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冷絕緣高溫超導電纜的導電層一般設計為多層結構以滿足大電流載流特性,但伴隨層數的增加,超導體上的集膚效應會引起電纜輸電導體各層電流分布不均勻的問題,從而造成電纜損耗增加和傳輸性能下降。采用基于動態慣性權重因子的粒子群優化算法,提出了電纜導體層電流層間均流優化的設計方法。應用第2代高溫超導材料釔鋇銅氧涂層導體,通過建立超導電纜的等效電路模型,考慮電場、磁場等約束因素,對一根1km長,110kV/3kA等級的冷絕緣高溫超導電纜進行優化設計,獲得了電纜本體結構參數及輸電導體層和屏蔽層的電流分布。比較優化前后層電流的結果可知,優化后超導電纜各導體層電流與平均電流相比最大不平衡率小于3.5%,各屏蔽層電流達到均布,較好地實現了電纜各導體層電流均勻分布的優化目標。最后,超導模型樣纜載流特性實驗也驗證了優化設計方法的有效性。
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高溫超導電纜在電力系統中運行是發展趨勢,若超導電纜本身故障或電力系統故障時都會對其產生重要影響。文中在理論分析低溫絕緣的高溫超導電纜在短路故障情況下屏蔽層電流與導體層電流相位、幅值的關系基礎上,提出了針對低溫絕的緣高溫超導電纜的失超檢測新方法——基于幅值差值檢測和相位差值變化率檢測,并通過仿真軟件PSCAD/EMTDC分析了電力系統發生各種短路故障時高溫超導電纜的失超特性,從而驗證了這兩種檢測方法的可行性。
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