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。     

新型桥路型高温超导故障限流器的仿真研究

研究应用于三相电力系统中新型桥路型高温超导故障限流器.正常工作情况,在电桥上引入直流偏置电流,不出现限流现象.在短路故障情况,整流桥中的直流偏流影响限流效果,将二极管和偏压电源从限流器中退出运行,超导线圈的电感能限制故障电流峰值和稳态值,利用限流电阻与超导线圈串联限流,进一步提高其限流能力.分析了限流器的工作原理和限流特性.仿真结果表明,该限流器有很好的限流和重合闸能力,能显著减少暂态及稳态的故障电流,有效提高系统动态稳定性和电网电能质量.     

磁偏置高温超导限流器监控系统设计

针对磁偏置高温超导限流器并网运行实验要求,设计了具有高压隔离、快速采集及故障录波功能的监控系统.该监控系统采用现场可编程门阵列(FPGA)和数字信号处理器(DSP)双重硬件架构设计模式,其中,FPGA用于快速采集实时数据和快速开关控制;DSP从FPGA获取状态量和模拟量等采集信号,集成超导限流器监控系统核心控制器的快速...     

不同线圈结构高温超导脉冲变压器电磁性能分析

高温超导脉冲变压器是电感储能型脉冲功率电源的重要设备之一,在脉冲功率技术中有良好的发展前景。选择合理的线圈结构,能提升超导脉冲变压器的储能密度,降低脉冲功率电源的成本。设计了采用D型、跑道型线圈的单模块超导脉冲变压器,利用有限元仿真软件Ansys EM建立了三种结构超导变压器的模型,计算并分析了结构对脉冲变压器耦合系数和超导线圈储能密度的影响。仿真结果表明,当带材总量一定,圆环形线圈和D型线圈单模块超导脉冲变压器的储能容量和耦合系数较高,跑道型线圈较低;考虑线圈中心空气域,D型线圈变压器的超导线圈储能密度最大。     

高温超导线圈的交流损耗

本文在液氮温度下,用电测法测量了高温超导双饼线圈通以工频(50Hz)交流电时的交流损耗,利用所建立的短样损耗的各向异性理论公式,给出了高温超导线圈的交流损耗的数值计算模型,并对交流损耗的理论计算结果与测量数据进行了比较分析.     

高温超导故障限流器稳态与瞬态三维仿真与分析

采用三维有限元场-路耦合方法和磁路方法研究饱和铁芯型超导限流器(SFCL)的瞬态过程,并针对故障状态时,直流超导线圈感应高电压现象,提出使用短路线圈改善超导线圈的高压问题。通过与限流器样机的试验结果对比分析,证明数值计算方法的正确性。     

高温超导带材性能测试装置的设计

高温超导带材通流能力Ic是带材应用时的重要性能指标,而不同的环境温度、磁场强度、以及磁场应加角度,都会对Ic产生非常大的影响。为量化测定高温超导带材在复杂磁场,温度环境下的性能,设计了一套可提供4T背景磁场的性能测试装置。该装置可提供0~4T任意角度磁场、20K~77K任意温度环境、0~1000A稳定通流能力的平台。     

改进桥路型高温超导限流器的实验研究

本文介绍了单相基本桥型高温超导限流器的基本工作原理,及其参数变化对限流特性的影响.在此基础上研究应用于电力系统中的改进桥路型高温超导故障限流器实验室样机,正常工作情况,在电桥上引入直流偏置电流,不出现限流现象;短路故障情况,整流桥中的直流偏流影响限流效果,在桥路上引入限流电阻,使故障电流限制到预定的范围.研究了该限流器的工作原理,分析限流参数的变化对其限流特性的影响.实验表明,该限流器有很好的限流和重合闸能力,能显著减少暂态及稳态的故障电流。     

一种混合型桥式高温超导限流器的研究

提出一种改进的桥式高温超导限流器拓扑结构,将不同高温超导体制成的限流电阻与限流电感同时串入桥式限流回路.正常状态下,限流电感与限流电阻均为超导态,限流器呈现低阻抗.故障状态下,限流电感保持超导态,利用电感抑制故障电流的快速增加;同时,由于故障电流超过限流电阻的临界电流值,超导体迅速失超导致线路阻抗突然增大,可以限制故障电流稳态值.本文进行了限流原理的理论分析,并进行了系统仿真.结果表明,该拓扑结构同时利用了超导体超导态的电感和失超后的电阻来限制故障电流,限流效果好,响应和复位速度快,是对桥式限流结构和混合型限流原理的有意义的探索.     

一种混合型桥式高温超导限流器的研究

提出一种改进的桥式高温超导限流器拓扑结构。将不同高温超导体制成的限流电阻与限流电感同时串人桥式限流回路。正常状态下，限流电感与限流电阻均为超导态，限流器呈现低阻抗．故障状态下，限流电感保持超导态。利用电感抑制故障电流的快速增加；同时，由于故障电流超过限流电阻的临界电流值。超导体迅速失超导致线路阻抗突然增大。可以限制故障电流稳态值．本文进行了限流原理的理论分析，并进行了系统仿真．结果表明，该拓扑结构同时利用了超导体超导态的电感和失超后的电阻来限制故障电流，限流效果好，响应和复位速度快，是对桥式限流结构和混合型限流原理的有意义的探索．     

