不同宽厚比多芯Bi-2223带在自场下的频率特性

具有不同宽厚比的多芯Bi-2223带的交流传输损耗依赖不同的参量.其中,高温超导带材的运行频率被认为具有重要的影响.几个理论模型描述了这种依赖关系.为了调查具有不同宽厚比的Bi-2223带的交流传输损耗的频率依赖性,准备了一系列宽厚比逐渐变化的Bi-2223带,通过交流传输测量来研究它们的特性.可以发现,在频率低于810Hz时,交流传输损耗随频率的增大而减小,当频率从810Hz增加到2025Hz时,交流传输损耗随频率的增大而增加.同时也发现,在频率低于810Hz、宽厚比较大时,交流传输损耗的减小量会较小.在频率高于810Hz、宽厚比较大时,交流传输损耗的增加量会较小.     

二代高温超导带材失超特性研究

高温超导带材失超会降低其通流能力，从而影响高温超导装置的运行稳定性。目前，高温超导带材失超仿真模型多为二维计算模型，无法准确模拟其失超过程中的电磁热行为。该文采用有限元方法对二代高温超导带材失超特性进行多物理场耦合分析。在三维直角坐标系下，以磁场强度矢量为求解变量，建立了二代高温超导带材失超演化电磁热仿真模型，研究了二代高温超导带材长度方向与宽度方向在不同热扰动工况下的电磁热特性及其演化过程，分析了高温超导带材过电流失超过程中的各层分流状况与超导层电阻率变化行为，区分了不同类型的过电流失超行为，并提出了高温超导带材过电流冲击失超的电阻率判据。     

不同合金基体Bi2223带材传输损耗的测量和分析

减少交流损耗可以通过带材的扭绞、铠装层采用合金材料或在芯线之间引进一个电阻层来实现。为了研究高阻值基体材料对交流传输损耗的影响,准备了6个具有不同合金基体的Bi2223带材。在77 K下,测量了6个样品基体的电阻率,研究了Ag合金基体对Bi-2223带材交流传输损耗的影响。研究发现,在I0相似文献   

非均匀ReBCO超导带材失超传播特性的建模与实验研究

对非均匀ReBCO高温超导带材的失超传播特性进行研究。非均匀ReBCO带材模型主要分为4种情况:点缺陷含铜稳定层,点缺陷未含铜稳定层,域缺陷含铜稳定层,域缺陷未含铜稳定层。应用有限元方法,建立对应非均匀性的热分析物理模型,对非均匀ReBCO高温超导带材在失超过程中的热稳定性进行数值仿真,同时分析了缺陷长度与缺陷失超电流的关系。计算缺陷区域在失超过程中的最高温度,同时比较了4种非均匀样品失超传播速度。通过实验和模型计算结果相互对比,反映了相同的规律,研究结果对设定失超保护系统的电气参数有实际意义。     

BI-2212超导圆筒热学特性测试及有限元分析

感应屏蔽型高温超导故障电流限制器的动态测试实验中，在故障期间，Bi-2212超导圆筒处于磁通流动状态并出现电阻，处于交变磁场中的超导圆筒的内部，有大量的感应电流产生，焦耳热引起超导圆筒温升，使限流器的阻抗不断上升，进行超导圆筒的热学性能测试和分析，对研究限流器故障阶段阻抗的变化及故障后限流器的恢复具有重要的意义。该文通过对有银皮包套的超导圆筒和没有银皮包套的超导圆筒在通过大电流(大于临界电流Ic)时温度变化的测试及有限元分析计算，得到了样品分别在液氮和77K氮气中温度的变化和分布。结果表明，银皮包套对超导圆筒的温升有很大影响，超导圆筒的中心温度高于边界温度，超导圆筒温度的恢复时间大约为3s，与限流器动态测试中的恢复时间相同。     

实测信号激励条件下GIS局部放电的电磁波传播特性研究

笔者主要分析GIS典型绝缘缺陷引起的局部放电(PD)过程,并应用FDTD算法,分别以理想的高斯脉冲信号和真实PD电流信号为激励源,研究电磁波在GIS内部的传播特性,结果表明:PD实际电流信号与理想高斯脉冲激励下的电磁渡相差较大,PD超高频电磁波传播特性仿真研究宜采用实测PD信号作为模拟激励源.     

