基于高温超导电缆终端的应力锥结构设计

对35kV高温超导电缆终端应力锥进行优化设计。以各层极板长度,半径,绝缘材料介电常数等作为优化变量,以各层极板之间的电压降相等作为优化目标,采用动态惯性权重因子的改进粒子群算法对高温超导电缆终端应力锥电气参数优化设计。应用matlab软件实现应力锥优化设计算法,通过循环迭代得到应力锥最优极值。     

高温超导电缆终端预制式应力锥的设计与分析

高温超导电缆终端是高温超导电缆系统的重要组成部分。借鉴常规电缆终端预制式应力锥的设计理论,结合高温超导带材的特殊工作特性,选用耐低温的绝缘材料,对高温超导电缆终端预制式应力锥进行设计。运用有限元分析软件ANSYS对设计的高温超导电缆终端预制式应力锥进行建模和仿真计算,得到终端处的电场和电位分布,并将仿真结果和理论计算结果进行对比分析,验证设计的可行性,为进一步的研究奠定了基础。     

高温超导电缆终端预制式应力锥的设计与分析北大核心

高温超导电缆终端是高温超导电缆系统的重要组成部分。借鉴常规电缆终端预制式应力锥的设计理论,结合高温超导带材的特殊工作特性,选用耐低温的绝缘材料,对高温超导电缆终端预制式应力锥进行设计。运用有限元分析软件ANSYS对设计的高温超导电缆终端预制式应力锥进行建模和仿真计算,得到终端处的电场和电位分布,并将仿真结果和理论计算结果进行对比分析,验证设计的可行性,为进一步的研究奠定了基础。     

35kV/1.0kA冷绝缘高温超导电缆温度分布

针对35 kV/1.0 kA单相冷绝缘高温超导电缆及以液氮为低温冷却介质的单通道循环冷却系统,研究超导电缆轴向和径向温度分布。根据冷绝缘高温超导电缆的结构特点,计算了超导电缆的热负荷,建立了超导电缆热分析数学模型和热平衡方程。通过求解热平衡方程,得到了稳态运行时超导电缆的轴向和径向温度分布,为超导电缆低温系统的设计与优化提供了重要的参考价值。     

高温超导电缆终端预制式应力锥缺陷的研究分析

高温超导电缆终端是连接超导电缆和常规电缆的重要组成部分。其中应力锥作为改善电场分布的终端元件之一,具有无可替代的功用。但应力锥在生产过程中,不可避免的会产生一些缺陷,导致电缆终端电场集中,产生放电或烧毁电缆。文中针对高温超导电缆终端应力锥可能出现的各种缺陷进行建模与分析,运用有限元分析软件ANSYS对其进行仿真,得到电缆终端的电场和电位分布。为进一步研究应力锥的设计奠定基础。     

冷绝缘超导电缆绝缘设计及测试方法的简介

超导电缆主绝缘的设计在整个超导电缆的设计中占有十分重要的地位。文中介绍了冷绝缘HTS电缆主绝缘的设计方法和绝缘性能的检测方法;对于超导电缆耐受电压、设计场强和绝缘厚度的确定以及超导电缆主绝缘的性能检测都做了详细的总结;同时也介绍了由于失超引起的局放对绝缘设计的影响。该文所介绍的设计方法和性能检测方法能够为超导电缆主绝缘的设计和绝缘性能检测提供一些参考。     

110kV冷绝缘高温超导电缆本体绝缘设计

对国内第一根基于YBCO涂层导体的110kV冷绝缘高温超导(CD HTS)电缆本体绝缘进行了设计。根据冷绝缘HTS电缆的结构特点,通过分析不同绝缘材料的介电特性,应用电场有限元数值分析模型和理论模型,计算了超导电缆本体电场分布,研究了超导电缆主绝缘厚度与局部放电起始场强的定量化关系,最后给出了110kV冷绝缘HTS电缆主绝缘材料与厚度的设计方案。     

