高温超导电缆波纹管内液氮流动阻力特性实验平台搭建与分析

介绍了搭建高温超导电缆用波纹管内液氮流动阻力特性实验平台的搭建过程及其工作方式与原理。给出液氮的流动阻力特性实验测试,并与数值计算结果进行了对比分析。实验结果表明压力损失随着液氮流量的增大逐渐增大,出压差大致与流速的平方成正比。     

高温超导电缆用波纹管内液氮流动特性的数值研究

随着超导技术的发展,高温超导电缆在电力输运中逐渐得到重视并进行了广泛的研究。由于波纹管具有良好的柔韧性和收缩性,在高温超导电缆中作为杜瓦放置电缆,冷却超导体用的液氮需流经波纹管。在系统设计中,需要对液氮在波纹管中的流动特性加以了解。为了研究液氮在波纹管内的流动特性,对其进行了数值计算及理论分析。分析表明:压力损失随入口速度的增大而增大;在波纹内形成了涡旋流;在所考察的雷诺数范围内,雷诺数对摩擦系数的影响不大,而波纹尺寸对摩擦系数具有主要的影响。摩擦系数随s/t的增大而减小。。     

超导电缆用2000W@70K制冷系统的设计和计算

叙述了用于超导电缆的2000W@70K制冷系统的设计要求、系统流程、设计概算、主要设备介绍以及调试结果等。     

超导电缆与传统电缆生命周期费用的比较

超导电缆作为高温超导技术电力应用的一个主要发展方向，由于其低损耗、大容量、无污染等优点受到越来越多的关注．本文提供了一组比较超导电缆和传统电缆生命周期费用的计算模型，根据该组模型可以对制冷机价格、超导电缆费用、制冷机效率、电缆负荷状态等因素如何影响超导电缆生命周期费用进行分析，为高温超导的产业化发展提供方向．文章最后给出一组超导电缆与传统电缆的比较实例。     

过电流状态下超导直流电缆温度分布与电流分布

针对处于过电流状态的单液氮流道超导直流电缆和双液氮流道超导直流电缆,在MATLAB中建立超导电缆在过电流状态下的YBCO层、金属层和铜骨架的并联电阻模型。同时在COMSOL中建立固体传热模型,通过程序调用实现COMSOL和MATLAB的联合仿真,计算出电流分布和温度分布。在COMSOL中建立流固共轭传热模型,利用联合仿真的数据计算两种结构的电缆在不同电流下的温度分布,并分析铜骨架半径和液氮流速对电缆温度分布的影响。     

超导电缆与传统电缆生命周期费用的比较

超导电缆作为高温超导技术电力应用的一个主要发展方向,由于其低损耗、大容量、无污染等优点受到越来越多的关注.本文提供了一组比较超导电缆和传统电缆生命周期费用的计算模型,根据该组模型可以对制冷机价格、超导电缆费用、制冷机效率、电缆负荷状态等因素如何影响超导电缆生命周期费用进行分析,为高温超导的产业化发展提供方向.文章最后给出一组超导电缆与传统电缆的比较实例,     

4M-2000A高温超导电缆制冷系统

介绍了我国新研制成的首条双通道热绝缘型 4 M- 2 0 0 0 A高温超导电缆制冷系统。该系统由 G- M制冷机提供制冷量 ,过冷液氮为冷却介质 ,通过液氮泵循环 ,组成一个闭式循环制冷系统。给出了制冷系统的调试结果。系统上装有温度、压力、流量、液位等测量仪表 ,并备有一个减压抽空系统 ,以附加提供制冷量     

冷绝缘超导电缆的结构及技术简介

超导电缆具有传输容量大、传输损耗低、占用通道小和环境友好等特性,备受电力行业的关注.随着超导电缆技术的不断进步,它将很有可能在未来电网的主干线路、城市电力负荷集中区、大型工矿厂区等电能传输密集的线路中得到广泛应用.冷绝缘是超导电缆的一种结构形式,在交流电传输上具有一定的优势.目前,冷绝缘超导电缆在国际上有多个已完成和进行中的示范性项目,是超导电缆技术发展的一个重要方向.本文介绍了冷绝缘超导电缆的基本结构,与热绝缘超导电缆的区别,并根据10kV/1500A单相冷绝缘超导电缆的研发实践,对其制作技术进行简要介绍.     

超导电缆的性能检测方法研究

超导电缆与常规电缆在电磁特性上有很大差异。因此,有必要对其试验内容、性能检测方法和试验设备进行研究和规范。文中从超导电缆的电磁特性出发,探讨了超导电缆的试验内容及性能检测方法,并重点介绍了超导电缆交流损耗的测量方法。     

超导电缆中接头焊接的热分析模拟

大型超导磁体系统中,需要用超导接头来连接超导电缆的终端,其承担的主要作用是连接超导电缆并确保超导电缆的超导性能不因接头而降低,因此需要超导接头电阻足够小,不影响超导电缆的整体性能。影响超导接头电接触性能的主要工艺步骤有超导接头终端处理、接头盒压力密封焊。基于ITER Feeder系统中双盒搭接接头焊接工艺中单个盒体和双盒之间的焊接进行热分析,使用ANSYS分析软件,得到相应的焊接温度分布情况,为焊接工艺中加热方式和加热功率的确定提供了理论基础,验证了相关的设计参数。     

The network approach to calculation of characteristic time constants of the flat two-layer superconducting cable

The matrix method was used to investigate the process of current decay in the samples of flat two-layer superconducting cables. The discrete spectrum of eigen-frequencies has been obtained. Each of these frequencies determines the rate of decay of the correspondent eigen-current. Despite of the increasing of the number of eigen-frequencies with the enlargement of the sample dimensions the spectrum remains finite, as the maximum and minimum frequencies tend to finite limits. An analysis made for the lowest eigen-frequencies showed the corresponding eigen-currents to be slowly decaying long current loops. Within the range of high frequencies the sinusoidal distribution of eigen-currents in the rows of the cable was observed.     

