Au-YBCO超導(dǎo)薄膜限流器的關(guān)斷特性研究.pdf

1、電阻型超導(dǎo)限流器(Superconducting Fault Current Limiter, SFCL)集檢測(cè)、觸發(fā)、限流于一身，響應(yīng)時(shí)間快，自動(dòng)恢復(fù)，是一種十分理想的限流裝置。目前，電阻型超導(dǎo)限流器的實(shí)用化材料包括:BSCCO帶材、MgB2線材、BSCCO或者YBCO塊材、超導(dǎo)薄膜、YBCO涂層導(dǎo)體。超導(dǎo)薄膜限流器與其他材料構(gòu)成的超導(dǎo)限流器相比，體積更小、重量更輕，短路時(shí)對(duì)短路電流的關(guān)斷速度更快，失超恢復(fù)時(shí)間短，所以一直是電阻型超導(dǎo)

2、限流器研究的一種重要方向。但由于大面積超導(dǎo)薄膜的制備還存在技術(shù)和成本問(wèn)題，超導(dǎo)薄膜限流器到目前為止還主要以小型試驗(yàn)機(jī)和中高壓樣機(jī)的容量為主，超導(dǎo)薄膜限流器還有巨大的發(fā)展空間。
　　本文主要對(duì)超導(dǎo)薄膜限流器進(jìn)行研究，首次提出將雙面超導(dǎo)薄膜應(yīng)用到超導(dǎo)薄膜限流器中，引出了雙面結(jié)構(gòu)超導(dǎo)薄膜限流器的概念。在雙面超導(dǎo)薄膜限流器中限流單元被設(shè)計(jì)在藍(lán)寶石(α-Al2O3)基底層的兩面，這種雙面結(jié)構(gòu)的實(shí)際意義在于:當(dāng)雙面的限流單元同時(shí)工作時(shí)可以進(jìn)一

3、步提高超導(dǎo)限流器的集成度，減少藍(lán)寶石(α-Al2O3)基底的材料成本。另一方面，限流單元的電磁場(chǎng)和溫度場(chǎng)可以相互作用，使雙面結(jié)構(gòu)超導(dǎo)薄膜限流器內(nèi)部的磁、熱環(huán)境會(huì)變得復(fù)雜。為了驗(yàn)證雙面結(jié)構(gòu)超導(dǎo)薄膜限流器的可行性，本文設(shè)計(jì)了兩個(gè)容量在2kVA以上的雙面結(jié)構(gòu)限流器模塊，并通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)對(duì)雙面超導(dǎo)薄膜的關(guān)斷特性進(jìn)行分析研究。
　　論文首先對(duì)雙面超導(dǎo)薄膜限流器正常工作狀態(tài)的載流模式進(jìn)行研究，仿真發(fā)現(xiàn)雙面超導(dǎo)薄膜具有良好的載流性能，其交流損耗

4、較低。然后，對(duì)兩個(gè)雙面超導(dǎo)限流器模塊進(jìn)行中、低電壓等級(jí)的短路實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)雙面超導(dǎo)薄膜限流器的具有獨(dú)特的失超關(guān)斷特性，在失超同步性和本征熱穩(wěn)定性等方面的性能優(yōu)于單面超導(dǎo)薄膜限流器。最后對(duì)雙面超導(dǎo)薄膜的復(fù)位過(guò)程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)獨(dú)特的熱力學(xué)結(jié)構(gòu)僅可以提高限流器的關(guān)斷性能，一定程度上還可以縮短超導(dǎo)薄膜限流器的復(fù)位時(shí)間。超導(dǎo)薄膜限流器的一次完整故障響應(yīng)包括:正常工作、失超關(guān)斷和失超恢復(fù)三個(gè)過(guò)程，本文基本掌握了雙面超導(dǎo)薄膜的故障響應(yīng)過(guò)程，雙面超導(dǎo)薄