变厚度聚焦换能器对声焦域轴向长度影响的研究*

针对不同厚度的病变组织,改变声焦域轴向长度能提高高强度聚焦超声在临床治疗过程中的安全性和有效性。基于多频超声波叠加原理,该文提出了变厚度(多频)聚焦换能器,并设计了两种类型变厚度聚焦换能器。根据瑞利积分法推导了变厚度聚焦换能器声场,计算和分析了变厚度聚焦换能器的声焦域轴向长度,并与等厚度(单频)聚焦换能器声焦域轴向长度进行对比。结果显示,变厚度聚焦换能器中心到边缘的厚度变化趋势与声焦域轴向长度变化相关,中间薄两边厚换能器声焦域轴向长度缩短,中间厚两边薄换能器声焦域轴向长度变长,且实验验证了理论的正确性。研究结果可为变厚度聚焦换能器声场研究和高强度聚焦超声的临床治疗提供参考。     

冷绝缘高温超导电缆绝缘设计的研究

目前随着国内外高压输电系统的不断发展,许多研究机构一直试图开发高电压等级的高温超导电缆系统,这就要求设计的HTS电缆要有可靠的绝缘性能和优化的绝缘设计技术.根据超导电缆的结构特点和高温超导电缆系统的运行特点,对Nomex和PPLP进行了交流耐压、雷电冲击、局部放电(PD)起始电压和热循环等高压绝缘特性试验.根据不同厚度...     

对称熔融拉锥型光纤光栅温度和应力传感特性

锥形结构的光纤光栅具有对应力敏感而对温度不敏感的特性,这可以有效抑制温度与应力的交叉敏感问题.提出一种利用熔融拉锥技术实现对称双锥形结构的光纤光栅,结合传输矩阵法建立其传感特性理论模型并加以分析.首先研究影响啁啾系数变化的因素,得到啁啾系数与光栅长度变化量的关系;其次对对称熔融拉锥型光纤光栅的光谱特性进行分析,讨论光谱短波长处出现密集调制现象的成因;然后仿真研究温度和应力对对称熔融拉锥型光纤光栅的反射谱影响,得到对应的中心波长和光谱宽度的变化关系.并针对应力灵敏度较低问题,提出聚合物涂覆锥区增大传感锥区光纤半径差而进行增敏的方案,利用熔融拉锥法制备对称熔融型光纤光栅,通过实验验证理论仿真的正确性,对称熔融拉锥型光纤光栅应力灵敏度为0.11391 nm/N.研究表明,对称熔融拉锥型光纤光栅的啁啾系数与光栅长度变化量满足线性关系.对称熔融拉锥型光纤光栅端处光栅周期较小,且反射率小于1,左边透射光与右边反射光会产生干涉,因此光谱短波长处会出现密集调制现象.随着轴向应力的增大,光栅反射中心波长向长波方向移动,光谱宽度变大,且两者与轴向应力均满足线性关系;随着温度升高,反射谱峰中心波长向长波方向移动,满足线性关系,而温度对光谱宽度的影响可忽略不计.通过增大传感锥区光纤光栅半径差,光纤光栅的应力灵敏度较之前提高了数百倍,并且增大光栅长度变化量有助于进一步提高应力灵敏度.对称熔融拉锥型光纤光栅的光谱宽度只对应力敏感而对温度不敏感,这一特性可用于实现温度与应力双参量测量.     

MICE超导耦合磁体线圈等效弹性模量辨识

应用于"μ介子离子化冷却实验装置(MICE)"的超导耦合磁体系统是MICE中的三大关键设备之一。耦合磁体线圈内径为1 500mm,长度为285mm,厚度为110.4mm,采用方形截面1.65×1.00mm2的NbTi复合超导线。每层导线之间为环氧和绝缘玻璃纤维布,每匝导线之间为环氧,线圈具有复杂的正交各向异性性质。根据线圈横截面细观结构的周期性,选出单根导线与周围的绝缘材料为代表性体积元(Representative Volume Element,RVE),基于能量等效原理得出线圈等效弹性模量的含义,然后根据细观力学有限元法,采用有限元软件计算了不同边界条件下细观结构代表性体积元的力学响应,得出了线圈平面径向和环向等效弹性模量,结果已经作为基础数据运用在MICE超导耦合磁体的力学计算中。     

