110kV冷絕緣高溫超導電纜運行實驗及系統(tǒng)仿真研究.pdf

1、面向工程應用化的高溫超導電纜，需要解決的核心技術問題是交流損耗以及并網(wǎng)運行的研究。高溫超導電纜本體的交流損耗直接關系其運行效率和穩(wěn)定性，因為超導電纜的交流損耗只有足夠低時，其優(yōu)越性和經(jīng)濟性才能完全體現(xiàn)出來。超導電纜接入電力系統(tǒng)運行也面臨諸多問題。因為一旦輸電電纜系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則可能會影響其供電可靠性，嚴重時會危及超導電纜本體甚至影響整個電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定性。因此，交流損耗的研究以及并網(wǎng)運行的問題是關系到超導輸電系統(tǒng)的安全運行，以及超導

2、輸電在電力系統(tǒng)中發(fā)展前景的關鍵性技術。
　　本文首先基于YBCO高溫超導帶材的結構特征和E-J特性，建立了超導帶材和電纜的數(shù)學模型，在充分考慮電纜本體不同層間與外界的熱傳導的過程的基礎上，確立了超導電纜本體電氣參數(shù)的計算方法。依據(jù)超導材料交流損耗產(chǎn)生的機理與特性，分析給出了超導帶材在自場和外場情況下超導帶材內部磁場變化規(guī)律，以及交流損耗產(chǎn)生的計算方法。針對YBCO涂層高溫超導電纜特殊的結構確定了超導電纜的交流損耗的計算理論和方法。

3、
　　為了研究冷絕緣高溫超導電纜交流損耗的變化規(guī)律，開發(fā)了一套新型的基于LabVIEW的高溫超導電纜交流損耗測量系統(tǒng)。通過NI公司的數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)測量了一根0.2m長，110kV/1.5kA的高溫超導電纜在49.9Hz和60Hz時的交流損耗。結果表明，在采用雙對數(shù)坐標時，超導電纜的交流損耗隨傳輸電流線性增大。且不同頻率下，每周期每單位長度的電纜的損耗曲線基本吻合。該測量結果與理論計算得出的交流損耗的曲線較為一致，充分驗證了該系統(tǒng)

4、的可行性和準確性。本文還采用基于量熱法的交流損耗測量系統(tǒng)實際測量分析了一根模型樣纜。熱測法的結果基本符合理論計算的值。但是相比于電測法，熱測法的測量結果比理論計算值略微偏大。
　　在本文第五章中，基于高溫超導電纜的數(shù)學模型，應用MATLAB軟件建立了高溫超導電纜的暫態(tài)計算模型，并在PSCAD/EMTDC中建立了超導電纜的仿真模型，將超導電纜模型接入一個110kV的三端環(huán)網(wǎng)式電力網(wǎng)絡，仿真模擬了外部短路故障對超導電纜線路的影響，并對