發(fā)布時間：2017-03-20 10:08

  本文關(guān)鍵詞：冷絕緣高溫超導(dǎo)電纜終端應(yīng)力錐的設(shè)計與分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：高溫超導(dǎo)電纜以其通流容量大、體積小、重量輕等優(yōu)點,成為近年來研究和發(fā)展的熱點。高溫超導(dǎo)電纜需要放置在液氮中保持超導(dǎo)狀態(tài),因此需要額外的超導(dǎo)冷卻循環(huán)裝置。因其制冷方面的局限性,目前在電力傳輸中無法做到大規(guī)模、長距離的應(yīng)用,需要與電網(wǎng)中的常規(guī)用電設(shè)備配合使用。在常規(guī)電網(wǎng)和高溫超導(dǎo)電纜的連接中,涉及到液氮溫區(qū)向常溫的溫度過渡和高溫超導(dǎo)電纜到常規(guī)電網(wǎng)的電氣連接,這兩個過程均需要高溫超導(dǎo)電纜終端來實現(xiàn)。應(yīng)力錐作為高溫超導(dǎo)電纜終端的重要部分,起到了勻化終端處電場分布的作用,能夠有效預(yù)防終端電場集中造成絕緣擊穿等事故的發(fā)生。本文首先就剝除屏蔽層的超導(dǎo)電纜終端的電場進行分析,推導(dǎo)出高溫超導(dǎo)電纜終端電場分布的解析式,找到了影響高溫超導(dǎo)電纜終端電場分布的因素,總結(jié)了改善高溫超導(dǎo)電纜終端的各種控制方式,建立了高溫超導(dǎo)電纜終端應(yīng)力錐的電路模型,進而推導(dǎo)出超導(dǎo)電纜終端應(yīng)力錐的設(shè)計公式,得出了應(yīng)力錐的理論計算結(jié)果。結(jié)合理論計算結(jié)果,利用ANSYS對其不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)一一應(yīng)力錐長度、增繞絕緣厚度、應(yīng)力錐端部半徑、反應(yīng)力錐長度進行了仿真設(shè)計和對比分析,綜合分析后確定了超導(dǎo)電纜終端應(yīng)力錐的優(yōu)化結(jié)構(gòu)尺寸和結(jié)構(gòu)參數(shù)。然后根據(jù)冷絕緣超導(dǎo)電纜終端用絕緣材料在液氮環(huán)境下仍能保持良好的絕緣性能、機械性能的要求,確定了環(huán)氧樹脂作為超導(dǎo)電纜終端的絕緣材料。配制了不同比例的環(huán)氧樹脂進行擊穿試驗作對比,確定了高溫超導(dǎo)電纜終端用環(huán)氧樹脂的最佳配置比例。為了獲得該環(huán)氧樹脂在液氮下局部放電的發(fā)生發(fā)展過程,對其進行了局部放電試驗,得到了局部放電的Φ-Q譜圖,總結(jié)歸納了液氮下環(huán)氧樹脂局部放電的起始、發(fā)展、嚴(yán)重、危險四個放電階段。最后,根據(jù)超導(dǎo)電纜終端應(yīng)力錐的設(shè)計方案,制作了高溫超導(dǎo)電纜終端樣機,開展了雷電沖擊試驗和局部放電試驗。實驗證明本文高溫超導(dǎo)電纜終端結(jié)構(gòu)設(shè)計是合理的,能夠滿足高溫超導(dǎo)電纜終端的各項絕緣性能要求,驗證了理論結(jié)果和仿真設(shè)計的正確性,為高溫超導(dǎo)電纜終端應(yīng)力錐的進一步研究發(fā)展奠定了一定的基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：高溫超導(dǎo)電纜終端 應(yīng)力錐 結(jié)構(gòu)設(shè)計 局部放電 低溫絕緣
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM249.7
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-21
• 1.1 課題背景及意義11
• 1.2 超導(dǎo)電纜的應(yīng)用前景11-14
• 1.2.1 超導(dǎo)電纜的技術(shù)優(yōu)勢11-13
• 1.2.2 超導(dǎo)電纜的市場需求13-14
• 1.3 超導(dǎo)電纜及其終端的研究進展14-18
