，但也可以包括在200K以下(最好不要超过)的低工作温度下导电性有所改善(但至少在打算使用的低工作温度下并不具有超导特性)的导电装置。在这些较高的低温下，可以用液态二氧化碳来冷却导体装置。

本发明的电力变压器的电绝缘装置是计划用来承受很高电压的，因而在这些电压下将必然产生电负荷和热负荷。举例来说，本发明的电力变压器可以有几百KVA至1000MVA以上的额定功率，其额定电压从3-4KV直至400-800KV的很高的传输电压。在很高电压下，局部放电(或PD)成为现有绝缘系统的一个严重问题。若绝缘体中存在空腔或孔洞，就有可能产生内部晕光放电，使绝缘材料逐渐变坏而最终导致绝缘体击穿。按本发明的电力变压器，其电绕组绝缘体上的电负荷减小了，因为能保证绝缘体内层基本上与内导电装置处于相同的电位，而绝缘体外层处在一个控制电位(如地电位)上。所以内外层之间的绝缘体中间层内的电场基本上是在中间层厚度上均匀分布的。另外，由于材料的热特性相似且绝缘材料层内的缺陷很少，在某个工作电压下产生PD的可能性降低了。所以可以把这种电力变压器设计得能承受很高的工作电压，例如800KV或者更高。

虽然最好是把电绝缘装置热压到位，但也可以采用薄膜或片状材料紧密地重叠缠绕成层的方法来制造电绝缘系统。半导体层和电绝缘层都可以按这种方法来制成。绝缘系统可以用全合成薄膜制造，其半导体内外层或各部分可采用聚合物薄膜例如PP，PET，LDPE或HDPE，并埋入导电颗粒例如炭黑或金属颗粒，在内外半导体层或各部分之间是绝缘层或区段。

就搭接的定义而言，足够薄的膜将有比所谓的帕邢最小值还要小的接缝间隙，因此就不需要使用液体浸渍。一个多层绕制的干薄膜绝缘体还具有良好的热特性，并可与作为电导体的超导管子组合起来，用泵将冷却液(如液氮)打入管中。

电绝缘系统的另一个例子和普通的以纤维素为基础的电缆类似，其中的薄纤维素基本合成纸张或非织造材料绕着一个导体重叠地缠绕。在这种情况下，在绝缘层任一面上的半导体层可以采用纤维素纸或由绝缘材料纤维做的非织造材料，并埋入一些导电颗料。绝缘层可采用同样基底的材料或其它的材料。

还有一种绝缘系统是将薄膜和纤维绝缘材料按叠片或同时搭接的方式组合而成的。这种绝缘系统的一个例子是市场上能买到的所谓纸质聚丙烯薄片(PPLP)，但也可以有几种其它的薄膜和纤维部件组合方式。在这些系统中，可以采用矿物油或液氮等各种浸渍液。

Claims

1．一种至少具有一个电绕组的电力变压器(1)，其绕组由电导装置(13-15)、为改善电导率而对电导装置进行冷却的冷却装置、以及环绕的电绝缘装置(20-22)组成，其特征在于，电绝缘装置包括一个与所述电导装置接触的半导体材料内层(20)，一个沿长度处于控制电位的半导体材料外层(21)，和一个处在所述内、外层(20，21)之间的电绝缘材料的中间层(22)。

2．如权利要求1所述的电力变压器，其特征在于，半导体外层(21)的电阻率为1至10⁵Ω·cm。

3．如权利要求1所述的电力变压器，其特征在于，所述外层(21)的电阻率为10至500Ω·cm，最好为10至100Ω·cm。

4．如权利要求1至3中任一条所述的电力变压器，其特征在于，半导体外层(21)每单位轴向长度的电阻在5至50，000Ω·cm^-1。

5．如权利要求1至3中任一条所述的电力变压器，其特征在于，半导体外层(21)每单位轴向长度的电阻为500至25，000Ω·cm^-1，最好在2，500至5，000Ω·cm^-1。

6．如上述任何一条权利要求所述的电力变压器，其特征在于，半导体外层(21)被导体装置沿其长度按相隔一定距离的区域连至一控制电位上，相邻的接触区域靠得足够近，使相邻接触区中点的电压不足以在电绝缘装置内引发晕光放电。

7．如上述任何一条权利要求所述的电力变压器，其特征在于，控制电位是或者接近于地电位。

8．按上述任何一条权利要求所述的电力变压器，其特征在于，中间层(22)与内外层(20，21)中的每一层都作紧密的机械接触。

9．如上述任何一条权利要求所述的电力变压器，其特征在于，中间层(22)与内外层(20和21)中的每一个相连接。

10．如权利要求9所述的电力变压器，其特征在于，中间层(22)和半导体的外层(21)之间的粘合强度与中间层材料的内部强度是同一个数量级。

11．如权利要求9或10所述的电力变压器，其特征在于，各层(20-22)是用热压方式连在一块的。

12．如权利要求11所述的电力变压器，其特征在于，半导体材料的内外层(20，21)和绝缘体中间层(22)是通过一个多层热压模一起加在导电装置上。

13．如上述任何一条权利要求所述的电力变压器，其特征在于，内层(20)是由其中掺有第一种导电颗粒的第一种塑料组成，外层(21)是由其中掺有第二种导电颗粒的第二种塑料组成，而中间层(22)是由第三种塑料组成。

14．如权利要求13所述的电力变压器，其特征在于，第一、二、三种塑料中的每一种可以是乙烯丙烯酸丁酯共聚橡胶，乙烯-丙烯-二烯基体橡胶(EPDM)，乙烯-丙烯共聚物橡胶(EPR)，LDPE，HDPE，XLPE，EPR或硅橡胶。

15．如权利要求13或14所述的电力变压器，其特征在于，第一、二、三种塑料至少具有基本相同的热膨胀系数。

16．如权利要求13，14或15所述的电力变压器，其特征在于，第一、二、三种塑料是同一种材料。

17．如上述任何一条权利要求所述的电力变压器，其特征在于，导电装置具有超导特性，且冷却装置用来将导电装置冷却至后者的临界温度以下。

18．如权利要求17所述的电力变压器，其特征在于，导电装置由HTS材料组成。

19．如权利要求18所述的电力变压器，其特征在于，HTS材料包括按螺线绕制的HTS带或导体。

20．如权利要求18所述的电力变压器，其特征在于，HTS材料包括按螺线缠绕在一个支撑管上的HTS带，且冷却液(例如液氮)通过支撑管将HTS带冷却至HTS材料的临界温度以下。

21．如权利要求17至20中任何一条所述的电力变压器，其特征在于，导电装置包含一个热绝缘的外层。

22．如上述1至16条权利要求中任何一条所述的电力变压器，其特征在于，在变压器使用过程中，冷却装置将导电装置冷却至200K以下。

23．如上述任何一条权利要求所述的电力变压器，其特征在于，半导体内层的电阻率为1至10⁵Ω·cm，典型值为10至500Ω·cm，最好是50至100Ω·cm。

24．如上述任何一条权利要求所述的电力变压器，其特征在于，低压和高压绕组掺合在一起，以减少磁漏电感。

25．如上述任何一条权利要求所述的电力变压器，其特征在于，电绝缘装置设计成适用于10KV以上的高压，特别是36KV以上的高压，最好在72．5KV以上，直至很高的传输电压，例如400KV至800KV或者更高。

26．如上述任何一条权利要求所述的电力变压器，其特征在于，电绝缘装置设计的功率范围在0．5MVA以上，最好在30MVA以上，直至1000MVA。