摘要：液氮环境中绝缘材料的沿面闪络特性对超导电力装置的绝缘设计具有重要意义。为此,选择玻璃纤维增强环氧树脂复合材料(G/R)和挤出成型的聚四氟乙烯材料(PTFE),通过实验研究了他们在液氮中的冲击沿面闪络电压和闪络时间的变化特征。结果表明:G/R材料的冲击沿面闪络特性很差,闪络电压值愈高则闪络电压的下降率愈大,而闪络次数愈多则闪络电压值愈低;PTFE材料表现出了良好的沿面闪络电压重复性。其主要原因是高能量的沿面闪络电弧会改变G/R材料表面状况,同时也使环氧树脂基体发生分解,改变了表面电阻率。G/R材料的沿面闪络电压略低于PTFE材料,其原因是相对于PTFE,G/R的介电常数与液氮的偏离更大,电场线更加扭曲,导致其交界面的闪络电压更低。2种材料在液氮环境中服从韦伯分布的0.1%闪络概率的首次冲击闪络电压和爬电距离的关系,可以为在稍不均匀电场条件下工作的超导电力设备的外绝缘设计提供参考。

摘要：一个用于直接广播卫星(DBS)系统的圆极化和单一馈电网络的四单元高温超导微带天线阵,被设计和制造在一个0.5毫米厚的氧化镁衬底上,中心频率是12.2GHz。为了比较,一个天线是采用金膜制造的,另一个是采用超导薄膜钇钡铜氧(YBCO)制造的。为了提高圆极化阵的轴比特性,运用连续旋转的技术。效率、方向性、回波损耗和带宽分别在室温和液氮温度下被测试。采用超导薄膜钇钡铜氧(YBCO)制造的阵表现很好的圆极化特性,并且在温度为77K下时的增益比室温时的金膜天线阵大1.64dB。在谐振频率12.24GHz时回馈损耗为-30.6dB并且总的有效带宽大约为3.52%。这个结果显示当高温超导体用于微带天线阵时,能提高天线阵的效率。

摘要：用于超导设备的薄膜型绝缘材料绕包于导体时往往承受一定的绕包张力,且由于工作环境温度的变化、机械应力等作用会发生老化。为研究薄膜型绝缘材料在液氮环境中老化拉伸状态下的绝缘强度,设计了一套测试电极系统对聚酰亚胺(Kapton)、聚丙烯层压纸(PPLP)和聚四氟乙烯(PTFE)3种薄膜在液氮中经过不同老化处理后拉伸状态下的工频和直流绝缘强度进行了实验研究,结果发现老化拉伸状态下交、直流击穿电场强度大多在较小幅度内发生变化,而经过冷热循环处理后的聚丙烯层压纸交流、直流击穿电场强度均发生了跳跃性地下降,因而在选择聚丙烯层压纸作为超导电力设备的绕包型绝缘材料时,应充分考虑工作温度剧烈变换导致的材料老化因素的影响。3种材料的直流击穿电场强度要普遍高于交流击穿电场强度。

摘要：冷绝缘高温超导(cold dielectric high temperature superconducting,CD HTS)电缆在电力系统输电运行中,不可避免地会受到故障电流的冲击。在故障持续时间内,超导电缆产生大量热量,导致温度升高,从而使超导电缆由超导态向正常态转变,对超导电缆载流性能产生影响。通过建立故障电流下超导电缆等效电路模型与热传导模型,提出了超导电缆在故障电流冲击时的各层电流瞬态分布解析算法,通过耦合电磁计算与传热分析模型,提出了超导电缆故障电流冲击下的温度分布数值计算法。最后,对110 k V/3 k A冷绝缘高温超导电缆在25 k A、持续3 s故障电流冲击时的电流分布和温度分布情况进行了计算分析。结果表明:在故障时间内,伴随导体层温度逐渐上升,各个导体层电流呈下降趋势,各层的温度在92 K前后上升速率不再相同,铜骨架承受近96%的故障电流,分流作用明显。分析结果为设计故障电流冲击下超导电缆的故障保护策略提供了参考依据,对保障超导电缆的稳定运行具有指导意义。

