冷绝缘高温超导电缆的导电层一般设计为多层结构以满足大电流载流特性,但伴随层数的增加,超导体上的集肤效应会引起电缆输电导体各层电流分布不均匀的问题,从而造成电缆损耗增加和传输性能下降。采用基于动态惯性权重因子的粒子群优化算法,提出了电缆导体层电流层间均流优化的设计方法。应用第2代高温超导材料钇钡铜氧涂层导体,通过建立超导电缆的等效电路模型,考虑电场、磁场等约束因素,对一根1km长,110kV/3kA等级的冷绝缘高温超导电缆进行优化设计,获得了电缆本体结构参数及输电导体层和屏蔽层的电流分布。比较优化前后层电流的结果可知,优化后超导电缆各导体层电流与平均电流相比最大不平衡率小于3.5%,各屏蔽层电流达到均布,较好地实现了电缆各导体层电流均匀分布的优化目标。最后,超导模型样缆载流特性实验也验证了优化设计方法的有效性。
高温超导电缆在电力系统中运行是发展趋势,若超导电缆本身故障或电力系统故障时都会对其产生重要影响。文中在理论分析低温绝缘的高温超导电缆在短路故障情况下屏蔽层电流与导体层电流相位、幅值的关系基础上,提出了针对低温绝的缘高温超导电缆的失超检测新方法——基于幅值差值检测和相位差值变化率检测,并通过仿真软件PSCAD/EMTDC分析了电力系统发生各种短路故障时高温超导电缆的失超特性,从而验证了这两种检测方法的可行性。
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