高温超导变压器高压绕组的绝缘设计和试验

为了研究630kVA/10.5kV三相高温超导变压器雷电冲击情况下的绝缘问题,设计研制了一台与630kVA超导变压器高压绕组1∶1的模型。导线采用与超导变压器所用高温超导Ag合金包套不锈钢加强Bi2223多芯带材同样尺寸的CuNi合金带材,导线以聚酰亚胺薄膜采用双半叠包工艺进行绝缘。高压绕组模型为多层圆筒式结构,层间置有层间绝缘和冷却通道。液氮温度77K下远高于国家规定的该电压等级标准(75kV)要求的155kV,雷电全波冲击试验、波过程的测量试验以及对波过程仿真计算的结果表明,测量结果和理论计算结果比较吻合,冲击电位分布接近线性,没有形成震荡,为630kVA/10.5kV高温超导变压器的成功研制提供了依据。     

非均匀高温超导带材对CORC电缆失超特性的影响研究

高温超导CORC(conductor on round core)电缆失超时的热负荷严重威胁了低温系统和电缆本体的安全稳定运行。受微米级超导薄膜制备工艺等的影响,CORC电缆并绕的多根高温超导带材不均匀。为分析不均匀临界电流对CORC电缆失超特性的影响,该文搭建了基于三维TA方程的有限元模型。以降维的带材曲面为求解区域,以等效的电流密度为求解变量,失超模型在同一几何中表达超导和常导两种属性,构建电流和电势两种约束。在导体域建立降维的热模型,用以考虑损耗和传热的影响;在全局建立等效的电路模型,用以控制并联导体的分流。进一步地,耦合模型考虑温度依赖的接头电阻以模拟CORC电缆带材的烧断和电流的突变。结果表明,非均匀高温超导带材影响了电流重分配的动态响应,加快了局部失超的发展过程。     

多柱芯体并联结构避雷器暂态热特性计算方法

多柱芯体并联结构避雷器在特高压交流输电系统和串联电容补偿装置中得到了广泛应用,其暂态热特性的优劣直接影响运行可靠性,应通过合理设计确保其暂态热稳定性。对多柱芯体并联结构避雷器暂态热特性计算方法进行了研究,分析了暂态温升的计算方法,计算了避雷器散热过程的初始条件。根据避雷器散热过程的温度场方程,利用有限元法建立了多柱芯体并联结构避雷器散热特性三维计算模型。设计了避雷器比例单元,进行了暂态温升计算分析和试验,采用2ms方波电流试验方法在较短时间内给芯体注入较大的能量以模拟系统中避雷器芯体的暂态温升过程,测量了每次试验芯体产生的温升。设计了4柱芯体并联结构的避雷器试品,进行了避雷器散热特性计算和试验。试验中,采用工频电流法对避雷器试品进行加热,利用光纤光栅传感器测量避雷器散热过程中的电阻片温度变化。计算和试验对比结果表明,暂态温升的计算结果较实测温升高,计算结果与实测结果的误差均<5%,暂态温升计算方法是有效的。散热特性的计算结果较试验结果偏严,误差<5%,验证了采用多柱芯体并联结构避雷器散热特性计算方法计算避雷器的自然散热特性的有效性。     

双向工频通信信号在配电网中的传输特性

介绍了双向工频通信的基本原理，建立了一简单的信号传输模型。从暂态电压和电流在配电网中传播的角度，分析了双向工频通信信号在配电网中的传输特性。通过实际测试数据，验证了双向工频通信方式具有抗干扰能力强、不受线路状况和负荷变化制约的特点。     

