端部松动对高温超导电缆导体交流损耗影响的定性分析（英文）

高温超导电缆由于其较低的交流损耗和高传输电流密度的特点,随着地下电缆容量的不断提升在人口密集城区具有潜在的应用前景.交流损耗是是高温超导电缆的一个重要参数,对其运行稳定性和运行成本具有重要影响.为了研究高温超导电缆的交流损耗,用YBCO涂层导体绕制了一根长1.5米的冷绝缘电缆导体,此电缆导体包括一层导体层,绝缘层,和一层屏蔽层.基于Bean临界态模型对电缆导体的交流损耗进行了分析并在工频77K条件下用电测法对交流损耗进行了测量.结果在计算值与试验结果之间有难以置信的差异.本文基于电缆导体两端的几何与机械结构对产生这种现象的原因进行了定性分析.     

带有屏蔽层的BSCCO电缆的交流损耗特性研究

为了研究在HTS电缆导体层和屏蔽层的交流损耗,我们准备了5米长22.9KV/50MVA的BSCCO HTS电缆,在导体层和屏蔽层都附上电压引线,并在几毫秒到几分钟内给导体层和屏蔽层通大小相等、方向相反的电流,以测试通电时间对于交流损耗的影响。实验表明,从屏蔽层引线上测出的交流损耗和通电时间无关,但从导体层引线上测量出的损耗值却很大程度依赖于通电时间,这是因为导体层周围很厚的绝缘层导致热传输很难到达周围的冷却剂。当通电周期变长时,导体层的温度升高,通过导体引线测出的交流损耗增加,尤其在通电若干周期后,导体层引线测出的损耗值比在屏蔽层引线测出的损耗值大1.5倍。     

YBCO-NiW超导电缆中导体层的交流损耗测量研究

为了弄清由YBCO-NiW带材制成的高温超导电缆在导体层的交流损耗特性,该实验使用的是由YBCO-NiW带材制成的5m高温超导电缆作为样品,在导体层表面分别以每90度角焊接一个导体引线,共4个,并对导体层和屏蔽层串联后通入方向相反的电流后进行测试。实验结果表明YBCO-NiW带材的自场损耗主要是磁滞损耗,导体层的交流损耗对频率、通电周期不具有依赖特性,其损耗值的大小也与导体引线的不同接触位置无关。     

Bi2223带材的临界电流及交流损耗研究

测量了77K温度下不同基体材料和不同芯数带材的临界电流和交流损耗.分析了弯曲应变对它们的影响.结果表明单芯样品的不可逆应变小于0.15%,而多芯样品的不可逆应变在01%到03%之间,多芯导体的机械性能比单芯导体的好,增加芯数可以提高机械性能,金属包套材料对超导芯起到了增强的作用,它防止了超导芯中裂纹的进一步传播.自场损耗随外加应变的增加而增加,这种大幅度的增加与应变使带材的临界电流急剧减小直接相关 关键词： 高温超导体 临界电流 交流损耗     

CICC导体交流损耗数字模拟研究

C ICC超导体是大型低温超导磁体的首选导体,它运行在大电流和磁场快速变化的环境中,磁通进出超导体以及外界磁场的变化会产生交流损耗,而交流损耗对C ICC超导体稳定性运行有很大的影响,这样开展C ICC超导体交流损耗的研究就显得非常重要。因此,文中针对C ICC导体运行条件和几何结构,提出交流损耗数字模拟的想法,并将数字模拟结果与工程计算值进行了比较和分析,二者基本吻合。     

具有多层结构的BSCCO电缆交流损耗测量研究

为了研究带有屏蔽层超导电缆的交流损耗,实验选取了5m BSCCO电缆作为样品,通过电测法评价其交流损耗,并将测量结果与热测法和数值分析法的结果进行对比讨论。此次热测法测量的是100m BSCCO电缆在75.6K和66.6K下的总交流损耗。理论研究中利用直线多边形模型和绕制圆柱形模型计算交流损耗。实验结果表明,热测法和电测法归一化的总交流损耗值是一致的。电测法测量出的总交流损耗和导体层交流损耗分别与对应的数值分析计算结果相吻合。其中绕制圆柱形模型的计算结果更接近电测法结果,说明带材的绕制结构比多边形结构对交流损耗的影响更为重要。     

