[發明專利]一種高溫超導電纜/母線本體的設計方法

無效

• 申請號: 200810102740.0
• 申請日: 2008-03-26
• 公開（公告）號: CN101246767A
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發明（設計）人: 王銀順
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H01B13/00
• 分類號: H01B13/00;H01B12/00;G06F17/50
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司
• 代理人: 朱琨

技術領域

本發明涉及一種超導電纜或母線本體的設計方法，屬于電力系統輸變電領域。

背景技術

近幾年來，高溫超導材料的制備技術取得了重大的進展，這大大地加速了高溫超導電力技術的發展。由于采用具有很高無阻傳輸電流密度的高溫超導材料作為導體和采用液態氮作為冷卻介質，高溫超導電纜/母線將具有體積小、重量輕、損耗低、無火災隱患的優點；因此，高溫超導電纜/母線在大電流中低壓電力傳輸方面，如從發電機到升壓變壓器及城市變電站到用戶之間電流一般在10kA～26kA之間，電解、電鍍行業一般電流為320kA，最高達到350kA。因此，高溫超導電纜/母線在大電流中低壓電力傳輸方面如發電機到變電站、電解/冶煉等短距離大電流傳輸等應用方面具有廣闊的應用前景。

目前，國際上正在積極研發的高溫超導電纜/母線研究開發，所有電纜都采用正反螺旋繞制方法，基本消除軸向磁場對超導材料的影響，已有多個樣機試驗運行。但是，所有的高溫超導電纜/母線設計均采用均流的方法使得每層上超導帶材傳輸電流相等的方法進行設計。由于高溫超導材料在液氮溫區隨著磁場的增加，臨界電流衰減非常厲害。這樣超導電纜/母線最外層導線處于最強的磁場中，臨界電流衰減最大；以往的設計雖然對于層數較少(小于4層)，電流不大(小于10kA)的超導電纜/母線有效，但是對于層數多，電流大的超導電纜/母線設計并非最佳。因為這種設計原則上使得每根超導帶材工程電流密度相等，而各層上超導帶材臨界電流不同，最外層臨界電流最小，最內層臨界電流最大；這樣，傳輸電流與臨界電流的比值從內層到外層依次減小，導致傳輸交流損耗增加。對于大電流超導電纜/母線設計，這種方法并不是最佳方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有超導電纜或母線設計中存在的缺點，根據超導材料的電磁特性，提出一種針對大電流超導電纜或母線的設計方法。

該方法是根據超導電纜/母線的等效電路模型，通過調節導體各層的螺距和繞制螺旋角來改變各層導體的電感，以達到各層傳輸電流與臨界電流比值相等，從而計算出繞制螺距參數，實現該方法具體步驟如下：

1)建立超導電纜或母線的等效電路模型；所述等效電路模型為：

其中，U_i、R_i、L_i、M_ij和ω分別是電纜上第i層超導線上的電壓、接頭電阻、自感、與第j層的互感和圓頻率；i，j的取值范圍分別為1≤i≤n，1≤j≤n；其中，各層導體單位長度的自感：

Li=μ0πri2Lpi2+μ0ln(D/ri)2π---(2)]]>

當r_j＞r_i時，第i層與第j層單位長度的互感為：