Au-YBCO超導薄膜限流器的關斷特性研究.pdf

1、電阻型超導限流器(Superconducting Fault Current Limiter, SFCL)集檢測、觸發(fā)、限流于一身，響應時間快，自動恢復，是一種十分理想的限流裝置。目前，電阻型超導限流器的實用化材料包括:BSCCO帶材、MgB2線材、BSCCO或者YBCO塊材、超導薄膜、YBCO涂層導體。超導薄膜限流器與其他材料構成的超導限流器相比，體積更小、重量更輕，短路時對短路電流的關斷速度更快，失超恢復時間短，所以一直是電阻型超導

2、限流器研究的一種重要方向。但由于大面積超導薄膜的制備還存在技術和成本問題，超導薄膜限流器到目前為止還主要以小型試驗機和中高壓樣機的容量為主，超導薄膜限流器還有巨大的發(fā)展空間。
　　本文主要對超導薄膜限流器進行研究，首次提出將雙面超導薄膜應用到超導薄膜限流器中，引出了雙面結構超導薄膜限流器的概念。在雙面超導薄膜限流器中限流單元被設計在藍寶石(α-Al2O3)基底層的兩面，這種雙面結構的實際意義在于:當雙面的限流單元同時工作時可以進一

3、步提高超導限流器的集成度，減少藍寶石(α-Al2O3)基底的材料成本。另一方面，限流單元的電磁場和溫度場可以相互作用，使雙面結構超導薄膜限流器內(nèi)部的磁、熱環(huán)境會變得復雜。為了驗證雙面結構超導薄膜限流器的可行性，本文設計了兩個容量在2kVA以上的雙面結構限流器模塊，并通過仿真和實驗對雙面超導薄膜的關斷特性進行分析研究。
　　論文首先對雙面超導薄膜限流器正常工作狀態(tài)的載流模式進行研究，仿真發(fā)現(xiàn)雙面超導薄膜具有良好的載流性能，其交流損耗

4、較低。然后，對兩個雙面超導限流器模塊進行中、低電壓等級的短路實驗，發(fā)現(xiàn)雙面超導薄膜限流器的具有獨特的失超關斷特性，在失超同步性和本征熱穩(wěn)定性等方面的性能優(yōu)于單面超導薄膜限流器。最后對雙面超導薄膜的復位過程進行實驗研究，發(fā)現(xiàn)獨特的熱力學結構僅可以提高限流器的關斷性能，一定程度上還可以縮短超導薄膜限流器的復位時間。超導薄膜限流器的一次完整故障響應包括:正常工作、失超關斷和失超恢復三個過程，本文基本掌握了雙面超導薄膜的故障響應過程，雙面超導薄