冷絕緣高溫超導電纜交流損耗計算及分析.pdf

1、冷絕緣高溫超導電纜結構緊湊，具有體積小、容量大、損耗低、無電磁污染等諸多優(yōu)點，在未來的高溫超導輸電領域?qū)⒌玫酱笠?guī)模的應用。高溫超導電纜的交流損耗直接關系到超導電纜的運行成本及穩(wěn)定性，只有當超導電纜的交流損耗足夠低時，超導電纜與常規(guī)電纜的優(yōu)越性才能體現(xiàn)出來，所以高溫超導電纜交流損耗是其電力應用研究的最重要內(nèi)容之一。建立高溫超導電纜交流損耗計算理論及測量系統(tǒng)，對其交流損耗進行快速、準確的計算和測量有著重要的意義。
　　本文首先通過實驗

2、研究了YBCO高溫超導帶材的臨界電流特性，給出了其交流損耗理論模型；然后以國內(nèi)第一根基于YBCO涂層導體的110kV/3kA冷絕緣高溫超導電纜結構為基礎，建立了冷絕緣高溫超導電纜各層分流數(shù)學模型和各層磁場分布模型，根據(jù)各層的電流分布和磁場分布，考慮超導電纜各層帶材在交變磁場下的臨界電流退化率，通過兩種方法建立了冷絕緣高溫超導電纜交流損耗數(shù)值計算理論，用Matlab數(shù)學軟件進行算法實現(xiàn)，計算結果表明77K和69K溫度下兩種方法計算結果相一

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

4、究了高溫超導體交流損耗電測量理論和方法，提出了電測法在測量高溫超導體交流損耗時存在的問題。進而建立了冷絕緣高溫超導電纜交流損耗電測量系統(tǒng)，并進行了誤差分析和改進。
　　最后利用電測法，對1.5m冷絕緣高溫超導電纜模型樣纜和3m四層高溫超導電纜交流損耗進行了測量，實驗結果驗證了計算方法的正確性，及電測法測量超導電纜交流損耗的有效性；手工繞制了20cm冷絕緣高溫超導電纜短樣，對其不同頻率下的交流損耗進行了測量，并利用通直流的方法測量了