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。     

高空电磁脉冲作用下地面电缆屏蔽层感应电流的数值模拟

 用传输线法对高空电磁脉冲作用下地面电缆屏蔽层感应电流进行了数值模拟，得到了电缆皮电流随入射场波形、电缆长度、电缆屏蔽层两端接地状态的变化规律，部分计算结果与时域有限差分法计算结果及实验结果进行了比较，它们间有较好的一致性。     

三相同轴超导电缆通流不平衡度优化研究

三相同轴超导电缆各相半径不同,影响电磁参数对称性,造成三相电流的不平衡,增加了交流损耗。为此,提出一种二分型粒子群优化算法,实现对三相均流的优化。该方法将电缆C相超导层和屏蔽层分为半径相同、节距和绕制方向不同的两段,通过调整节距和绕制方向,三相电流矢量不平衡度可降到5%以内,且屏蔽层电流几乎为0。为了防止电缆因短路等故障电流冲击而损坏,电缆结构中加入与三相超导层并联的铜保护层,在故障发生时大多数短路电流从铜保护层流过,从而起到保护超导电缆的作用。设计了一根10 kV/1 kA的二分型三相同轴超导电缆,研究了铜保护层的分流特性,最后制作了5 m长的电缆样缆,并对样缆在77 K运行温区下进行了三相通流试验,试验结果验证了算法的有效性。     

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.     

近地九芯电缆高空电磁脉冲耦合模拟试验

 几个单位联合进行了三轮近地电缆高空电磁脉冲耦合模拟试验。试验得到九芯电缆屏蔽层感应电流（皮电流）、芯线感应电压（芯电压）、芯线感应电流（芯电流）以及环境场之间的关系；分析了皮电流波形随外皮接地状态的变化，芯电压随负载电阻的变化；基于皮电流振荡频率与电磁波传播速度的关系，提出了屏蔽层-大地“传输线”等效相对介电常数概念，给出了等效相对介电常数随电缆高度变化的拟合式；皮电流计算与测量结果在波形、振荡周期、衰减规律等方面有较好的一致性。     

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。     

辐照和电流注入下电缆耦合响应的计算

 采用传输线模型,利用时域有限差分方法计算了辐照和电流注入两种试验环境中电缆屏蔽层电流对芯线的耦合响应,并对响应规律进行了研究。计算结果表明：电流注入时近端负载电压峰值最小,辐照时次之,电流注入时远端最大;负载电压峰值、负载能量与屏蔽层电流源幅度等比例变化;相比较前沿的变化而言,改变屏蔽层电流源前沿对负载电压峰值和负载能量的影响不大;屏蔽层电流源半高宽较小时,负载电压峰值、负载能量与半高宽是非线性关系,屏蔽层电流源半高宽较大时,负载电压峰值、负载能量与半高宽成线性关系;电缆较短时,改变电缆长度对负载电压峰值有影响,而电缆较长时,只会影响电缆负载能量。     

10 kV紧凑型三相同轴高温超导电缆交流损耗研究

根据10 kV紧凑型三相同轴高温超导电缆参数,在COMSOL Multiphysics有限元软件中建立电缆的二维仿真模型,基于H方程求解了电缆在额定工况稳态运行时以及不同传输电流下的磁场分布和交流损耗;在此基础上,分析了绕制半径、相间距离以及相间相对角度对交流损耗的影响.仿真结果表明,各相超导层绕制半径越小,相间距离越小,各相产生的交流损耗越小;三相的交流损耗有随着超导层结构周期性变化的特点,且当相间相对角度为0°时,各相产生的交流损耗最大.     

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。     

不同电磁脉冲作用下地面有限长电缆外导体感应电流的数值计算

 运用时域有限差分法计算了地面有限长电缆在高功率微波、超宽带和核电磁脉冲作用下的外导体感应电流。计算结果表明：场强相同情况下，核电磁脉冲在电缆上感应的电流最大，持续时间最长，高功率微波和超宽带在几m长和几十m长的电缆上感应的电流相差不大；入射角对电缆感应电流也有影响，电场方向与电缆平行时感应最强；地面电缆的感应电流振荡频率比自由空间中电缆的感应电流振荡频率低；随着大地电导率的增大，感应电流反射波衰减加快；电缆任一端接地后，接地端电缆感应电流都会增大。     

一种计算HEMP环境下电缆感应电流的混合算法北大核心CSCD

对高空核爆电磁脉冲(HEMP)环境下、地面上方电缆的感应电流进行了研究。考虑有耗地面的影响,提出了一种将时域积分方程(TDIE)和时域传输模式法结合求解有耗半空间上方电缆瞬态电流的时域方法。通过电磁波本征模的关联性得到斜入射有耗半空间平面波的时域反射系数,不需计算贝塞尔函数的无穷项和便可以得到时域反射系数的精确解。最后给出了核爆脉冲照射下地面上方电缆感应的电流的仿真结果。结果表明:对于水平放置的电缆,当反射脉冲到达电缆后,反射场总是试图抵消入射场,使得电缆上感应电流小于只考虑入射脉冲时的感应电流;电缆的耦合电流会随架设的高度发生显著变化,相对于铺地的电缆,架空的电缆有更大的感应电流。     

