110kV冷絕緣高溫超導(dǎo)電纜運(yùn)行實(shí)驗(yàn)及系統(tǒng)仿真研究.pdf

1、面向工程應(yīng)用化的高溫超導(dǎo)電纜，需要解決的核心技術(shù)問(wèn)題是交流損耗以及并網(wǎng)運(yùn)行的研究。高溫超導(dǎo)電纜本體的交流損耗直接關(guān)系其運(yùn)行效率和穩(wěn)定性，因?yàn)槌瑢?dǎo)電纜的交流損耗只有足夠低時(shí)，其優(yōu)越性和經(jīng)濟(jì)性才能完全體現(xiàn)出來(lái)。超導(dǎo)電纜接入電力系統(tǒng)運(yùn)行也面臨諸多問(wèn)題。因?yàn)橐坏┹旊婋娎|系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則可能會(huì)影響其供電可靠性，嚴(yán)重時(shí)會(huì)危及超導(dǎo)電纜本體甚至影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定性。因此，交流損耗的研究以及并網(wǎng)運(yùn)行的問(wèn)題是關(guān)系到超導(dǎo)輸電系統(tǒng)的安全運(yùn)行，以及超導(dǎo)

2、輸電在電力系統(tǒng)中發(fā)展前景的關(guān)鍵性技術(shù)。
　　本文首先基于YBCO高溫超導(dǎo)帶材的結(jié)構(gòu)特征和E-J特性，建立了超導(dǎo)帶材和電纜的數(shù)學(xué)模型，在充分考慮電纜本體不同層間與外界的熱傳導(dǎo)的過(guò)程的基礎(chǔ)上，確立了超導(dǎo)電纜本體電氣參數(shù)的計(jì)算方法。依據(jù)超導(dǎo)材料交流損耗產(chǎn)生的機(jī)理與特性，分析給出了超導(dǎo)帶材在自場(chǎng)和外場(chǎng)情況下超導(dǎo)帶材內(nèi)部磁場(chǎng)變化規(guī)律，以及交流損耗產(chǎn)生的計(jì)算方法。針對(duì)YBCO涂層高溫超導(dǎo)電纜特殊的結(jié)構(gòu)確定了超導(dǎo)電纜的交流損耗的計(jì)算理論和方法。

3、
　　為了研究冷絕緣高溫超導(dǎo)電纜交流損耗的變化規(guī)律，開(kāi)發(fā)了一套新型的基于LabVIEW的高溫超導(dǎo)電纜交流損耗測(cè)量系統(tǒng)。通過(guò)NI公司的數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)測(cè)量了一根0.2m長(zhǎng)，110kV/1.5kA的高溫超導(dǎo)電纜在49.9Hz和60Hz時(shí)的交流損耗。結(jié)果表明，在采用雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)時(shí)，超導(dǎo)電纜的交流損耗隨傳輸電流線性增大。且不同頻率下，每周期每單位長(zhǎng)度的電纜的損耗曲線基本吻合。該測(cè)量結(jié)果與理論計(jì)算得出的交流損耗的曲線較為一致，充分驗(yàn)證了該系統(tǒng)

4、的可行性和準(zhǔn)確性。本文還采用基于量熱法的交流損耗測(cè)量系統(tǒng)實(shí)際測(cè)量分析了一根模型樣纜。熱測(cè)法的結(jié)果基本符合理論計(jì)算的值。但是相比于電測(cè)法，熱測(cè)法的測(cè)量結(jié)果比理論計(jì)算值略微偏大。
　　在本文第五章中，基于高溫超導(dǎo)電纜的數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用MATLAB軟件建立了高溫超導(dǎo)電纜的暫態(tài)計(jì)算模型，并在PSCAD/EMTDC中建立了超導(dǎo)電纜的仿真模型，將超導(dǎo)電纜模型接入一個(gè)110kV的三端環(huán)網(wǎng)式電力網(wǎng)絡(luò)，仿真模擬了外部短路故障對(duì)超導(dǎo)電纜線路的影響，并對(duì)