【摘要】：隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展,大城市用電量日益增加,而緊缺的空間資源限制了在城市中心增設(shè)常規(guī)電纜。超導電纜以其體積小、傳輸功率大、電磁污染小的優(yōu)點成為大城市供電的解決方案之一�？紤]到常規(guī)的三相獨立超導電纜體積較大,適合于輸電線路,在城市配網(wǎng)中超導電纜的鋪設(shè)最好能使用傳統(tǒng)的地下電纜通道,無需為超導電纜重新規(guī)劃位置。因此三相一體超導電纜和三相同軸超導電纜以其體積小的優(yōu)點能滿足以上要求。本文主要著眼于城市負荷中心超導輸電線路參數(shù)建模以及運行特性,研究了三相一體和三相同軸超導電纜兩種不同結(jié)構(gòu)的超導電纜。根據(jù)兩種超導電纜的結(jié)構(gòu)特點,基于支路參數(shù)等效法,分別建立三相一體和三相同軸超導電纜的等效理論分析數(shù)學模型,獲得電纜電壓與電流之間的變化規(guī)律。針對三相一體超導電纜存在層電流分布不均的問題,提出了條件篩選算法,基于該算法在MATLAB中編制了計算程序?qū)θ嘁惑w超導電纜進行優(yōu)化,實現(xiàn)每相超導電纜導電層的均流運行,并探究了屏蔽層電阻、相與相之間距離對屏蔽層電流的影響;而對于三相同軸超導電纜存在的三相不平衡問題,分析了實現(xiàn)三相平衡的條件,并設(shè)計了一種新型結(jié)構(gòu)來滿足三相平衡。對三相一體和三相同軸兩種結(jié)構(gòu)超導電纜進行了交流損耗和溫度運行特性研究�；贑OMSOL Multiphysics軟件,根據(jù)超導電纜的結(jié)構(gòu)特點和超導材料的特性對超導電纜進行仿真建模,計算得到超導電纜的交流損耗值,并將此交流損耗值作為熱載荷,進行了超導電纜的溫度場仿真,最終得出兩種結(jié)構(gòu)超導電纜在穩(wěn)態(tài)運行過程中的溫升情況。最后,手工繞制了 40cm長的三相一體超導電纜,就其中一相進行了運行性能測試。開展了臨界電流、載流特性、交流損耗(電測法)的實驗研究。實驗結(jié)果顯示內(nèi)外層電流均流效果較好,從而驗證了優(yōu)化程序的有效性;將交流損耗的測量結(jié)果與仿真結(jié)果進行比對,驗證了二維仿真模型的正確性。
【圖文】：

逑第一部分（曲線中的Ｉ段）描述發(fā)生超導轉(zhuǎn)變之前超導體的電阻（Ｒ）隨溫度逡逑（Ｔ）變化的規(guī)律。圖１－１中，超導體在這個區(qū)段的電阻是隨著溫度的降低而減小逡逑的，符合金屬超導體和大多數(shù)超導材料的特征。人們習慣上把超導體的這個區(qū)段稱逡逑為正常區(qū)，這個區(qū)段的電阻特性被稱為正常區(qū)（態(tài)）的電阻特性。逡逑第二部分（曲線中的ＩＩ段）反映超導體在發(fā)生超導轉(zhuǎn)變過程中電阻的變化情況。逡逑這個區(qū)段稱為超導轉(zhuǎn)變區(qū)，在這個區(qū)段超導體的電阻突然減小并且最后達到零。對逡逑應(yīng)于超導體電阻減小到零的溫度被稱為該材料的超導臨界轉(zhuǎn)變溫度，用心來表示。逡逑乃的高與低是由超導體能帶結(jié)構(gòu)及其載流子的濃度決定的，而能帶結(jié)構(gòu)又主要是逡逑由其晶體結(jié)構(gòu)及其組成的原（離）子的性質(zhì)決定的。逡逑第三部分（曲線中的ＩＩＩ段）反映的是超導體在進入超導態(tài)后超導體的電阻變化逡逑情況。根據(jù)圖可看出，當超導體進行超導態(tài)后，超導體的電阻將為零，，并且不再隨逡逑溫度的變化而發(fā)生變化。逡逑Ｒ逡逑＜邋ｍ邋＾邋）逡逑Ｔｃ邐Ｔ逡逑圖１－１超導體電阻隨溫度變化的特征曲線逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ邋ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ邋ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ邋ｗｉｔｈ邋ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ逡逑（２）邁斯納效應(yīng)逡逑在開始階段，人們一直以為零電阻特性是超導體的唯一特性，但后來，人們又逡逑發(fā)現(xiàn)了超導體的另外一個特性

