超导变压器YBCO线圈轴向错位对交流损耗影响

为了研究超导变压器YBCO线圈轴向错位对交流损耗的影响，基于H公式法对超导线圈使用中会出现的两种轴向错位情况进行了仿真，并与无轴向错位的线圈进行对比分析。结果表明，在50 Hz的激励电流下，当施加的电流小于0.75I_c0,倾斜错位和无序错位会导致交流损耗增加。而当激励电流大于0.75I_c0时，轴向错位线圈产生的交流损耗小于完美缠绕线圈。在外加交变磁场下，轴向错位线圈的交流损耗始终大于完美缠绕线圈。随着磁场幅值的增大，轴向错位线圈与完美缠绕线圈的交流损耗偏差逐渐缩小并趋于稳定。     

超导变压器YBCO线圈轴向错位对交流损耗影响

为了研究超导变压器YBCO线圈轴向错位对交流损耗的影响,基于H公式法对超导线圈使用中会出现的两种轴向错位情况进行了仿真,并与无轴向错位的线圈进行对比分析。结果表明,在50 Hz的激励电流下,当施加的电流小于0.75I_c0,倾斜错位和无序错位会导致交流损耗增加。而当激励电流大于0.75I_c0时,轴向错位线圈产生的交流损耗小于完美缠绕线圈。在外加交变磁场下,轴向错位线圈的交流损耗始终大于完美缠绕线圈。随着磁场幅值的增大,轴向错位线圈与完美缠绕线圈的交流损耗偏差逐渐缩小并趋于稳定。     

YBCO线圈交流损耗的有限元分析与实验验证

随着高温超导YBCO带材载流能力的不断提高和成本的逐渐降低,YBCO线圈及磁体的应用将日益广泛。文中利用有限元方法研究了YBCO线圈的交流损耗特性,计算了50Hz下线圈的瞬时交流损耗,分析了每匝带材中的电流和磁场分布。仿真结果表明,线圈内侧承受的磁场最大,但线圈中部每周期的交流损耗最大,且线圈中始终存在未被磁场穿透的区域。除此之外,文中实验测量了YBCO线圈的临界电流和交流损耗,实验结果良好地验证了仿真方法的正确性。     

MgB2超导线圈的交流损耗仿真和实验研究

本文采用MgB2／Fe/Cu单芯复合线材制作了一个小型实验线圈，并以此为基础，对用MgB2线、带材制成的线圈在承载较大电流情况下的交流损耗特性进行了仿真和实验研究，结果表明，为使MgB2／Fe／Cu复合线材适于电力应用，应设法大幅降低基体损耗．     

基于补偿法的超导单元交流损耗测量系统设计

交流损耗是影响超导电力装置运行稳定性和成本的关键因素之一.本文提出了一种基于电压补偿法的大载流超导单元交流损耗测量方法,通过串联在回路中的大电流补偿线圈,抵消超导单元的感性电压来实现.在系统设计上,通过数据采集卡和运动控制器,获取超导单元、补偿线圈的电压信号,同时控制步进电机拖动补偿线圈.通过相位的对比计算,实现精确定位补偿,从而测量超导单元的交流损耗.最后,在不同频率下,测量了0.2 m长、110 kV/1.5 kA的高温超导电缆样缆的交流损耗,得出的交流损耗曲线与计算结果基本吻合.实验结果表明,采用补偿线圈的交流损耗测量系统具有自动检测、定位和测量功能,可以实现具有大电流容量超导单元交流损耗的准确测量.     

超导故障限流器的研究现状及其应用

超导故障限流器(Superconducting Fault Current Limiter,SFCL)是利用超导体的基本特性,有效限制电力系统故障短路电流,提高电网安全性和稳定性的一种新型电力设备。文中在综合大量文献的基础上,对超导故障限流器进行了一种较为系统的分类。基于该种分类,结合目前国内外的研究现状,就电阻型、磁屏蔽型、饱和铁芯电抗器型、桥路型SFCL的工作原理作了详细的分析介绍,还给出了它们在电力系统中的安装位置。最后,对超导故障限流器的研究中存在的问题及其发展趋势做了说明。     

MgB2超导线圈的交流损耗仿真和实验研究

本文采用MgB2/Fe/Cu单芯复合线材制作了一个小型实验线圈,并以此为基础,对用MgB2线、带材制成的线圈在承载较大电流情况下的交流损耗特性进行了仿真和实验研究,结果表明,为使MgB2/Fe/Cu复合线材适于电力应用,应设法大幅降低基体损耗.     