• 1.3.1 超導(dǎo)技術(shù)產(chǎn)業(yè)的政策支撐14-15
• 1.3.2 超導(dǎo)電纜及其終端的研究現(xiàn)狀15-18
• 1.4 本文的主要工作18-21
• 2 高溫超導(dǎo)電纜終端電場分析及其等效模型21-31
• 2.1 冷絕緣高溫超導(dǎo)電纜結(jié)構(gòu)21
• 2.2 冷絕緣高溫超導(dǎo)電纜終端放電形式21-23
• 2.3 冷絕緣高溫超導(dǎo)電纜終端等效電路模型23-25
• 2.4 改善高溫超導(dǎo)電纜終端電場的方式25-28
• 2.5 添加應(yīng)力錐的高溫超導(dǎo)電纜終端等效電路模型28-29
• 2.6 本章小結(jié)29-31
• 3 高溫超導(dǎo)電纜終端應(yīng)力錐的結(jié)構(gòu)設(shè)計及仿真分析31-49
• 3.1 超導(dǎo)電纜應(yīng)力錐終端結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計原理31-34
• 3.1.1 應(yīng)力錐面的設(shè)計公式31-33
• 3.1.2 反應(yīng)力錐面的設(shè)計公式33
• 3.1.3 增繞絕緣厚度的設(shè)計公式33-34
• 3.2 高溫超導(dǎo)電纜應(yīng)力錐終端的理論計算結(jié)果34-36
• 3.3 高溫超導(dǎo)電纜應(yīng)力錐終端的有限元分析36-41
• 3.3.1 有限元原理基礎(chǔ)36-37
• 3.3.2 高溫超導(dǎo)電纜應(yīng)力錐終端模型的建立37-41
• 3.4 應(yīng)力錐結(jié)構(gòu)參數(shù)對超導(dǎo)電纜終端電場的影響分析41-47
• 3.4.1 應(yīng)力錐長度參數(shù)對終端電場分布的影響41-42
• 3.4.2 增繞絕緣厚度參數(shù)對終端電場分布的影響42-44
• 3.4.3 反應(yīng)力錐長度參數(shù)對終端電場分布的影響44-46
• 3.4.4 應(yīng)力錐端部半徑參數(shù)對終端電場分布的影響46-47
• 3.5 高溫超導(dǎo)電纜應(yīng)力錐終端的最終設(shè)計方案47-48
• 3.6 本章小結(jié)48-49
• 4 高溫超導(dǎo)電纜終端絕緣加工及其性能測試49-67
• 4.1 環(huán)氧樹脂的組分構(gòu)成及其配制加工50-52
• 4.2 環(huán)氧樹脂材料的絕緣強度測試實驗52-56
• 4.2.1 固體絕緣擊穿理論分析52-53
• 4.2.2 影響固體介質(zhì)擊穿電壓的因素53-54
• 4.2.3 提高固體電介質(zhì)擊穿電壓的方式54-55
• 4.2.4 環(huán)氧樹脂擊穿測試系統(tǒng)及其結(jié)果分析55-56
• 4.3 環(huán)氧樹脂的局部放電測試56-65
• 4.3.1 固液局部放電理論分析56-58
• 4.3.2 環(huán)氧樹脂的局部放電試驗平臺58-61
• 4.3.3 局部放電試驗及其結(jié)果分析61-65
• 4.4 本章小結(jié)65-67
• 5 冷絕緣高溫超導(dǎo)電纜應(yīng)力錐終端的加工與測試67-73
• 5.1 應(yīng)力錐終端的性能要求67
• 5.2 高溫超導(dǎo)電纜應(yīng)力錐終端的加工67-68
• 5.3 高溫超導(dǎo)電纜應(yīng)力錐終端的絕緣性能試驗68-72
• 5.4 高溫超導(dǎo)電纜應(yīng)力錐終端的局部放電試驗72
• 5.5 本章小結(jié)72-73
• 6 結(jié)論73-75
• 6.1 總結(jié)73
• 6.2 下一步工作展望73-75
• 參考文獻75-79
• 作者簡歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果79-83
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集83

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