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单通道冷绝缘高温超导电缆铜骨架的设计计算﹏骾引言郭伟,李卫国鹈,栗会峰瑅,诸嘉慧李振明畔,马学良姹,丛光煺嘉╠鷈膁驴,瑂蚰瑉驼眦叫掴模篐莄枷单通道冷绝缘高温超导电缆在正常工作时,电阻几乎为零,而在遇到不良工况,如负载短路电流冲击、制冷系统故障液氮断流时,会出现电阻突然增大的失超现象。失超的最终影响因素为超导电缆内部产热量增大,当温度超过电缆内部带材电缆内部的铜骨架导电。如果短路电流过大或者持续时间过长会造成铜骨架温升过高,由于铜骨架与超导带材之间只有一层很薄的碳纸层,因此热量会快速传递到超导带材,进而造成带材的永久性损伤,造成超导电缆的永久失效。因此在设计超导电缆时必须设计合理的铜骨架直径,以保证超导电缆能够安全有效地工作。影响铜骨架直径大小的主要因素为超导电缆的短路热稳定性、载流能力以及交流损耗。超导电网中设备的参数直接影响了超导电缆的短路热稳定性。超导电缆的载流能力决定了超导带材的数基金项目:国家电网公司科研项目《渚党嫉缋鹿丶际跹芯俊膋超导技术要程度,提出了设计单通道冷绝缘高温超导电缆铜骨架的设计流程,并以的高温超导电缆为例进行了辀§锄的临界温度疋时,超导电缆失超,,北京;泄缌蒲а芯吭海本本┙煌ù,北京摘要:单通道冷绝缘高温超导电缆的铜骨架直径的主要决定因素为超导电缆的短路热稳定性、载流能力以及交流损耗。除此之外,由于超导层带材的排布方式间接地影响了超导电缆的载流能力、交流损耗以及超导电缆的机械强度,因此在设计时带材排布方式也是必须要考虑的设计铜骨架直径的因素。文中综合考虑各因素之间的重设计计算。关键词:短路热稳定性;载流能力;交流损耗;带材排布方式;高温超导电缆优ヽ邝∽’,珺舀珺磘珺,珊珊—彻飊昏蘣珊奄印跚珊,:——作者简介:郭伟,女,硕士研究生,研究方向为超导电力技术。锄,明,觯篢蚰蛐柚锄鐃鐃.&.琔保瑉,“,瓹甋甋∞℃瑂猚瑃珹,·珹—,Ⅱ
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杓苹玖鞒超导技术量进而影响了超导层带材的排布层数以及排布方式。带材的排布方式影响了超导电缆的交流损耗。单流道冷绝缘超导电缆的结构如图尽其中心为铜骨架,它的主要作用为为超导带材提供支撑,而且在短路状态下能够起到分流短路故障电流,保护超导电缆不被烧毁。铜骨架直径越大,故障时分流能力越强,但从电缆成本和结构紧凑两方面考虑,电缆直径越大成本越高,越笨重。因此,设计合理的铜骨架半径是必要的。他§嫩目前,设计超导电缆铜骨架时,一般只考虑导体层的均流能力以及短路热稳定性,进而在其表面缠绕超导带材。对超导电缆的载流能力即带材数量对骨架直径的影响尚未考虑在内,造成了在排布带材时带材间隙过大,交流损耗增大,产热量增大,输电效率降低。本文在设计骨架半径时,综合考虑故障情况下超导电缆能够满足热稳定性、额定载流能力和交流损耗最小这三个原则进行设计。其中热稳定性方面主要考虑到超导电缆所在电网受到短路电流冲击时产生的热效应;带材根数应能满足超导电缆所要求得额定载流能力;在带材合理分布方面,为减少径向漏磁、降低导体交流损耗,超导带材尽量铺满铜骨架外表面旧M庇捎诘继宀带材均流时的交流损耗最小,而由于集肤效应,超导电缆在通交流电时会产生最内层和最外层电流