一种铁基超导带材交流损耗的测量

近年来铁基超导材料的发现掀起了又一轮新型超导材料研究的热潮,各种配方的铁基超导材料不断被制备出来,转变温度也不断提高,中国科学家在该领域取得了十分突出的成果,制备出了多种铁基超导材料,但对其交流损耗特性研究鲜有报道,而实际应用中交流损耗的特性又十分重要,因此搭建了一套采用探测线圈法的交流损耗测量平台,测试了一种中国科学院电工研究所采用PIT工艺制作的单芯铁基超导带材的交流损耗。该文介绍了采用探测线圈法测量超导材料交流损耗的一种测量平台的搭建与标定,以及采用标定过的测量平台在液氦温度下测量的一种采用PIT工艺制作的单芯铁基超导带材的交流损耗;并与计算得到的铁基带材超导芯的磁滞损耗和包套的涡流损耗进行了比较分析,得出了其交流损耗与背景磁场频率成正比,其涡流损耗可以忽略的结论。     

高温超导YBCO线圈交流损耗实验研究与分析

交流损耗是高温超导YBCO线圈设计的一个重要参数,直接关系到高温超导装置的运行成本和稳定性。文中利用热测法实现对高温超导YBCO线圈交流损耗的准确测量,并给出了高温超导YBCO线圈的理论数值计算模型,通过理论计算值与实验结果的比较分析,两者结果基本相符。研究结果为开展1MJ高温超导储能-限流磁体的研制具有十分重要的指导意义。     

大型超导电缆交流损耗的计算

给出了超导电缆交流损耗的表达式。使用这些表达式 ,并基于 HT- 7U极向场线圈系统在等离子体建立时的电流波形 ,计算了 AC损耗在 PF导体上的能量沉积。最后讨论了电缆参数对AC损耗的影响     

AC loss in a high-temperature superconducting coil

In a typical superconducting coil made of BSCCO/Ag tape, both amplitude and direction of the magnetic field determine the critical current, resistive voltage and AC loss. The distribution of the magnetic field along and across the superconducting tape in a coil is rather complex. This gives rise to the question: how accurate can one predict the critical current, V–I characteristic and AC loss of the AC coil from results of short sample measurements? To answer this question, we have measured and compared the characteristics of a short sample and a small coil employing 14 m of the same tape at 77 K. The comparison is performed as follows. First, a short sample is characterised with regard to the field dependence of the critical current, V–I characteristic and the AC loss. Second, the distribution of the magnetic field along the tape in a coil is accurately calculated. From the data, the voltage along the tape and the loss of the tape in the coil are found. Finally, the resistive voltage and the AC loss of the complete coil are calculated and compared to measured AC losses in the frequency range of 0 to 160 Hz, typical for power applications.     

超导磁约束系统中超导磁体涡流损耗的研究

在超导磁约束系统中,超导磁体与射频场、磁场、声场、电场等复合场的兼容耦合是系统稳定运行的关键。探讨了在13.56 MHz频率下的Shoji型天线产生的高频电磁波对超导磁体的影响,高频电磁波会在超导磁体表面产生涡流损耗,进而产生功率损耗并生成热量,导致超导磁体失超。为避免失超现象的发生,在超导磁体室温孔内采用金属屏蔽层进行防护。利用COMSOL软件对整个电磁-射频非线性耦合场进行建模仿真分析,完成了屏蔽层结构的优化选择。基于计算结果,分析讨论了屏蔽层厚度和高度变化对超导磁体上涡流损耗功率的变化影响。通过对超导磁体涡流损耗功率随屏蔽层参数变化进行拟合,最终得到了优化后的屏蔽层参数。     

AC power loss for superconducting strips of arbitrary thickness carrying a transport current

The magnetic field and current distributions are computed numerically for a superconducting strip in the critical state with infinite length, but finite thickness and width. The width to thickness ratio is varied from 1 to 100, covering the range from square bars to thick films. For large aspect ratios (>10) the current and field distributions differ significantly from the 2D solution, because the Norris solution does not take into account (and thus does not shield) the transverse field parallel to the strip. Power loss exponents are calculated and found to vary from roughly 3 in a square bar to 4 in a highly aspected thin strip. In particular in the thin strip case the power loss exponents are current dependent due to the contribution of the loss caused by the transverse magnetic field. The loss in a multifilamentary conductor (or cable) is also estimated, taking into account the loss in the filaments. It is found that the overall loss (without coupling) is enhanced by a factor 1+1/n, where n is the number of filaments.     