近地长电缆对高空电磁脉冲晚期部分的响应

 根据传输线理论，计算了高空电磁脉冲晚期部分作用下近地长电缆外导体的感应电流，给出了电缆取不同长度、端接不同阻值负载时的电流波形。计算结果表明，当电缆长度为几十km，外导体两端接地，其感应电流峰值可达数十A，且随电缆长度的增加而增加，但电流增幅随电缆长度的增加逐渐变慢。当接地电路中串接较大电阻时，感应电流峰值明显降低。     

三相同轴冷绝缘超导电缆结构设计

三相同轴超导电缆具有节约高温超导带材用量、减小电缆体积和降低制冷功率等优点,是目前配电网应用的热点。受超导电缆短路热稳定性、载流能力及交流损耗的影响,三相同轴超导电缆结构设计难度较大。本文通过研究铜稳定层截面、超导层带材排布方式来设计三相同轴超导电缆,获得超导电缆的载流能力及交流损耗特性。建立故障电流下超导电缆热传导模型,提出了三相同轴冷绝缘高温超导电缆结构设计流程,并以10 kV/2.3 kA的高温超导电缆为例进行了优化设计。结果表明,在故障电流下,合理设计结构可有效减小电缆产生的焦耳热,增大超导电缆对故障电流的承受能力。     

不同排布和通流下高温超导电缆交流损耗研究

运用实验的方法,系统研究了在堆叠与并列两种排布方式下YBCO和Bi2223两种高温超导电缆关于电流方向的交流损耗特性,并进行了分析比较。研究表明,在堆叠的情况下,反向电流的交流损耗大于同向电流的交流损耗,两者保持一定的比列;并列的情况下,同向电流的交流损耗大于反向电流的交流损耗,且随着电流的增大,两者的差异在逐渐减小。在堆叠的情况下,YBCO同向电流的交流损耗和反向电流交流损耗的差异远大于Bi2223。     

高温超导电缆电磁结构的优化设计

高温超导电缆层间电流分布不均是超导电缆研究的重要问题之一,调整电磁结构是使其各层电流分布趋于均衡的有效途径。文中建立了电缆本体的电路矩阵方程,分析了导电层电流及其产生的磁场,推导了各导电层自感和层间互感的计算公式。在此基础上,给出了以电缆各层电流均衡为目标的优化函数,并用该函数对超导电缆实例进行了结构优化。仿真结果表明,优化后电缆的各层电流分布趋于均衡。     

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。     

高温超导方形细线的交流损耗特性研究

当前超导电缆能否实现大规模应用还面临着多项关键技术问题,进一步改进超导电缆的结构和绕制技术、进一步降低交流损耗就是其中的两个方面。将多根高温超导方形细线(Soldered-Stacked-Square HTS wire)通过并联形成一根双根结构的高温超导缆线,采用电测量法,在77 K、零外场及不同频率条件下,对高温超导方形细线通以不同运行电流时产生的交流传输损耗进行测量,可以获得双根高温超导方形细线的交流损耗与传输电流频率之间的关系,结果表明两者无关,并且超导方形细线的双根并联结构对减小线材的交流损耗能够产生一定影响。     

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     

电磁波与复合材料板上传输线的耦合分析

利用单层均匀模型等效非均匀碳纤维复合材料,获得等效电磁参数,进而采用基于全波分析方法的仿真软件研究了碳纤维的排列方向以及入射波参数对传输线终端负载感应电流的影响。结果表明,当导线与碳纤维方向平行时,其场线耦合规律与同电导率导电板上的场线耦合变化规律基本一致,且负载感应电流大于导线与碳纤维正交时的感应电流。当电磁波垂直于复合材料板入射时,负载感应电流大于同等条件下电磁波平行入射时的感应电流。     

光电子技术与器件 射线探测技术与装置

O434．1 2006065337屏蔽电缆对脉冲X射线响应的数值计算=Response of shielding cable to pulsed X-rays[刊,中]/李进玺(西北核技术研究所,陕西,西安(710024)),程引会…//强激光与粒子束．—2006,18(6)．—981-984结合蒙特卡洛方法和时域有限差分(FDTD)方法,计算了电缆受脉冲X射线辐照时介质层内的运流电流密度,并以此为麦克斯韦方程的源,计算得到了电缆两端接匹配负载时的芯线响应电流。该方法综合考虑了电缆芯线、介质层和屏蔽层的沉积电荷对芯线响应电流的影响。计算