一种超导电缆损耗分析方法技术

本发明专利技术提供一种超导电缆损耗分析方法，包括：根据以下公式计算单层超导电缆的交流损耗的上限值；

【技术实现步骤摘要】
一种超导电缆损耗分析方法
本专利技术涉及超导电缆
，具体涉及一种超导电缆损耗分析方法。
技术介绍
高温超导电缆系统是采用无阻的、能传输高电流密度的超导材料作为导电体并能传输大电流的一种电力设施，具有体积小、重量轻、损耗低和传输容量大的优点，可以实现低损耗、高效率、大容量输电。高温超导电缆系统将首先应用于短距离传输电力的场合(如发电机到变压器、变电中心到变电站、地下变电站到城市电网端口)及电镀厂、发电厂和变电站等短距离传输大电流的场合，以及大型或超大型城市电力传输的场合。而高温超导电缆的损耗直接关系到超导电缆的运行成本及稳定性，只有当超导电缆的损耗足够低时，超导电缆与常规电缆的优越性才能体现出来，所以高温超导电缆损耗是其电力应用研究的最重要内容之一。
技术实现思路
本专利技术旨在提出一种超导电缆损耗分析方法，用于高温超导电缆的损耗分析，提高损耗分析结果的合理性、可靠性。为此，本专利技术实施例提出一种超导电缆损耗分析方法，所述超导电缆包括依次螺旋绕制的柔性骨架、第一绝缘层、第一半导电层、A相超导层、第二半导电层、第二绝缘层、第三半导电层、B相超导层、第四半导电层、第三绝缘层、第五半导电层、C相超导层、第六半导电层、第四绝缘层、铜屏蔽层、第五绝缘层和保护层；所述方法包括：根据以下公式分别计算A相超导层、B相超导层、C相超导层的交流损耗的上限值；其中，LNS为单位长度的单位电流周期的交流损耗上限值，F为归一化运行电流，IC是超导带自场临界电流；根据以下公式分别计算A相超导层、B相超导层、C相超导层的交流损耗的下限值；其中，LMB为单位长度的单位电流周期的交流损耗下限值，D为超导层直径，d为超导层厚度。可选地，根据以下公式计算超导电缆的绝缘材料在交变磁场中产生的介质损耗；其中，U0为绝缘材料耐受电压的有效值，ω为电缆交变电流的频率，∈为绝缘材料的电容率，ri和ro分别为绝缘层的内、外半径，tanδ为绝缘材料的介质损耗角。可选地，所述方法包括：根据以下公式计算柔性骨架的涡流损耗；其中，P为单位质量的涡流损耗功率，Bp为磁场峰值，d为柔性骨架材料厚度，f为磁场交变频率，ρ柔性骨架材料电阻率，D柔性骨架材料密度。本专利技术实施例提出一种超导电缆损耗分析方法，所述超导电缆包括依次螺旋绕制的柔性骨架、第一绝缘层、第一半导电层、A相超导层、第二半导电层、第二绝缘层、第三半导电层、B相超导层、第四半导电层、第三绝缘层、第五半导电层、C相超导层、第六半导电层、第四绝缘层、铜屏蔽层、第五绝缘层和保护层；该方法通过对每一相的超导层分别计算其交流损耗的上限值和下限值，确定合理的交流损耗范围，其损耗分析结果相对于现有技术而言更加地合理、可靠。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式中阐述。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例中超导电缆损耗分析方法流程图。图2为本专利技术实施例中超导电缆局部结构示意图。图3为本专利技术实施例中涡流产生示意图。具体实施方式以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。另外，为了更好的说明本专利技术，在下文的具体实施例中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本专利技术同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的手段未作详细描述，以便于凸显本专利技术的主旨。参阅图1，本专利技术实施例提出一种超导电缆损耗分析方法，如图2所示，所述超导电缆包括依次螺旋绕制的柔性骨架1、第一绝缘层2、第一半导电层3、A相超导层4、第二半导电层5、第二绝缘层6、第三半导电层7、B相超导层8、第四半导电层9、第三绝缘层10、第五半导电层11、C相超导层12、第六半导电层13、第四绝缘层14、铜屏蔽层15、第五绝缘层16和保护层；其中所述A相超导层、B相超导层、C相超导层选用YBCO材料制成，所述柔性骨架选用不锈钢材料制成。