高温超导线圈交流通流失超检测方法的实验研究

目前的失超检测的方法多针对超导线圈的直流工作状态。在交流损耗等实验研究及部分电力应用中,超导线圈将工作在交流通流状态。为了保障这种情况下超导线圈的安全,需要进行交流失超检测方法的研究。设计了用于高温超导线圈交流通流的失超检测方法,将桥路交流电压信号转换为直流信号后,对工作在交流通流情况下的超导线圈的失超状态进行判断。通过搭建实验平台进行了相关的实验。实验结果显示,采用这种方法能够有效地对工作在交流情况下的超导线圈进行失超检测。     

高温超导线圈交流损耗测试研究

超导线圈交流损耗的测量,能为研究超导线圈交流损耗提供重要方法,并对应用中超导线圈的优化提供重要依据。通过测量电流电压得到功率、再对时间积分的方法,来计算交流损耗,实验中可采用电容补偿降低电源功率负荷,电感补偿降低采集信号噪音,调整采样周期进一步提高采集效率和信噪比等方法来进行。将超导单带在88 Hz及小线圈在90 Hz的实验结果,与理论公式、经典锁相放大器测试结果对比,实验结果中交流损耗从小电流到大电流的差别为17%～1%,证明用该方法测量超导线圈交流损耗,准确、合理。     

超导实验室用交流恒流源设计

为了进行超导磁体的交流长样实验,根据系统研究目标,提出了一种三相电压型PWM整流器与单相全桥逆变器相结合的电路结构,并分别讨论各个部分的控制策略,然后对电路主要器件参数进行了详细设计,最后利用Matlab/Simulink工具对整个系统进行电路仿真,得到了较理想的负载电流输出波形。     

电压补偿型超导限流器对电流保护的影响

基于电压补偿型超导故障限流器(SFCL)的工作原理,分析了电网故障时由于限流器限流阻抗串入对电流保护的影响.通过重新整定电流保护的动作值,得到了限流器与电流保护配合的解决方法.以一个10kV中性点不接地配电网为例,分别对引入SFCL前后系统三相短路的电流保护进行仿真,验证了该方法的有效性.     

螺旋形超导带材的直流冲击实验研究

基于超导直流电缆应用,针对第二代高温超导带材Re BCO开展了直流冲击实验。首先,通过改变冲击条件(冲击电流大小和持续时间)得到带材的耐直流冲击特性,确定可保证带材性能完好的最大冲击电流幅值(安全电流)及其相应冲击时间。随后,针对实际电缆中超导带材是以螺旋形态缠绕于支撑管上,设计实验研究超导带材螺旋角和螺旋直径对其临界电流和耐冲击特性的影响规律,发现带材所能承受的最大冲击电流幅值随冲击作用时长的增加而逐渐下降、过大的螺旋角和过小的螺旋直径均会对带材造成损伤,影响其通流能力。上述研究结果为电缆的后续设计和制造提供了必要的参考依据。     

饱和铁芯型超导限流器对距离保护的影响

饱和铁芯型超导限流器SCFCL(Saturated Core Superconducting Fault Current Limiter)是一种较为理想的高电压限流器,利用其技术特点可以实现无时限的明显限流作用,有着广泛的运用前景。距离保护能够很好的满足高电压复杂网络快速、精确切除故障的要求,其主要元件阻抗继电器是现阶段普遍应用的高性能继保装置。SCFCL在高压输电网络的接入会对距离保护产生很大影响,运用PSCAD搭建500kV输电线路模型,详细分析限流器接入前后不同短路故障类型及故障距离对线路距离保护的影响。