高温超导电缆导体层电流分布研究

通过建立高温超导电缆等效电路模型,并提出电流分布等效数学方程,求得高温超导电缆导体层电流分布。绕制一根0.2m长110kV/2kA高温超导电缆样缆,并进行载流能力实验,得到各层电流分布结果。分析发现,各层电流分布的实验结果与理论计算结果吻合,从而验证电流分布计算模型的正确性,以及调整绕制角度对均匀层间分流的有效性。研究结论对以后更长高温超导电缆的载流能力分析具有一定的指导意义。     

冷绝缘超导电缆绝缘设计及测试方法的简介

超导电缆主绝缘的设计在整个超导电缆的设计中占有十分重要的地位。文中介绍了冷绝缘HTS电缆主绝缘的设计方法和绝缘性能的检测方法;对于超导电缆耐受电压、设计场强和绝缘厚度的确定以及超导电缆主绝缘的性能检测都做了详细的总结;同时也介绍了由于失超引起的局放对绝缘设计的影响。该文所介绍的设计方法和性能检测方法能够为超导电缆主绝缘的设计和绝缘性能检测提供一些参考。     

基于PSCAD/EMTDC的高温超导电缆模型

在PSCAD/EMTDC中对国内首条110kV冷绝缘高温超导电缆建立了模型,该模型能够反映出电流在导体层和铜骨架之间的分流情况;将MATLAB与PSCAD/EMTDC通过接口程序连接,在MATLAB中编写了导体层阻值的计算程序,该程序考虑到了温度和电流的影响,能够反映出每一个采样时间段内阻值的变化情况;设置了单相接地故障,对故障电流下超导电缆的失超过程进行了仿真,得到并分析了失超过程中电流波形图以及导体层的温度曲线。     

高温超导电缆在故障状态下的温升计算

为了更好地研究高温超导电缆在电力系统中的暂态过程,有必要研究高温超导电缆温升情况。从高温超导电缆的结构出发,分析了高温超导电缆的温度特性,建立了故障状态下高温超导电缆温度分布的数学计算模型,并通过MATLAB仿真软件对220kV高温超导电缆模型进行了仿真计算。结果表明高温超导电缆超导层与屏蔽层温度在系统发生三相短路时瞬间增大,但随着故障的解除而减小;超导层与屏蔽层电阻在瞬间增大之后会随温度的增大而增大。结果验证了所提出的电缆温度数学模型的可行性。     

110kV冷绝缘高温超导电缆本体绝缘设计

对国内第一根基于YBCO涂层导体的110kV冷绝缘高温超导(CD HTS)电缆本体绝缘进行了设计。根据冷绝缘HTS电缆的结构特点,通过分析不同绝缘材料的介电特性,应用电场有限元数值分析模型和理论模型,计算了超导电缆本体电场分布,研究了超导电缆主绝缘厚度与局部放电起始场强的定量化关系,最后给出了110kV冷绝缘HTS电缆主绝缘材料与厚度的设计方案。     

Segregation of copper in the ITER cable and ramp rate limitation

The quench of a superconducting cable containing a defect and subjected to a current increase is studied. The cable is represented by a model which consists of a strand with a local decrease in the critical current I_c and the rest of the cable lumped together. It is assumed that the quench takes place when the electric field in the defect reaches the instability level. An important feature of the process is the noticeable portion of current expelled from the defect to the rest of the cable prior to the quench. It is shown that given the strong inequality in the strand currents during the ramp, the influence of the defect on the quench current is proportional to I_c⁴. This criterion is applied to the problem of copper separation in the triplets of the ITER cables.     

冷绝缘高温超导电缆电磁特性计算与分析

为了获得超导电缆电磁特性变化规律,针对冷绝缘高温超导电缆本体的基本结构,采用安培定律推导了超导电缆导体层和屏蔽层自感、互感的计算公式.通过110kV冷绝缘超导电缆的实例计算,研究了超导电缆导体层、屏蔽层的内径、绕向角、绕制方向三个结构参数对电磁特性的影响,总结了电感参数变化规律.     

液氢温区超导电缆本体设计与短样试验

对比分析了多种超导材料在液氢温区的基本特性与价格,Mg B2较适宜于氢电混输电缆;从骨架、导体层与主绝缘层等方面开展了110k V/4k A等级Mg B2超导电缆本体设计,并绕制了一根50cm长超导电缆短样;在传导冷却条件下,该电缆短样在30K~36K温区的临界电流为450A。