高温超导电缆终端预制式应力锥的设计与分析北大核心

高温超导电缆终端是高温超导电缆系统的重要组成部分。借鉴常规电缆终端预制式应力锥的设计理论,结合高温超导带材的特殊工作特性,选用耐低温的绝缘材料,对高温超导电缆终端预制式应力锥进行设计。运用有限元分析软件ANSYS对设计的高温超导电缆终端预制式应力锥进行建模和仿真计算,得到终端处的电场和电位分布,并将仿真结果和理论计算结果进行对比分析,验证设计的可行性,为进一步的研究奠定了基础。     

高温超导电缆终端预制式应力锥缺陷的研究分析

高温超导电缆终端是连接超导电缆和常规电缆的重要组成部分。其中应力锥作为改善电场分布的终端元件之一,具有无可替代的功用。但应力锥在生产过程中,不可避免的会产生一些缺陷,导致电缆终端电场集中,产生放电或烧毁电缆。文中针对高温超导电缆终端应力锥可能出现的各种缺陷进行建模与分析,运用有限元分析软件ANSYS对其进行仿真,得到电缆终端的电场和电位分布。为进一步研究应力锥的设计奠定基础。     

100kV直流高温超导电缆终端应力锥设计

本文提出了一种新的单直线应力锥设计方法,根据PPLP材料的绝缘特性,结合超导电缆的本体尺寸和设计电压,给出了增饶绝缘厚度和应力锥轴向长度的设计数据,其中增饶绝缘厚度为3.5 mm,应力锥轴向长度为38.5 mm,并对单直线应力锥进行电场数值分析,结果表明,所设计的单直线应力锥满足100 kV直流高温超导电缆运行要求。     

基于高温超导电缆终端的应力锥结构设计

对35kV高温超导电缆终端应力锥进行优化设计。以各层极板长度,半径,绝缘材料介电常数等作为优化变量,以各层极板之间的电压降相等作为优化目标,采用动态惯性权重因子的改进粒子群算法对高温超导电缆终端应力锥电气参数优化设计。应用matlab软件实现应力锥优化设计算法,通过循环迭代得到应力锥最优极值。     

高温超导电缆终端的研究与开发

简单介绍了高温超导电缆的终端的基本结构特点与作用等 ;并主要介绍了工业化国家中美国、日本、丹麦等所研制的 HTS电缆终端以及目前我们所研制的终端情况。     

高温超导电缆终端恒温器研制

高温超导电缆终端恒温器是高温超导电缆终端系统的重要组成部分,其长期可靠稳定的运行将为整个系统的良好运转奠定坚实基础.文中对成功研制的高温超导电缆终端恒温器进行了详细介绍,包括技术指标及相关要求、总体结构、关键技术、热负荷分析与计算等.试验表明,高温超导电缆终端恒温器结构设计合理、操作方便;大口径可拆法兰低温真空压力环境下的密封技术得到突破、密封性能良好;低温液体输送管道承插密封结构设计新颖、满足工作要求.热负荷的分析与计算为高温超导电缆制冷系统所需冷量的确定提供了依据,同时也为终端恒温器的进一步优化指明了方向.     

35-110kV高温超导电缆终端低温恒温器热负荷分析

高温超导电缆终端是运行在低温的超导电缆芯向常温的高压母线过渡和制冷剂进出口的汇集组件,为了获得有效的超导电缆运行的低温环境,设计了一套电缆与终端可拆卸的恒温器,系统采用过冷液氮循环,液氮既是冷却介质,又是高电压绝缘介质。通过传热理论对恒温器的热负荷进行了计算,得到了用于35-110kV电压等级、额定电流交流2 000A的高温超导电缆低温恒温器主要漏热,尤其对终端交流电流引线进行了优化计算。计算结果表明,在现有设计结构下,恒温器的漏热量小于300W;从热负荷分布分析,电流引线漏热为主要漏热,支撑及传输管线的传导漏热占系统总漏热的22%左右。计算结果为该高温超导电缆终端低温系统的设计和进一步优化提供了依据。     