Bi-2223复合导体直流磁场下自场损耗热稳定性分析

对于一种Bi-2223的复合导体,利用ANSYS软件,我们分析了在直流磁场下励磁过程中,自场损耗对复合导体热稳定性的影响;然后假定Bi-2223超导带内不同的损耗值,通过计算,确定了达到超导带分流温度的最小损耗值。     

高温超导体的交流损耗计算机仿真分析

高温超导体的交流损耗直接关系高温超导器件的运行成本和稳定性.交流损耗的测量与计算,以及交流损耗的降低一直是目前需要解决的问题之一.本文应用有限元软件Comsol Multiphysics基于Maxwell方程和高温超导体的E~J指数特性仿真分析了YBCO超导体在自场和垂直超导体表面的交流背景磁场下的交流损耗,通过与理论值和实验结果比较,验证了该仿真模型的有效性与合理性.     

超导故障限流器螺旋线圈交流损耗特性的研究

超导故障限流器(SFCL)是超导电力应用的一个重要器件,本文采用Bi-2212和YBCO材质的高温超导体来制作SFCL,其具有大容量电流和高电场的优点。作为22. 9kV/25MVA配电系统中SFCL的初期应用阶段,为减少SFCL的交流损耗,制备几种形状线圈的故障电路限制元器件,通过实验研究导体排列和电力方向对故障限流线圈交流损耗特性的影响。经测试,单线型和双线型螺旋线圈的交流损耗均依赖于导体的排列和电流方向,双线型螺旋线圈在导体排列相同的情况下,其交流损耗取决于电流方向。     

Bi-2223复合导体的传输和磁化损耗分析

设计了一种基于Bi-2223带材的高温超导复合导体,利用有限元方法,分析了该复合导体在励磁过程和交变磁场下的交流损耗。分析结果表明,损耗随传输电流和外磁场增加而增大。为进一步分析导体稳定性提供了理论依据。     

直流背场下YBCO涂层导体交流临界电流依频变化（英文）

基于对不同条件下YBCO涂层导体交流临界电流的测量结果,本文研究了YBCO涂层导体的交流临界电流、频率与外加磁场幅值和角度之间的关系,提出了一个相应的经验公式.利用该公式可计算在任意频率、任意外加直流背场下YBCO涂层导体的交流临界电流,计算结果和实验结果相一致.另外,对于YBCO涂层导体交流临界电流依频变化提出了一种可能的机理,频率的增高使得磁通穿透区域变窄,因而需要更大的电流来实现样品的完全穿透,这就使得交流临界电流随着频率增高而增大.     

超导磁体低频交流损耗实验

随着科学技术和工业的发展,超导电技术的应用已开始由直流向交流(交变电流或交变磁场)下发展。如质子同步加速器中的脉冲磁体,交流电的传输,交流电机等都在采用超导新技术。它比常规导体有场强高和损耗低的优点。采用超导体,可以使设备的重量减轻,体积缩小,节省电力。但是,目前在交流下应用的超导线圈几乎都运行在低频,因为在频率较高时运行损耗过大和电性不稳定。     

HTS交流电缆导体层电流的测试

在完成30m,三相,35kV/2kA高温超导(HTS)交流电缆系统的研制过程中,为了优化电缆导体结构设计,需要测量导体层电流分布.为此,我们探索了一套测量导体层电流分布的方法,该方法基本原理是利用自己绕制的Rogowski 线圈,耦合层电流产生的磁场,来测量每层导体所流过的电流值.为了验证该方法的可行性,我们研制了一套测量装置,利用这套装置对3m,6层HTS交流电缆模型进行了测量,测量结果表明这种测量方法和测量装置是行之有效的.     

超导螺线管的低频交流损耗解析和测量

本文叙述一个改进了的威尔逊实验装置,从而可对超导单层螺线管进行交流损耗测量.文中还利用入江模型计算了迴线形状,它和实测到的迴线形状基本一致.     