电阻型超导限流器失超电阻测量方法

针对安装于高压柔性直流电网中的电阻型超导限流器的失超电阻难以测量的问题,提出一种适用于高电压等级下超导限流器的失超电阻间接计算方法。该方法利用超导限流器样机失超电阻易于测量、对试验环境要求相对较低的特点,通过超导限流器失超电阻和其常温电阻之间存在的比例关系,基于热等效原理对超导限流器样机进行交流冲击试验,进而获得样机的失超电阻值;最后通过推算得到了超导限流器的失超电阻值。通过与仿真模型仿真值的对比证明了计算结果的准确性。     

基于YBa2Cu3O7块材的高温超导限流器的限流特性研究

电阻型高温超导限流器(HTSFCL)利用超导体的超导态-正常态转变来限制短路电流,无需短路故障检测电路,具有体积小、重量轻的优点。为此在国内提出了基于YBa2Cu3O7高温超导材料的电阻型HTSFCL方案;开展了电阻型HTSFCL限流特性的实验研究,得到了不同电压下,HTSFCL的限流效果;分析了超导体失超电阻的传播特性。实验结果表明:电阻型HTSFCL可将预计200A(交流峰值)的短路电流限到120A,限流效果明显。这对进一步开展基于YBCO材料的电阻型HTSFCL研究具有重要的指导意义。     

基于MgB2的新型电阻型超导故障限流器的研制和性能分析

超导故障限流器对限制短路电流和短路容量具有重要的研究意义。文中基于MgB2的特性,采用先变形后退火的方法,并利用特制高温玻璃纤维进行绝缘,在退火处理后再通过环氧树脂胶黏剂固化,研制了一台小体积电阻型超导故障限流器样机。同时通过液氦和氦气冷却,对其性能进行测试;通过建立电阻型超导故障限流器的一维热传导模型和电路方程,对其动作特性进行仿真。测试和仿真结果表明该样机限流效果明显,限流百分比可达44%以上,然而限流器的失超长度、超导线材温度和失超电阻随着时间呈非线性变化且限流器的线材并未全部失超。失超恢复时间约为1.5s,可通过交替连接方式满足重合闸需求。最后针对10kV电力系统,提出了MgB2的小体积电阻型超导故障限流器工程设计原理,并分析了其在工程应用中的可行性。     

Quench in high-temperature superconducting motor field coils: experimental results

The results of quench tests on high-temperature superconducting motor coils are presented. These results clearly demonstrate that the quench process is characterized by a current level, referred to as the "quench current", above which the cooling system cannot maintain the winding temperature. The result will be an unstable growth in winding temperature in a process commonly referred to as a winding quench.     

高温超导线圈在工频交流下的失超判断

运行于电力系统中的超导电力装置可能会遭受交流过电流故障,从而导致超导态转变到常态(失超),因此检测失超是超导电力装置实际应用的重要基础。然而在交流工作条件下,超导线圈产生很大的电感电压,其幅值远大于超导线圈失超后的常态电阻电压,给失超判断带来困难。笔者应用超导线圈在交流下电感电压和电阻电压的相位变化关系原理,经过实验研究,提出了基于相位变化的超导线圈在交流下的失超判断方法,为超导线圈在交流下的失超检测提供了新的技术途径。     

Stabilization for thermomagnetic instability of CuNi/NbTi superconducting wire in spatially distributed magnetic field

