高温超导电缆的交流损耗测量技术及其特性分析

摘要

随着大中型城市的快速发展，传统输电电缆的有限电流容量已经逐渐满足不了供电需求。高温超导电缆具有大容量、高效率、低损耗等优点，已经投入到电网并网使用中，采用高温超导电缆进行电力传输是当前科学领域的重要研究方向之一。然而高温超导电缆产生的交流损耗将造成制冷系统的成本增加，成了阻碍其商业化进展的重要因素。本文中选取了第一代BSCCO超导电缆和第二代YBCO超导电缆作为研究对象，开发高温超导电缆交流损耗的电测量技术，并对超导电缆的输电特性进行了研究分析。
　　首先，针对简单的单根带材研究电压引线不同接触高度以及不同输电频率对自场损耗的影响，并将测量结果与理论计算值作比较，提高测量结果的可靠性。通过对单根带材的研究为后续单层模拟电缆和实际电缆的研究做铺垫。
　　其次，进一步针对单层模拟电缆测量研究电压引线不同接触高度和位置、不同输电频率，以及带材的不同排列方法对交流损耗所造成的影响。通过理论分析计算与实际测量结果作比较，进一步证明了开发出的交流损耗测量技术的可靠性，为后续测量实际电缆的交流损耗提供可靠依据。
　　最后，基于以上研究，利用开发出的交流损耗测量技术，对BSCCO和YBCO-NiW两种带材的实际5m电缆的交流损耗进行测量，并对其电压引线不同接触位置、不同通电频率和不同通电周期下的通电特性进行分析。
　　实验结果表明，单根带材的自场损耗依赖于电压引线的接触高度，自场损耗与频率无关;单层模拟电缆的交流损耗不依赖于电压引线的接触高度、位置和通电频率，且随着电缆铜骨架的半径增大，电缆的绕制结构比多边形结构对交流损耗的影响更为重要;两种实际5m电缆的交流损耗都不依赖于电压引线的接触位置和通电频率，BSCCO电缆导体层交流损耗会受到通电周期的影响。实验结果为进一步研究减少交流损耗以及降低制冷系统的成本提供了较为可靠的依据。

目录

声明

摘要

1．1 研究目的及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 主要研究内容

1．4 本文结构

2．1 引言

2．2．1 BSCCO带材

2．2．2 YBCO带材

2．3 超导交流损耗简介

2．3．1 涡流损耗

2．3．2 耦合损耗

2．3．3 磁滞损耗

2．4 传输电流损耗

2．4．1 自场损耗

2．4．2 外加磁场下的传输电流损耗

2．5 高温超导电缆的交流损耗模型

2．5．1 圆筒形电缆交流损耗模型

2．5．2 多边形电缆交流损耗模型

2．5．3 高温超导电缆的数值分析模型

2．6 本章小结

第3章 高温超导电缆的交流损耗测量方法

3．1 引言

3．2 高温超导电缆结构及电路原理

3．3 电压引线设计及测量技术

3．3．1 单根带材的电压引线设计及测量技术

3．3．2 单层模拟电缆的电压引线设计及测量技术

3．3．3 实际5m电缆的电压引线设计及测量技术

3．4 本章小结

第4章 高温超导电缆的交流损耗测量及特性分析

4．1 引言

4．2 单根带材的交流损耗特性分析

4．2．1 电压引线接触高度对交流损耗的影响

4．2．2 单根带材的自场损耗

4．3 单层模拟电缆的交流损耗特性分析

4．3．1 电压引线接触高度与通电频率对交流损的影响

4．3．2 不同排列方式下的交流损耗

4．4 实际5m超导电缆的交流损耗特性分析

4．4．1 电压引线不同接触位置对交流损耗的影响

4．4．2 通电频率对交流损耗的影响

4．4．3 通电周期对交流损耗的影响

4．5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