其中，高温超导电缆通电导体的电热损耗主要来源包括：超导层的交流损耗、绝缘层的介质损耗、金属柔性骨架的涡流损耗。本实施例的方法包括如下步骤S1～S4：步骤S1、根据以下公式分别计算A相超导层、B相超导层、C相超导层的交流损耗的上限值；其中，LNS为单位长度的单位电流周期的交流损耗上限值，F为归一化运行电流，IC是超导带自场临界电流；步骤S2、根据以下公式分别计算A相超导层、B相超导层、C相超导层的交流损耗的下限值；其中，LMB为单位长度的单位电流周期的交流损耗下限值，D为超导层直径，d为超导层厚度。具体而言，通过步骤S1～S2，对每一相的超导层分别计算其交流损耗的上限值和下限值，确定合理的交流损耗范围，其损耗分析结果相对于现有技术仅提供一个交流损耗数值的分析结果而言更加地合理、可靠。步骤S3、根据以下公式计算超导电缆的绝缘材料在交变磁场中产生的介质损耗；其中，U0为绝缘材料耐受电压的有效值，ω为电缆交变电流的频率，∈为绝缘材料的电容率，ri和ro分别为绝缘层的内、外半径，tanδ为绝缘材料的介质损耗角。具体而言，理论上来说，绝缘材料的介质损耗是系统热损耗的一个来源。其中，介质损耗与电压平方成正比。在低电压等级下，该数值相对于杜瓦管热损耗、交流损耗等损耗源很小，可以忽略。但是，在110kV以及上电压等级的绝缘分析中，介质损耗不宜忽略。步骤S4、根据以下公式计算柔性骨架的涡流损耗；其中，P为单位质量的涡流损耗功率，Bp为磁场峰值，d为柔性骨架材料厚度，f为磁场交变频率，ρ柔性骨架材料电阻率，D柔性骨架材料密度。具体而言，涡流是导体在时变磁场下产生的感生电流，涡流产生的示意图参阅图3。由于这个感生电流在导体中自发形成闭合的电流线，故称为涡流。导体中的涡流会导致能量的耗散，涡流损耗的大小与磁场的变化方式、导体的运动状态、导体几何形状、导体磁导率和电阻率等因素有关。由不锈钢材料制成的柔性骨架出于交变磁场下，存在时变的涡流损耗。屏蔽层则是仅在三相电流不平衡的时候才存在涡流损耗，因此，本实施例中不考虑屏蔽层的涡流损耗问题。步骤S5，输出所述步骤S1～S4的损耗分析结果。以上已经描述了本专利技术的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本
的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超导电缆损耗分析方法，其特征在于，所述超导电缆包括依次螺旋绕制的柔性骨架、第一绝缘层、第一半导电层、A相超导层、第二半导电层、第二绝缘层、第三半导电层、B相超导层、第四半导电层、第三绝缘层、第五半导电层、C相超导层、第六半导电层、第四绝缘层、铜屏蔽层、第五绝缘层和保护层；/n所述方法包括：/n根据以下公式分别计算A相超导层、B相超导层、C相超导层的交流损耗的上限值；/n

【技术特征摘要】
1.一种超导电缆损耗分析方法，其特征在于，所述超导电缆包括依次螺旋绕制的柔性骨架、第一绝缘层、第一半导电层、A相超导层、第二半导电层、第二绝缘层、第三半导电层、B相超导层、第四半导电层、第三绝缘层、第五半导电层、C相超导层、第六半导电层、第四绝缘层、铜屏蔽层、第五绝缘层和保护层；
所述方法包括：
根据以下公式分别计算A相超导层、B相超导层、C相超导层的交流损耗的上限值；



其中，LNS为单位长度的单位电流周期的交流损耗上限值，F为归一化运行电流，IC是超导带自场临界电流；
根据以下公式分别计算A相超导层、B相超导层、C相超导层的交流损耗的下限值；






其中，LMB为单位长度的单位电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪伟，王琦，
申请(专利权)人：深圳供电局有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44