110kv冷绝缘高温超导电缆运行实验及系统仿真研究

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1、学校代码：密级：公开硕士学位论文冷绝缘高温超导电缆运行实验及系统仿真研究作者姓名陈晓宇学科专业电气工程指导教师方进教授培养院系电气工程学院二零一五年三月硕士学位论文冷绝缘高温超导电缆运行实验及系统仿真研宄作者：陈晓宇导师：方进北京交通大学年月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。学校可以为存在馆际合作

2、关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交换服务。保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名导师签名签字日期：年月於日签字日期：年月，日学校代码：公开：密级北京交通大学硕士学位论文冷绝缘高温超导电缆运行实验及系统仿真研究作者姓名：陈晓宇学号：导师姓名：方进职称：教授学位类别：工学学位级别：硕士学科专业：电气工程研宂方向：超导电力技术北京交通大学年月致谢本论文的工作是在我的导师方进教授和中国电力科学研究院诸嘉慧博士的悉心指导下完成的，在毕业论文即将完成之际，我谨向两年多来给予我悉心指导的两位老师致以最诚挚的谢意！方进老师学识渊博，待人

3、诚恳，工作热情，对学生的关怀无微不至，他严谨负责的精神，认真高效的态度，时时激励着我，使我受益匪浅，并会深远地影响着我。诸嘉慧博士扎实的专业知识，丰富的科研经验，一丝不苟的精神，将使我终生受益。两位老师对我的学习，科研和生活都给予了很大的关心和帮助，使我终身难忘。在中国电力科学研究院电工与新材料所实习期间，超导电力技术室丘明主任对我的科研工作提出了许多宝贵意见，并提供了很好的实验条件；北京航空航天大学杨文绛副教授对我的实验工作给予了许多富有建设性的指导意见；同时感谢在实验室学习期间栗会峰、郑晓东、霍英杰、刘良峰、付珊珊、付振宇、李云贤、郭伟

4、、董大磊、申政、于涛和陈盼盼等同学对我在实验室工作和撰写论文期间给予的热情的帮助和支持；在此向他们表达我的感激之情。另外，在读研期间得到了家人的充分理解和支持，在此特别感谢含辛茹苦养育我长大的父母亲，他们是我最坚强最可靠的后盾，他们永远是我最大的精神依托，在此向他们表达我最深情的谢意。摘要中文摘要面向工程应用化的高温超导电缆，需要解决的核心技术问题是交流损耗以及并网运行的研宄。高温超导电缆本体的交流损耗直接关系其运行效率和稳定性，因为超导电缆的交流损耗只有足够低时，其优越性和经济性才能完全体现出来。超导电缆接入电力系统运行也面临诸多问题。因

5、为一旦输电电缆系统出现故障，则可能会影响其供电可靠性，严重时会危及超导电缆本体甚至影响整个电力系统的安全和稳定性。因此，交流损耗的研宄以及并网运行的问题是关系到超导输电系统的安全运行，以及超导输电在电力系统中发展前景的关键性技术。本文首先基于高温超导带材的结构特征和特性，建立了超导带材和电缆的数学模型，在充分考虑电缆本体不同层间与外界的热传导的过程的基础上，确立了超导电缆本体电气参数的计算方法。依据超导材料交流损耗产生的机理与特性，分析给出了超导带材在自场和外场情况下超导带材内部磁场变化规律，以及交流损耗产生的计算方法。针对涂层高温超导电缆

6、特殊的结构确定了超导电缆的交流损耗的计算理论和方法。为了研究冷绝缘高温超导电缆交流损耗的变化规律，幵发了一套新型的基于的高温超导电缆交流损耗测量系统。通过公司的数据采集控制系统测量了一根长的高温超导电缆在和时的交流损耗。结果表明，在采用双对数坐标时，超导电缆的交流损耗随传输电流线性增大。且不同频率下，每周期每单位长度的电缆的损耗曲线基本吻合。该测量结果与理论计算得出的交流损耗的曲线较为一致，充分验证了该系统的可行性和准确性。本文还采用基于量热法的交流损耗测量系统实际测量分析了一根模型样缆。热测法的结果基本符合理论计算的值。但是相比于电测法，

7、热测法的测量结果比理论计算值略微偏大。在本文第五章中，基于高温超导电缆的数学模型，应用软件建立了高温超导电缆的暂态计算模型，并在中建立了超导电缆的仿真模型，将超导电缆模型接入一个的三端环网式电力网络，仿真模拟了外部短路故障对超导电缆线路的影响，并对高温超导电缆和普通线路的功率分布进行了比较。结果表明，高温超导电缆具有更大的短路容量，更有利于电网电压稳定和调节。文章最后，还搭建了超导电缆的电流冲击实验平台，完成了对超导电缆样缆在倍额定电流下的冲击测试，分析得到了冲击电流下超导电缆本体的变化规律。图幅，表个，参考文献篇。关键词：高温超导电缆；交

8、流损耗；测量技术；三端环网；暂北京交通大学硕士学位论文态分析；短路故障分类号：ABSTRACTABSTRACTABSTRACT;Engineeringapplicationsof