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。     

高温超导电缆低温系统的可靠性分析

高可靠性是高温超导电缆系统并入电网的重要考虑因素,而高温超导电缆的可靠性很大程度上取决于其低温系统的可靠性。建设在宝山钢铁股份有限公司的超导电缆系统安全稳定运行时间已经超过两年,运行结果验证了其低温系统的可靠性能够满足需求。从系统设计及实际运行两个方面对低温系统的可靠性进行了分析。     

铋系高温超导直流电缆的研制

6m长、2000A的铋系高温超导直流电缆在中国科学院电工研究所研制并试验成功.电缆的导体由8层共238根Bi-2223Ag带材在不锈钢波纹管骨架上螺旋绕制而成,导体的内径为415mm,导体层间绝缘,导体层外侧有低温电绝缘.电缆芯的外径为48mm,它安装在低温容器内,并与两个终端相连.电缆的直流耐压大于25kV.在液氮下的实验表明,电缆的临界电流为2480A(1μVcm判据),n值为77,接头总电阻为01μΩ,均超过设计指标.在1h传输2kA电流的运行中,电缆的传输特性稳定.经4次热循环,电缆的临界电流没有降低.     

新型高温超导复合导体的磁场仿真与实验分析

针对兆伏安级容量的超导变压器,通过绕组初步设计,考虑导体的电流密度、载流量和交流损耗,提出面向大容量超导变压器应用的新型超导复合导体结构,介绍了含内外超导层的新型高温超导复合导体的结构。引入电流矢量T和磁矢量势A的方法,考虑临界电流密度J_c和磁场B的关系,建立了导体不对称三维数值载流模型,计算分析了不同结构参数对导体临界电流的影响规律。通过绕制的新型高温超导复合导体短样,在液氮环境下对其自场临界电流进行了测量,计算结果和实验结果基本吻合,验证了模型的合理性。     

高温超导电缆测试平台的设计与实现

超导电缆与常规电缆在电磁特性上有很大的差异。因此,并网运行前需要对其各方面性能进行试验测试,确保能够在电网中安全稳定运行。文中介绍了基于LabVIEW的高温超导电缆性能测试平台的实现方法,主要完成超导电缆的交直流性能测试试验和交流损耗测量试验。     

高温超导电缆节能环保与经济可行性分析

人们对电能需求的持续增长,促使电网输电密度和输电容量逐渐增大,传统的输电技术将遇到越来越多的问题,这个矛盾在大城市中显得尤为突出。高温超导电缆具有传输容量大和功率密度高等优势,是解决这些问题和满足未来大容量电力传输的重要技术之一。文中在介绍高温超导电缆的基本结构和发展现状的基础上,研究其在节能环保和经济方面的优势;并以北京为例,分析了高温超导电缆在大城市中应用的可行性。     

高温超导电力电缆开发及应用近况

文中主要介绍了主要工业化国家中的美国、德国、日本和我国在高温超导电力电缆研制和应用计划的一些最新进展,表明HTS电缆商业应用技术已经接近成熟。最后对我国HTS电缆的研究发展提出了建议     

使用ANSYS对惯性力作用下的低温绝热气瓶进行应力分析与优化

低温绝热气瓶为移动式压力容器,不仅承受静载荷的作用,还要承受移动工况下的惯性载荷作用。与传统的常规计算方法相比,有限元法更直观准确。文中使用ANSYS软件,对DPL450-175-1.37型低温绝热气瓶的结构建立有限元模型,对受惯性载荷的作用下进行应力分析,并对其应力集中区域进行了应力分类和评定。为低温绝热气瓶的结构设计起到一定的帮助作用。     

不同载流运行下冷绝缘高温超导电缆的温度场数值分析

针对冷绝缘高温超导电缆(Cold Dielectric High Temperature Superconducting cable,CD HTS cable)在不同载流下的运行稳定性,采用有限元数值分析方法对超导电缆内部温度场进行准确计算和分析。根据超导电缆内部各层传热特征,建立基于ANSYS的CD HTS电缆有限元模型,给出正常载流及故障载流下超导电缆温度场分析传热边界条件,计算得到不同载流情况下超导电缆本体温度分布变化规律,从而为其通流能力影响下的运行稳定性分析提供参考依据,对超导电缆的故障保护具有一定的指导意义。