适用于电阻型超导限流器的超导带材选取与实验研究

电阻型超导限流器主要利用超导带材在失超后的电阻抑制故障电流值,目前一般采用不锈钢加强的ReBCO超导材料。由于涂层导体的银、铜稳定层对其电阻率的影响较大,尤其在低温段的影响尤为显著,成为影响超导带材在电流冲击后响应过程的主要因素。实验表明,超导带材可承载的冲击电流幅值随持续时间延长而迅速降低,不锈钢加强层厚度的增大有利于超导带材耐冲击电流水平的增加。因此,交流超导限流器应适当选用加强层较厚的超导带材,而直流超导限流器应选择具有铜稳定层及适当减小不锈钢加强层厚度的超导带材。     

限流器用YBCO带材过电流冲击特性影响因素探究

为了评估用于电阻型超导限流器的YBCO超导带材的过电流冲击特性,实验研究了YBCO带材中各结构参数对带材单位长度的失超电阻值和过电流幅值的影响。实验结果表明,不锈钢层较厚的带材,其耐受过电流幅值更大,但单位长度的失超电阻值较小;铜层较厚的带材,其耐受过电流幅值和单位长度的失超电阻均较大,能有效改善带材的过电流冲击特性;而且,带材的临界电流大小与过电流幅值没有明确的对应关系。限流器的实际设计过程中,需要根据过电流冲击特性优化配置超导带材的各结构参数。     

YBCO高温超导带材大电流冲击特性实验研究北大核心

随着第二代高温超导带材的性能不断提高和商业化供应,基于YBCO材料的超导电力技术应用研究也在逐步向多领域深入进行。超导带材的大电流冲击性能对于超导电缆的短路电流冲击耐受能力、电阻型限流器的限流性能等有着直接的影响。以不锈钢加强型超导带材样品为研究对象进行了实验研究,并对常压液氮浸没环境中,不同冲击时长、不同冲击电压条件大电流冲击过程中温升、冷却时长等特性开展了实验研究,总结了温升与冲击时长、冷却时间的关系和规律。实验是以超导限流器用超导带材为研究对象进行的。超导带材在故障电流下的发热量及其散热结构设计将成为超导电缆、超导限流器等超导电力装置设计成功与否的关键。     

YBCO高温超导带材大电流冲击特性实验研究

随着第二代高温超导带材的性能不断提高和商业化供应,基于YBCO材料的超导电力技术应用研究也在逐步向多领域深入进行。超导带材的大电流冲击性能对于超导电缆的短路电流冲击耐受能力、电阻型限流器的限流性能等有着直接的影响。以不锈钢加强型超导带材样品为研究对象进行了实验研究,并对常压液氮浸没环境中,不同冲击时长、不同冲击电压条件大电流冲击过程中温升、冷却时长等特性开展了实验研究,总结了温升与冲击时长、冷却时间的关系和规律。实验是以超导限流器用超导带材为研究对象进行的。超导带材在故障电流下的发热量及其散热结构设计将成为超导电缆、超导限流器等超导电力装置设计成功与否的关键。     

用于柔性直流输电的电阻型超导限流器优化策略研究

电阻型超导限流器应用于柔性直流系统的短路故障限流,可以有效降低与之配合的断路器开断要求。通过建立基于实测数据的YBCO超导带材短时电流冲击模型,发现超导带材失超电阻过小是影响限流性能的主要因素。针对此问题,提出了低温优化策略和带材结构优化策略,两种策略都可通过减少导电金属面积来达到节省带材的目的。最后,根据直流系统和限流器要求,提供了一种带材结构综合优化算法,并利用模型仿真验证了其有效性。     

电阻型超导限流器中带材失超与恢复特性

电阻型超导故障限流器中带材失超和超导恢复特性受电流、温度、磁场等因素影响,以YBCO超导带材为研究对象,建立了饼式线圈和螺线管式线圈绕制模型,分析了两种线圈中磁场分布特性,在液氮冷却条件下,表明了温度、磁场对临界电流密度和失超电阻率的影响;通过分析在三角波形故障电流作用下带材失超和超导恢复过程中的热过程,表明了超导恢复时间与失超后的温度和散热条件有关,当温度低于105 K时,超导特性恢复较快。为超导限流器的结构、冷却设计提供参考。     

涂层超导体交流电流冲击暂态电阻与失超恢复仿真研究

基于涂层超导体在冲击电流作用下暂态物理过程的分析,建立涂层超导体的热-电等效集总参数模型,获得冲击作用中超导带材的电流、电阻和温度等参量的变化规律,并对仿真模型进行实验验证。结果表明,在幅值为9倍临界电流的工频交流冲击作用下,冲击电阻包括三个阶段,在第一阶段中超导带材温度≤92 K,失超后迅速恢复;第二阶段中带材温度≥92K,从超导体变为正常态,产生较大电阻;第三阶段带材恢复超导态,电阻突变为0。该研究对电阻型超导限流器的设计与研究提供了时间维度的参考。     