CRAFT TF中场线圈导体及内部接头电阻-温度特性研究

我国于2019年启动了国家大科学装置聚变堆主机关键系统综合研究设施(CRAFT)的建设,环向场(Toroidal Field, TF)线圈是聚变堆主机关键系统综合研究设施的重要组成部分.TF线圈绝缘制造采用真空压力浸渍工艺实现,因TF线圈体量巨大,为使线圈绝缘固化时温度均匀,减少绝缘树脂固化热应力,拟采用导体电流加热的方式进行加热.TF中场线圈有三个内部接头,因此需要同时知道导体和内部接头电阻与温度之间的关系,以防内部接头局部过热,导致绝缘固化失败.本文将中场内部接头样件加热到线圈绝缘工艺温度,用直流四线法测量导体和内部接头在不同温度下的电阻,得到在303～443 K温度区间内导体和内部接头电阻-温度关系式.发现相同温度下,导体电阻大于内部接头电阻,同时分析了内部接头铜套以及铬层对电阻的影响.并根据测得的电阻-温度关系式,可以得到在不同温度下超导缆及内部接头产生焦耳热的能力,从而为超导线圈绝缘固化温度控制提供重要的参考依据.     

高频电压下交联聚乙烯电缆绝缘中电树枝生长的动力学模型

针对高压交联聚乙烯电缆绝缘试样,在1000—2000Hz 10kV峰值正弦电压下,采用计算机实时显微数字摄像技术进行了电树枝培养实验.基于半结晶绝缘材料中电树枝生长机理和电树枝结构的分形特征,提出了一个在高频范围定量预测电应力驱动下交联聚乙烯电缆绝缘中电树枝生长特性的动力学模型,获得了电树枝生长率方程和从电树枝生长到击穿过程的寿命公式.将该模型预测值与实验中获得的电树枝生长规律实验数据进行比较,其结果有较好的一致性,表明提出的模型化方法可以应用到交联聚乙烯电缆绝缘中电树枝老化规律的定量分析研究中. 关键词： 交联聚乙烯电缆绝缘 电树枝 施压频率 动力学模型     

ADS注入器Ⅱ超导螺线管的初步测试

介绍了加速器驱动次临界系统（ADS）注入器Ⅱ束流聚焦单元超导螺线管的初步测试。 该测试在高度1 600 mm、 直径510 mm的垂直杜瓦中, 利用型号为cryogenic sms的超导电源对磁体进行了励磁, 并利用霍尔探头测试了其轴向磁场分布情况和漏场情况, 其中心磁场励磁后可达8.20 T, 漏场分布和计算值的相对误差小于10%。 同时, 对励磁过程中骨架的应力应变状态做了测试。 对测试结果的分析表明, 骨架结构设计合理, 应变状态变化平稳, 磁体低温稳定性能良好。The preliminary test of the superconducting solenoid for ADS injectorⅡhas been carried out in order to measure its performances. A vertical dewar with height 1 600 mm and outer diameter 510 mm was employed for this test. The magnet was energized by a cryogenic sms superconducting magnet current source. The axial magnetic distribution and leakage field were also tested through hall probes. The center field can be excited up to 8.20 T and the relative diviation between the measured value and the calculated value of the stray and leakage field is less than 10%. The measurements of the strain and stress status of the magnet skeleton show that the distortion is small and the mechanical performance is robust.     

3kA冷绝缘高温超导电缆的设计和短路冲击试验

为验证接入系统的高温超导电缆的暂态特性,研制了220kV/3kA 1.5米冷绝缘高温超导模型电缆,并成功进行了短路电流为40.4kArms、持续时间为2s的短路冲击试验。文中详细阐述了起到支撑、液氮流通通道和保护作用的铜骨架的设计,超导电缆本体均流设计,并对该模型电缆进行了接入系统的短路冲击试验,试验表明,该超导电缆可满足220kV电网暂态冲击要求,验证了超导电缆本体和铜骨架设计的正确和合理性。     

Dichotomic Decision Optimization for the Design of HVDC Superconducting Links

Superconducting links are an innovative solution for bulk power transmission, distinguished by their compact dimensions, high efficiency and small environmental footprint. As with any new technology field, there is a large amount of design possibilities for such links, each of them having a profound impact on the system configuration. For instance, changing the material can imply a change in the working temperature from 20 to 70 K and has consequences on the maximum link length. This article presents the dichotomic decision possibilities for the optimized design of a high-power superconducting link, focusing on some of the key components of the cable system. The complex design optimization process is exemplified using the European project Best Paths, in which the first 3-gigawatt-class superconducting cable system was designed, optimized, manufactured, and successfully tested.