中国首台高温超导限流器通过专家验收

中国首台高温超导限流器今年12月1日顺利通过了专家验收．这是继瑞士、德国之后世界上第三台成功并人实际电网进行示范运行的高温超导限流器．     

三相电抗器型高温超导限流器的阻抗与动态仿真

三相电抗器型超导故障限流器(SCFCL)由三个同匝数的超导绕组绕在单一铁芯上组成，正常工作时阻抗为零，接地短路时，相当于串联了一个大电感，若发生三相或两相短路，其电阻突然增大；本分析了它在各种运行状态下其铁芯内的磁通变化，推导出了相应的阻抗公式；设计了一个小型样机，并对该样机的进行了动态仿真，其结果与理论分析一致．     

高温超导限流器终端绝缘材料低温绝缘特性研究

基于高温超导限流器终端的电场分布特点,开展了G10环氧在液氮中的击穿特性研究、G10环氧在低温氮气和液氮中的沿面闪络特性研究,以及液氮和低温氮气的击穿特性研究。实验结果表明,击穿电压受施加电压类型、电极形状和电极间隙长度等因素的影响。利用Weibull分布得到了50%击穿电压和电极间隙的关系。实验结果可作为高温超导限流器终端设计的参考和依据。     

一种用于电阻型超导限流器新型结构的第二代高温超导带材

电阻型超导故障限流器(R-SFCL)结构简单、限流效果好等优点,在电力系统中具有广阔的应用前景.超导故障限流器的发展经历了实验级、配电级、输电级样机研制等阶段.随着超导限流器容量不断攀升,由于单根材料性能的限制,不可避免在系统中会采用大量的串并联方式.带材的临界电流和耐瞬态冲击能力决定着一个限流器在额定电流通流下和过流冲击下的并联支路数.带材的失超电阻决定着一个限流器在一定故障电流抑制率下的串联支路数.通过分析目前REBCO超导带材的参数和典型的限流器设计参数,发现了超导带材电流和耐过流冲击相差近3倍的关系.本文提出了一种宽的不锈钢封装窄的超导带结构,目的是让不锈钢的宽度与超导带材的宽度保持在3倍的关系,以贴合部分限流器的需求.经过测试,结果显示低成本新结构的超导带材瓶颈性能保有原结构带材的91.3%,成本下降一半,这对未来电阻型超导限流器成本的降低来说是一个非常好的选项.     

35kV/90MVA高温超导限流器低温系统

35kV/90MVA高温超导限流器的低温系统是一个开放式的液氮制冷系统,包括一个环形不锈钢杜瓦、真空绝热管、压力及温度传感器、低温阀门以及监控系统.高温超导磁体放置在杜瓦中;监控系统检测杜瓦内液氮的液面,并控制往杜瓦内进行补液.杜瓦内蒸发的氮气通过真空绝热管道直接排放到大气中.分别对不同工况下的液氮蒸发量进行了测量.进...     

高温超导故障限流器的仿真分析及等效电路研究

设计完成饱和铁心型高温超导故障限流器的实物模型,用有限元软件仿真,得到线圈运行的电感值,为变压器建立了饱和铁心型高温超导故障限流器的T型等效电路,并提供了重要的参数设置依据。用电路仿真软件运行等效电路图,将其限流效果和有限元软件中的限流效果做对比,最终验证等效电路是正确的。     

用于高场加速器磁体的新型高温超导内插线圈概念设计

中国科学院高能物理研究所正在进行环形正负电子对撞机-超级质子对撞机(CEPC-SPPC)的研究工作,未来超级质子对撞机(SPPC)初期要求的主环二极磁体磁场强度为12 T,升级后的磁体场强需求为20～24 T.为了达到15 T及以上的场强,高温超导线材制作的内插高场线圈是目前的唯一选择.本文对YBCO内插线圈做了相应的探究,并提出的一种新的设计方案,具有以下特点:线圈结构采用Common-coil与Block-type混合的设计,并解决了端部弯曲半径小的问题;充分利用YBCO在高场下磁场与超导带材平行时临界电流密度是垂直情况下的数倍特性,通过优化端部结构减小线材与磁场夹角;计算了不同形状及弯曲半径组合下的线材弯曲情况,综合考虑了端部长度与线材张力之间相互制约的问题,并给出了最终结果;试绕了两种端部的铜线圈,以及balloon-end的高温超导YBCO线圈并进行了测试.     

无绝缘高温超导线圈焊锡浸渍的可行性研究

无绝缘线圈在各种场合中被广泛地应用和研究。为让超导线圈能够应用于高机械强度负载的场合,超导线圈必须有稳定的机械特性。环氧树脂浸渍是保护超导线圈不受机械扰动的一种常用的增强机械稳定性的方法,但传统的环氧树脂是电绝缘的材料,这可能导致无绝缘线圈的匝间电阻(turn-to-turn contact resistance)变大。因此本文提出了一种新型的浸渍方法,利用导电材料焊锡来浸渍,研究了无绝缘(No-insulation)高温超导线圈焊锡浸渍的可行性。本实验制备了两个线圈来进行对比研究,一个是未浸渍的无绝缘线圈,另一个是用焊锡浸渍后的无绝缘线圈。充放电实验和突然放电实验都在77K的液氮下完成;最后基于集中等效电路,分析了焊锡浸渍对无绝缘线圈的特性电阻及时间延时的影响。     

高温超导电机电枢线圈临界电流密度研究

高温超导线材的临界电流密度受磁场的影响,在设计计算时,通常假设在线圈截面上电流密度是均匀分布的。但是,实际上在线圈截面上,电压是一致的。由于线圈中的磁场不均匀分布,各处的临界电流密度是不同的。采用数值模拟的方法,分析了高温超导线圈截面上的临界电流分布。结果显示,临界电流密度的分布是不均匀的,总的临界电流可比按均匀分布时的计算结果提高25%以上。