逑第一部分（曲線中的Ｉ段）描述發(fā)生超導轉(zhuǎn)變之前超導體的電阻（Ｒ）隨溫度逡逑（Ｔ）變化的規(guī)律。圖１－１中，超導體在這個區(qū)段的電阻是隨著溫度的降低而減小逡逑的，符合金屬超導體和大多數(shù)超導材料的特征。人們習慣上把超導體的這個區(qū)段稱逡逑為正常區(qū)，這個區(qū)段的電阻特性被稱為正常區(qū)（態(tài)）的電阻特性。逡逑第二部分（曲線中的ＩＩ段）反映超導體在發(fā)生超導轉(zhuǎn)變過程中電阻的變化情況。逡逑這個區(qū)段稱為超導轉(zhuǎn)變區(qū)，在這個區(qū)段超導體的電阻突然減小并且最后達到零。對逡逑應(yīng)于超導體電阻減小到零的溫度被稱為該材料的超導臨界轉(zhuǎn)變溫度，用心來表示。逡逑乃的高與低是由超導體能帶結(jié)構(gòu)及其載流子的濃度決定的，而能帶結(jié)構(gòu)又主要是逡逑由其晶體結(jié)構(gòu)及其組成的原（離）子的性質(zhì)決定的。逡逑第三部分（曲線中的ＩＩＩ段）反映的是超導體在進入超導態(tài)后超導體的電阻變化逡逑情況。根據(jù)圖可看出，當超導體進行超導態(tài)后，超導體的電阻將為零，并且不再隨逡逑溫度的變化而發(fā)生變化。逡逑Ｒ逡逑＜邋ｍ邋＾邋）逡逑Ｔｃ邐Ｔ逡逑圖１－１超導體電阻隨溫度變化的特征曲線逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ邋ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ邋ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ邋ｗｉｔｈ邋ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ逡逑（２）邁斯納效應(yīng)逡逑在開始階段，人們一直以為零電阻特性是超導體的唯一特性，但后來，人們又逡逑發(fā)現(xiàn)了超導體的另外一個特性
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM249.7

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前6條

1 金建勛;游虎;姜在強;陳正華;魏子強;邢云琪;杜伯學;;高溫超導電纜發(fā)展及其應(yīng)用概述[J];南方電網(wǎng)技術(shù);2015年12期

2 郭偉;李衛(wèi)國;丘明;栗會峰;諸嘉慧;李振明;張曉穎;馬學良;舒彬;叢光;朱占巍;;單通道冷絕緣高溫超導電纜銅骨架的設(shè)計計算[J];低溫與超導;2013年08期

3 應(yīng)啟良;;超導屏蔽對低溫絕緣超導電纜運行性狀的影響[J];電線電纜;2010年01期

4 王之tD;邱捷;吳招座;劉英;吳曉琪;;冷絕緣超導電纜絕緣材料測試綜述[J];低溫與超導;2008年12期

5 劉先昆;羅虹;張莉;喬xZ;丁世英;徐健健;;高溫超導體臨界電流的測量[J];低溫物理學報;2006年04期

6 滕玉平,肖立業(yè),戴少濤,項冰侖,李愛英,薛天軍;超導電纜絕緣及其材料性能[J];絕緣材料;2005年01期

相關(guān)博士學位論文 前1條

1 朱青;橋路型高溫超導故障限流器及其限流新方法研究[D];湖南大學;2008年

相關(guān)碩士學位論文 前8條

1 金李煒;高溫超導磁懸浮動態(tài)特性研究及改善方法[D];西南交通大學;2018年

2 龔s

本文編號：2661810