高温超导圆柱中心孔在脉冲磁化过程中的效应分析

脉冲磁化自热是影响俘获磁场的重要因素,在超导体中开孔是降低自热的一种有效方法。通过求解基本的超导电磁场和温度场耦合方程,研究了三种频率外磁场作用下,有无中心孔两种情形下外磁场变化过程中超导体中磁场和温度场的变化,结果表明中心孔对于磁场的影响很小,对于温度的影响和超导体中自热引起的温度的最大值的位置有关。     

高温超导直流电缆系统设计及漏热分析

近年来,高温超导技术研究在输配电领域取得了显著的进展,超导电缆应用技术成为其重点发展方向。其中,冷却系统的设计是保证超导电缆输配电系统稳定运行的关键技术。针对一套高温超导直流电缆系统中的终端恒温器、电流引线和超导电缆本体等关键部件进行了漏热分析,并通过理论计算和有限元仿真,对高温超导电缆系统的热负荷进行了评估,为该系统可靠运行提供了保障。     

二代高温超导带材失超电阻的交-直流等效计算方法

超导故障限流器具有通态损耗低、响应速度快等优点,是一种应用场景广阔的超导电力设备,但二代高温超导带材失超电阻的有效计算较困难,难以同时满足计算精度和速度的要求。本文对YBCO高温超导带材进行交流和直流过电流冲击实验,测量了短路故障电流作用下带材的失超电阻特性。结果表明,带材失超电阻与积累能量具有一一对应关系,且该对应关系在交流和直流工况下一致。以此为理论基础,搭建了基于电阻-能量关系的电阻型超导限流器失超电阻计算模型,提出了交直流等效失超电阻分析方法,可用交流冲击实验等效替代直流实验,降低实验与仿真建模的难度。     

基于分裂电抗器的开关转换型超导直流限流器

多端柔性直流电网技术的发展面临快速限制短路电流的巨大挑战。超导直流限流器被认为是故障限流的最有效解决方案之一。提出了一种基于分裂电抗器的开关转换型超导直流限流器,该限流器通过限流单元(分裂电抗器的绕组由YBCO带材绕制)与固态开关相配合,稳态时,限流器呈并联结构,等效电感小,运行损耗低;故障发生后,限流器转换为串联结构,并受大电流冲击而失超,产生较大的限流电阻,能够有效限制短路电流。基于MATLAB/Simulink建立了超导限流器模型,仿真分析了限流过程中的电流变化情况,对比分析了开关动作前后的限流情况,验证了该限流器的可行性。     

高温超导限流电缆研究现状与发展趋势综述

高温超导限流电缆是一种新型超导电缆,充分利用了第二代高温超导体的优势,在电力系统正常和故障状态时分别表现低阻抗载流和高阻抗限流特性。高温超导限流电缆集成了超导电缆与超导限流器两种超导电力装备的功能。对于超导电缆和超导限流器,分别都有相关研究综述,而对于高温超导限流电缆缺乏系统性综述研究。从高温超导限流电缆的原理与结构出发,综述国内外有关高温超导限流电缆的研究现状,针对面临的技术问题进行分析。总结出高温超导限流电缆动态电流分布、载流限流瞬态变化过程、高温超导限流电缆接入到电力系统的新拓扑结构等关键技术和基础科学问题,获得了高温超导限流电缆未来的发展方向和趋势。     

无绝缘高温超导线圈横向电阻率提高的方法研究

与传统高温超导绝缘线圈相比,无绝缘线圈在绕制过程中使用不锈钢带与超导带并绕,不锈钢带提高了线圈的机械强度并对线圈有保护作用,这样绕制的无绝缘线圈具有稳定性高、失超自我保护能力强、失超恢复快等优点。然而,由于其线圈匝间横向电阻率过低,在励磁过程中无绝缘线圈会出现不稳定、不均匀磁场。为此,提出一种无绝缘线圈中不锈钢带横向电阻率提高的方法,来增强线圈的稳定性和降低屏蔽电流。为提高横向电阻率,对不锈钢带进行热处理和化学处理。通过实验验证,结果表明:该处理工艺能有效提高无绝缘线圈的横向电阻率,对增强无绝缘高温超导线圈的稳定性具有重要实用价值。     

准各向同性导体指数损耗分析北大核心

高温超导材料具有弱连接和低钉扎力的特性,当超导中通入交流时,导体内磁通线的运动需克服钉扎力,导致焦耳热损耗,即指数损耗,特别是通入的电流接近于临界电流时,该损耗不可忽略。运用数值仿真的方法分析了由第二代高温超导带材构成的准各向同性高温超导股线的指数损耗的特点。研究表明:指数损耗在股线中的分布与磁场的分布密切相关,即处于股线外侧的超导带材的指数损耗要远大于内侧的超导带材;股线总的指数损耗随着通入的电流的增大呈指数倍的增加。     

高温超导储能磁体导冷片涡流损耗分析

高温超导储能(High Temperature Superconducting Magnetic Energy Storage,HTS-SMES)磁体装置可有效提高电力系统的稳定性、改善电能质量。储能磁体是储能装置的关键部分,为提高超导储能磁体的热稳定性,通常在超导磁体中增设铜导冷片。磁体充放电时在导冷片上会产生涡流损耗,损耗的大小严重影响磁体的超导特性,因此降低导冷结构的涡流损耗是提高磁体热稳定性的关键因素。运用有限元法(FEM)分析导冷片上的涡流损耗,在Ansoft仿真软件三维瞬态场中模拟磁体充电过程中导冷片的涡流损耗,结果表明:充电模式下,完整导冷片涡流损耗为1.45W;沿径向开缺口处理后涡流损耗为0.107W;导冷片内环、中部、外环开齿槽后涡流损耗分别为0.49、0.41、0.1242W。由此可得,对于导冷片的开齿槽处理可显著降低涡流损耗,且内部开齿槽的效果最佳。     

铜带复合对超导倾斜堆叠结构的电磁特性优化研究

REBCO堆叠结构是超导体应用实现的关键中间载体。然而随着REBCO堆叠结构中带材数量的增加,将产生较大的应力限制堆叠带材的数量。倾斜堆叠结构(CSS)在一定程度上可以平衡堆叠弯曲半径和堆叠数量。允许堆叠的数量增加后,可加入金属带材复合来实现CSS的结构优化。由于CSS电流的分布有着不均匀的特性,固定根数的铜带复合在CSS不同位置对临界电流的影响可能不同。首先,本文基于实验方法和仿真方法,对铜带复合在CSS不同部分的电磁特性展开研究。随后,基于响应面分析法量化了不同复合结构的具体效果。最后通过分析复合CSS和普通堆叠的临界电流差异和交流损耗差异,来验证铜带复合CSS的电磁性能优势。     

利用H3PO4液层侧面红外热像研究YBCO高温超导薄膜的激光辅助刻蚀特性

利用红外热像实时监测系统,获取钇钡铜氧激光辅助化学刻蚀中H₃PO₄液层的侧面红外热像,研究了其溶液温度分布与热对流特性,并对红外监测数据与钇钡铜氧薄膜激光化学刻蚀特性的关系进行了分析.主要实验结论包括:红外灰度图可真实反映溶液的温度分布和热对流情况,为激光化学刻蚀的热环境分析提供有价值的红外监测数据;通过任意时刻钇钡铜氧表面生成热流所到达高度的分布情况和该时刻的红外灰度图,分析出钇钡铜氧薄膜表面各区域的腐蚀启动先后和刻蚀程度差异等重要信息,为钇钡铜氧及其它材料的激光化学刻蚀特性的实时监测提供了一种新的技术手段.