摘要：交流损耗是影响超导设备设计和运行的一个重要因素。为了研究冷绝缘高温超导电缆交流损耗的变化规律,提出了一种基于虚拟仪器(LabVIEW)的高温超导电缆交流损耗的测量方法,并搭建了交流损耗的测试系统。通过美国国家仪器公司的数据采集系统获取超导电缆内外导体层的端电压和各层电流信号,基于互相关算法求出每层端电压和电流信号的相位差,在消除接头电阻的影响后计算得到交流损耗。在50Hz和60Hz的情况下,测量了0.2m长、110kV/1.5kA的高温超导电缆模型样缆的交流损耗。结果表明在对数坐标下,交流损耗随传输电流增大而线性增大,将频率归一化后,不同频率下电缆的损耗曲线基本吻合,单位周期的交流损耗值相同。研究的结果对于高温超导电缆研究和应用具有一定的参考价值。

摘要：对35kV高温超导电缆终端应力锥进行优化设计。以各层极板长度,半径,绝缘材料介电常数等作为优化变量,以各层极板之间的电压降相等作为优化目标,采用动态惯性权重因子的改进粒子群算法对高温超导电缆终端应力锥电气参数优化设计。应用matlab软件实现应力锥优化设计算法,通过循环迭代得到应力锥最优极值。

摘要：如何降低电流引线向低温环境的漏热,是超导电力技术领域的一项重要课题。文中概述了电流引线研究进展,建立了电流引线迫流冷却传热模型,并分析了氮气迫流冷却作用,推导了电流引线温度分布和最优长度-横截面积比(ORLA)函数式。自然蒸发迫流冷却对最优长度-横截面积比(ORLA)影响较小。

摘要：在0.62 mm厚的MgO衬底上,设计和制造了一个用于直接广播卫星(DBS)系统的圆极化和单一馈电网络的四单元高温超导微带天线阵,中心频率为12.2 GHz。为了比较,一个天线采用金膜制造,另一个采用超导薄膜钇钡铜氧(YBCO)制造。为了提高圆极化阵的轴比特性,运用连续旋转技术,分别在室温和液氮温度下测试效率、方向性、回波损耗和带宽。采用超导薄膜钇钡铜氧(YB-CO)制造的阵表现出很好的圆极化特性,在77 K时的增益比室温时的金膜天线阵大1.64 dB。在谐振频率12.24 GHz时回馈损耗为-30.6 dB,总有效带宽约为3.52%,表明当高温超导体用于微带天线阵时,能提高天线阵的效率。

摘要：高温超导变压器是通过用高温超导带材取代铜导线绕制超导绕组,液氮取代变压器油作为冷却介质,超导绕组在液氮环境中运行,以达到提高能效并减少电力传输损失的变压器。针对高温超导变压器的绕组设计,从超导变压器的绕组材料、绕组结构、绕组布局三方面比较了近年内美、日、韩、中国等具有代表性的高温超导变压器绕组的研究现状,通过综合比较和分析国际上各种主流复合超导体的结构特征,设计方法等关键技术,提出了未来高温超导变压器的绕组设计需要以提高临界电流,减少绕组漏磁场尤其是其径向分量,以及降低交流损耗为目标。

摘要：针对高温超导变压器的绕组设计,提出采用螺旋型高温超导复合缆线,为提高螺旋型高温超导复合缆线载流能力和超导材料的利用率,本文首先介绍了螺旋型高温超导复合缆线的结构,包括铜骨架和导体层;解析法推导出导体层结构参数和各层电感值的关系,明确了调整结构参数是改变各层电流,增加载流量的有效途径;然后借助COMSOL Multiphysic有限元软件,进行螺旋型高温超导复合缆线三维建模仿真,分析了不同导体层绕制节距等结构参数条件下,磁场分布的影响;最后绕制了高温超导复合缆线短样,实验验证了仿真分析的正确性。