Thermomagnetic instability in superconducting wires composing multistrand cables is a problem in the development of cables with large current capacity. This paper elucidates the quenching properties of ac superconducting wires in a distributed magnetic field applied to the strands in the cable, and the stabilization of the ac superconducting wires considering the effect of the longitudinal magnetic field or the fraction of copper embedded in each strand. First, the degradation of the quench current of CuNi/NbTi superconducting wires in a distributed magnetic field is exhibited with simple test samples. Second, the quench properties of the strand in a (6 + 1)³ cable and the optimal twist pitch of the cable for high stabilization are discussed. Last, the effect of copper on the quench properties of the strand and the appropriate fraction of copper for suppression of quench current degradation in a distributed magnetic field are discussed. © 2001 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 135(4): 26–34, 2001     

A Superconducting Magnet with Center Field of 10 T and φ100 mm Warm Bore

A conduction-cooled superconducting magnet with central field of 10T and warm bore of 100 mm was designed based on a Nb3Sn and two NbTi superconducting coils. At the first stage, the NbTi coils have been fabricated and tested. A two-stage 4 K Gifford-McMahon (GM) cryocooler with the second-stage power in 1W, 4.2K is used to cool the magnet from room temperature to 4 K. The superconducting magnet with the same power supply has the operating current of 116A. The magnet can be rotated with a support frame to be operated with either horizontal or vertical position. A pair of Bi-2223 high temperature superconducting current leads was employed to reduce heat leakage into 4.2K level. The NbTi coils reachto the operating current of 120A without training effect to be observed during charging of the magnet during 40 minutes charging time and generate the center field of 6.5T. The training effect in the NbTi magnet directly cool-down by cryocooler and inter-winding support structure in magnet can be remarkably improved. The superconducting magnet has been stably operated for more than 275 hours with 6.5T. In this paper, the detailed design, fabrication, stress analysis and quench protection characteristics are presented.     

Performance of a 3000/6000 V, 1000 kVA class superconducting transformer developed for a prospective power transmission model system integrated under superconducting environment (PROMISE)

A 3000/6000V, 1000 kVA class superconducting transformer (SC-Tr) was developed for a Prospective Power Transmission Model System Integrated under Superconducting Environment (PROMISE). In this transformer, the core and superconducting windings are immersed in liquid helium and the major insulation is provided by the liquid helium. This paper describes both the design features and measured characteristics of the SC-Tr. Fundamental characteristics of the SC-Tr are obtained through no-load, short-circuit tests and quench experiments. The results of the no-load test have verified that the SC-Tr has the capability to withstand ac voltage of 3000/6000 V of 60 Hz without any partial discharge. The short-circuit tests have proved that the SC-Tr is capable of carrying ac current of 170 Arms without quench in the superconducting windings. Furthermore, in a real-load experiment with the PROMISE, electric power of 3800 V-460 kVA of 50 Hz in high-voltage side is transmitted through this SC-Tr.     

基于分布式光纤测温技术的超导电缆 局部失超检测和保护方法

现有失超保护方法大多只能检测出整体失超故障,而不能有效反映局部失超故障。为此,根据超导电缆发生局部失超后,导体层沿线温度波形出现波峰特征,提出了一种基于分布式光纤测温技术的超导电缆局部失超检测和保护方法。该方法利用光纤测温系统测量超导电缆导体层沿线温度,使用高斯滤波进行测温数据的消噪处理,通过多分辨形态学梯度(MMG)辨识沿线温度波形中波峰的上下边沿,进而计算确定局部失超发热区域。最后根据发热区域的大小和温升情况,进行告警和跳闸。仿真结果表明,所提出的方法具有良好的抗噪性能,可准确检测和判断失超发热区域和失超故障严重程度,有效保证超导电缆运行安全。     

超导装置失超实验电流控制器的研制

对超导材料失超特性研究是超导电力科学技术中的重要基础课题。针对超导装置失超实验要求,研制出以数字信号处理器(DSP)为核心、以大功率晶闸管为主功率元件的新型失超实验电流控制器。该系统没有复杂的外围逻辑电路,充分发挥了DSP速度快、计算能力强的特点,它为超导实验实现小型化、数字化提供了一个很好的平台,并已成功地应用于超导装置失超实验中。