电阻型超导限流器故障限流引发的传热问题研究

为研究用于电阻型超导限流器(SFCL)故障限流引发的传热问题,本文采用12mm宽、0.31mm厚的纯不锈钢带材模拟电阻型限流器专用第二代(2G)高温超导带材,通过电加热方式获得其在液氮中不同放置状态的沸腾热流密度曲线,并修正经典模型系数以适用于描述故障限流后巨大温差等复杂换热工况下的传热规律;同时通过淬冷法获得不锈钢及2G超导带材的淬冷沸腾热流密度曲线。     

基于带材失超状态的匝间绝缘特性实验研究

超导带材的匝间绝缘能力是超导限流器中带材线圈绕制尺寸把握的一个重要依据。本文带材处于电流冲击状态下,通过改变带材通流大小及绝缘带尺寸,对带材匝间绝缘强度进行相关因素研究。实验结果表明,大通流下使带材失超,产生大量气泡,且会使带材表面发生沿面闪络现象,研究发现可通过改变绝缘带宽度或高度来增加匝间爬电距离,以避免该现象发生。     

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。     

超导变压器绕组带材抗短路冲击特性研究

为了研究超导变压器绕组带材的抗短路冲击的能力,制备了四组实验样品,用以模拟超导变压器原、副边绕组的运行环境,实验研究了超导带材并联不锈钢带材的抗短路冲击特性。实验结果表明,超导带材并联不锈钢带材后的抗短路冲击能力有明显的提升,这对超导变压器的研发与制作具有重要的应用参考价值。     

封装材料对二代高温超导带材稳态过电流能力与拉伸性能影响的实验研究

随着二代高温超导带材从实验室走出，二代高温超导带材进入商业化大规模生产和应用阶段.针对不同的应用场景对热学、电学和力学性能的特殊要求，需要对二代高温超导带材匹配不同的后处理工艺，例如分切、镀铜以及封装等.为了解决现有常用封装材料(紫铜和不锈钢)各自的短板，本文采用铜合金材料封装，详细对比了铜银合金与黄铜与现有常用封装材料在超导带材稳态过电流能力和轴向拉伸性能的差异.发现铜银合金封装的二代高温超导带材的综合性能优于紫铜封装和不锈钢封装的二代高温超导带材.本文的研究也为实际应用中二代高温超导带材的选型提供参考.     

Effect of the Rate of the Rise in Current on Transient Processes in a Superconducting Fault Current Limiter

The effect of the rate of the rise in the current to 1700 A/ms on the characteristics of a transition of units of superconducting (HTSC) modules from a superconducting to normal state has been experimentally studied. The units differed by the critical current of the HTSC tape and design. The units of HTSC modules are used as a part of the resistive superconducting fault current limiter (SFCL) for ac and dc grids. The obtained dependences should be taken into account when designing a resistive SFCL.     

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.     

Superconducting fault current limiter for railway transport

A resistive switching superconducting fault current limiter (SFCL) for DC networks with voltage of 3.5 kV and nominal current of 2 kA is developed. The SFCL consists of two series-connected units: block of superconducting modules and high-speed vacuum breaker with total disconnection time not more than 8 ms. The results of laboratory tests of superconducting SFCL modules in current limiting mode are presented. The recovery time of superconductivity is experimentally determined. The possibility of application of SFCL on traction substations of Russian Railways is considered.     

感应屏蔽型高温超导故障电流限制器测试系统

根据感应屏蔽型高温超导故障电流限制器的基本原理 ,研制了一套限流器动态性能测试系统 ,用于实时检测在额定状态和故障状态下限流器的电流、电压。详细地阐述了该测试系统的基本原理 ,给出了系统的软、硬件组成及实验结果     

一种新型直流混合型HTSCFCL的实验研究

在研究直流混合型高温超导限流器和失超型桥式高温超导限流器原理的基础上,提出了一种新型单相直流混合型高温超导限流器.实验表明该限流器有较好的限流能力,MATLAB仿真结果也表明该限流器模型设计参数准确,限流效果明显.说明新型直流混合型高温超导限流器对限制短路电流和提高系统的稳定运行具有十分重要的意义.     

超导故障限流器的结构及特点

综述了超导故障限流器 (SCFCL)的研究现状 ,主要介绍了各种样机的结构 ,分析了它们的工作原理及各自的特点     

磁屏蔽感应型超导故障限流器的仿真研究

介绍了磁屏蔽感应型超导故障限流器 (SCFCL)的结构 ,分析了它的工作原理 ,并对一样机进行了仿真实验 ,获得了与该样机的实验近乎一致的结果。并通过仿真 ,研究了相关参数对限流效果的影响 ,从而为设计该 SCFCL提供了新的方法。     

一种新型直流混合型HTSCFCL的研究

在研究混合型高温超导限流器和失超桥式整流型高温超导限流器原理的基础上,提出了一种新型单相混合型高温超导限流器,利用MATLAB进行仿真研究,结果表明该限流器设计参数准确,限流效果明显.新型直流混合型HTSCFCL的研究对限制短路电流和提高系统稳定运行具有十分重要的意义.