Bi-2212元件的超导限流特性测试与数值分析

Bi-2212元件(Bi-2212monofilar bulk element)是开发24KV/630A超导限流器(SFCL)的元件之一。本研究从实验和理论上探讨了Bi-2212元件的直流伏安特性、交流损耗特性、限流特性和局部温度分布。结果发现Bi-2212元件的临界电流增加了3.3倍而工作温度从77K降低到65K。尽管Bi-2212导体是线圈排列,但是其交流损耗的测量值与Norris方程的计算结果相似,温度都在77K和65K之间。故障期间每段温度的测量值与数值分析的结果一致。     

325MHz超导腔输入耦合器镀铜层厚度的实验研究

通过对工作在325 MHz、镀铜厚度分别为10,20,30μm的耦合器外导体进行高功率测试,研究了超导腔输入耦合器外导体内壁镀铜层厚度与漏热的依赖关系,目的在于寻找最优化的铜层厚度来降低超导腔输入耦合器的低温漏热。实验结果表明,20μm铜层的耦合器具有较低的动态损耗。综合考虑静态损耗与动态损耗,则20μm铜层厚度为最优化的铜层厚度。     

拉伸应变对YBCO涂层导体传输特性的影响

本文通过实验研究了拉伸应变对YBCO涂层导体的临界电流(Ic)、n值和交流损耗的影响(零场,77K),实验结果表明,随着拉伸应变的增大,YBCO涂层导体Ic的变化分为三个阶段,开始缓慢上升,然后缓慢下降,最后快速下降,Ic的上升表明带材中存在残余压缩应变,Ic的衰减是由于应变导致弱连接区域的钉扎势与晶界间临界电流密度同时减小引起的;而n值随应变增加基本上没有变化,说明沿导体长度方向的Ic分布没有变化.由于临界电流密度沿样品宽度方向分布不均匀,实验所得的交流损耗结果与采用Norris模型计算所得的结果不一致,同时,当应变超过不可逆应变、电流接近Ic时,交流损耗快速增加.     

外场下机械振动对高温超导带材交流损耗的影响

高温超导带材在磁场中传输交变电流时,将受到电磁力的作用而产生机械振动,振动对带材的交流损耗将产生影响.本文讨论了振动情况下交流损耗的测量方法,在平行于带面的直流磁场下,测量了Bi-2223/Ag高温超导带材在不同振动情况下的交流损耗.结果显示:当传输电流频率偏离样品的共振频率时,振动对带材的交流损耗影响不大;只有当电流频率在共振频率附近时,样品产生剧烈振动,交流损耗才有明显的增加;另外,带材振动时的交流损耗随频率变化曲线的斜率比不振动时略有增加.     

新型高温超导复合导体的磁场仿真与实验分析

针对兆伏安级容量的超导变压器,通过绕组初步设计,考虑导体的电流密度、载流量和交流损耗,提出面向大容量超导变压器应用的新型超导复合导体结构,介绍了含内外超导层的新型高温超导复合导体的结构。引入电流矢量T和磁矢量势A的方法,考虑临界电流密度J_c和磁场B的关系,建立了导体不对称三维数值载流模型,计算分析了不同结构参数对导体临界电流的影响规律。通过绕制的新型高温超导复合导体短样,在液氮环境下对其自场临界电流进行了测量,计算结果和实验结果基本吻合,验证了模型的合理性。     

基带材料对单层高温超导电缆模型交流损耗的影响

高温超导(HTS)带材的基带可以改变带材的磁场分布,从而影响到带材的交流损耗。从实验和数值分析两个角度计算了不同高温超导带材的自场损耗,并分析了不同基带对带材自场损耗的影响。利用不同高温超导带材制作了多个单层高温超导电缆模型,并从磁性基带的角度分析了各模型的交流损耗特性。结果显示非磁性基带不影响带材的交流损耗。对于超导电缆模型而言,当磁性基带位于模型外侧时,模型外部空间不存在损耗磁通。此外BSCCO模型和YBCO模型的交流损耗特性相似,NY模型和YN模型的损耗相比前两个模型偏大。尤其在低电流区域,YN模型的交流损耗最大。