冷絕緣高溫超導(dǎo)電纜交流損耗計(jì)算及分析.pdf

1、冷絕緣高溫超導(dǎo)電纜結(jié)構(gòu)緊湊，具有體積小、容量大、損耗低、無(wú)電磁污染等諸多優(yōu)點(diǎn)，在未來(lái)的高溫超導(dǎo)輸電領(lǐng)域?qū)⒌玫酱笠?guī)模的應(yīng)用。高溫超導(dǎo)電纜的交流損耗直接關(guān)系到超導(dǎo)電纜的運(yùn)行成本及穩(wěn)定性，只有當(dāng)超導(dǎo)電纜的交流損耗足夠低時(shí)，超導(dǎo)電纜與常規(guī)電纜的優(yōu)越性才能體現(xiàn)出來(lái)，所以高溫超導(dǎo)電纜交流損耗是其電力應(yīng)用研究的最重要內(nèi)容之一。建立高溫超導(dǎo)電纜交流損耗計(jì)算理論及測(cè)量系統(tǒng)，對(duì)其交流損耗進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的計(jì)算和測(cè)量有著重要的意義。
　　本文首先通過(guò)實(shí)驗(yàn)

2、研究了YBCO高溫超導(dǎo)帶材的臨界電流特性，給出了其交流損耗理論模型；然后以國(guó)內(nèi)第一根基于YBCO涂層導(dǎo)體的110kV/3kA冷絕緣高溫超導(dǎo)電纜結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，建立了冷絕緣高溫超導(dǎo)電纜各層分流數(shù)學(xué)模型和各層磁場(chǎng)分布模型，根據(jù)各層的電流分布和磁場(chǎng)分布，考慮超導(dǎo)電纜各層帶材在交變磁場(chǎng)下的臨界電流退化率，通過(guò)兩種方法建立了冷絕緣高溫超導(dǎo)電纜交流損耗數(shù)值計(jì)算理論，用Matlab數(shù)學(xué)軟件進(jìn)行算法實(shí)現(xiàn)，計(jì)算結(jié)果表明77K和69K溫度下兩種方法計(jì)算結(jié)果相一

3、致，且超導(dǎo)電纜總損耗在低頻下隨頻率呈線性關(guān)系；研究了導(dǎo)電層分流特性對(duì)冷絕緣高溫超導(dǎo)電纜交流損耗的影響，結(jié)果表明多導(dǎo)電層冷絕緣高溫超導(dǎo)電纜層電流均勻分布時(shí)總交流損耗是否取最小決于超導(dǎo)電纜傳輸電流峰值與超導(dǎo)電纜臨界電流的比值Ip/Ic，當(dāng)Ip/Ic比較小時(shí)，超導(dǎo)電纜層電流分布均勻時(shí)其交流損耗并非最小，此時(shí)可以通過(guò)調(diào)整各層節(jié)距改變各層磁場(chǎng)分布，使總交流損耗降到最小，并且提出了使超導(dǎo)電纜在遠(yuǎn)離臨界電流區(qū)間運(yùn)行降低交流損耗的新思路。
　　研

4、究了高溫超導(dǎo)體交流損耗電測(cè)量理論和方法，提出了電測(cè)法在測(cè)量高溫超導(dǎo)體交流損耗時(shí)存在的問(wèn)題。進(jìn)而建立了冷絕緣高溫超導(dǎo)電纜交流損耗電測(cè)量系統(tǒng)，并進(jìn)行了誤差分析和改進(jìn)。
　　最后利用電測(cè)法，對(duì)1.5m冷絕緣高溫超導(dǎo)電纜模型樣纜和3m四層高溫超導(dǎo)電纜交流損耗進(jìn)行了測(cè)量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了計(jì)算方法的正確性，及電測(cè)法測(cè)量超導(dǎo)電纜交流損耗的有效性；手工繞制了20cm冷絕緣高溫超導(dǎo)電纜短樣，對(duì)其不同頻率下的交流損耗進(jìn)行了測(cè)量，并利用通直流的方法測(cè)量了