本文選題：高溫超導(dǎo)儲能磁體 + 漏磁場　； 參考：《蘭州交通大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：隨著當(dāng)今電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展,電網(wǎng)逐漸走向多元化與復(fù)雜化,用戶不斷增多,電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性不容忽視。將超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)接入電力系統(tǒng)中,能夠從根本上改變電力系統(tǒng)的致穩(wěn)方式、調(diào)整供電格局、有機(jī)地調(diào)度和分配電能,從而提高電能的利用率,減少電能損耗。超導(dǎo)儲能磁體是超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)中的重要組成部分,承擔(dān)著接收、儲存和快速分配電磁能量的工作。超導(dǎo)磁體的儲能量根據(jù)使用要求不斷增大,與此同時,磁體運(yùn)行過程中產(chǎn)生的漏磁場也在不斷增大。過大的漏磁場會對磁體周圍的儀器設(shè)備和生物造成影響,輕則影響設(shè)備正常運(yùn)行和工作人員的身體健康,重則對設(shè)備造成損壞,對人員的生命安全造成威脅。所以,對一定儲能量以上的超導(dǎo)儲能磁體的漏磁場進(jìn)行屏蔽十分必要。本文首先對超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)以及超導(dǎo)儲能磁體的發(fā)展歷程做了簡要的介紹,對二者的優(yōu)勢與目前的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析和說明。其次,詳細(xì)地闡述了超導(dǎo)儲能磁體磁場的計(jì)算方法,對比了使用解析法和數(shù)值法計(jì)算磁場的優(yōu)缺點(diǎn),確定了使用有限元法計(jì)算磁體周圍漏磁場的可行性和準(zhǔn)確性,闡述了使用有限元分析軟件ANSYS對磁體進(jìn)行建模并計(jì)算漏磁場的過程和步驟。再次,利用ANSYS建立了儲能量為2.5MJ的單螺管型超導(dǎo)儲能磁體模型并進(jìn)行了仿真分析,對單螺管型儲能磁體進(jìn)行了同軸式主動屏蔽的研究。設(shè)計(jì)了6種不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的單圈嵌套式屏蔽,對其自感、互感系數(shù)以及電流密度進(jìn)行了計(jì)算。在此基礎(chǔ)上,以節(jié)省超導(dǎo)帶材為目的,又設(shè)計(jì)了3種不同參數(shù)的雙圈分裂式嵌套屏蔽結(jié)構(gòu)。對這些不同的屏蔽方案進(jìn)行了ANSYS仿真研究,繪制出各方案磁體周圍的磁力線和磁感應(yīng)強(qiáng)度分布圖。最后,分析和對比了所有屏蔽方案的屏蔽效果,包括屏蔽后磁體徑向2m處的磁感應(yīng)強(qiáng)度和屏蔽磁體的超導(dǎo)帶材用量。給出了針對不同環(huán)境和不同屏蔽要求的情況下屏蔽方案的選擇。
[Abstract]:With the development of power system, the power network is becoming more and more complex, and the number of users is increasing, so the stability of power system can not be ignored. If the superconducting magnetic energy storage system is integrated into the power system, it can fundamentally change the stability mode of the power system, adjust the power supply pattern, dispatch and distribute the electric energy organically, so as to improve the utilization rate of the electric energy and reduce the loss of the electric energy. Superconducting energy storage magnet is an important part of superconducting magnetic energy storage system, which is responsible for receiving, storing and distributing electromagnetic energy rapidly. The energy storage of superconducting magnets is increasing according to the requirements of application. At the same time, the leakage magnetic field produced during the operation of the magnets is also increasing. Excessive magnetic leakage will have an impact on the equipment and organisms around the magnet, light will affect the normal operation of the equipment and the health of the staff, heavy will cause damage to the equipment, and pose a threat to the life and safety of the personnel. Therefore, it is necessary to shield the leakage magnetic field of superconducting energy storage magnets. In this paper, the development of superconducting magnetic energy storage system and superconducting energy storage magnets are briefly introduced, and their advantages and current research status are analyzed and explained. Secondly, the calculation method of magnetic field of superconducting energy storage magnet is described in detail. The advantages and disadvantages of using analytical method and numerical method are compared, and the feasibility and accuracy of using finite element method to calculate leakage magnetic field around magnet are determined. This paper describes the process and steps of modeling and calculating magnetic flux leakage by using finite element analysis software ANSYS. Thirdly, the model of single-screw superconducting energy storage magnets with 2.5MJ energy storage is established and simulated by ANSYS. The coaxial active shielding of single-screw tube type energy storage magnets is studied. Six kinds of single loop nested shielding with different structure parameters are designed, and their self-inductance, mutual inductance coefficient and current density are calculated. In order to save superconducting tapes, three kinds of double loop split nested shielding structures with different parameters are designed. The ANSYS simulation of these different shielding schemes is carried out, and the magnetic force lines and magnetic induction intensity distributions around the magnets of each scheme are drawn. Finally, the shielding effects of all the shielding schemes are analyzed and compared, including the magnetic induction intensity at 2 m radius of the shielded magnet and the amount of superconducting tape shielded from the magnet. The selection of shielding schemes for different environments and different shielding requirements is given.
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM26

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本文編號：1902827