【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种大电流高温超导电缆的分流温度估算方法，属于超导电缆稳定性评估领域。
技术介绍
1、随着高温超导材料制备工艺和技术的不断提高，大电流高温超导电缆的研究也逐步深入。目前，大电流高温超导体电缆的工程应用主要包括两方面，一是以液氮(t＝77k)作为冷却介质及低磁场(磁场强度b≤2t)工况下的电力传输领域，如新一代电力传输线、发电厂的电流汇总母线等；另一个是以液氦(t＝4.2k)或液氢(t＝20k)作为冷却介质及高磁场(磁场强度b≥20t)工况下的超导磁体技术，如核聚变磁体、大型探测磁体、粒子加速器等高能物理装置。因此，保证大电流高温超导体电缆的稳定运行至关重要。
2、分流温度是衡量大电流超导电缆稳定性的重要指标，对大电流超导电缆的结构设计、参数选择，以及运行工况的调整都有很强的工程指导意义；分流温度也受到磁场及角度变化的影响。目前，对于冷却介质为液氮的大电流超导电缆的分流温度，一般采用仅由温度作为变量的经验公式进行估算；而对于冷却介质为液氢或液氦及高磁场下运行的超导电缆的分流温度的估算，并没有合适的方法。因此，提出一种适用于以上两种工况下的大电流高温超导电缆的分流温度估算方法，是亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的是超导电缆稳定性评估中分流温度的估算问题。该方法通过构建等效电路模型，利用绝热条件下超导区的幂指数关系和非超导区的欧姆定律，建立代数方程组；依据高温超导带材临界电流的各相异性，获取单根带材临界电流密度随温度和外磁场幅值变化的依赖关
2、第一步，构建大电流高温超导电缆的等效电路模型，利用绝热条件下超导区的幂指数关系和非超导区的欧姆定律，建立代数方程组：
3、
4、
5、v＝rnc,i inc,i (3)
6、其中，iop表示流过超导电缆的总电流；inc,i表示超导电缆中第i根超导股线的非超导材料中流过的电流；ihts,i表示超导电缆中第i根超导股线的超导材料中流过的电流；icore表示超导电缆缆芯中流过的电流(如果没有缆芯，此项为0)；ic,i(b,t)表示超导电缆中第i根超导股线的临界电流；rnc,i表示超导电缆中第i根超导股线的非超导材料的电阻；n表示构成超导电缆的股线的总根数；vc表示设置的临界电压；v表示电缆电压。
7、第二步，利用经验公式，由实验数据经过拟合，得到单根高温超导带材临界电流密度jc与温度t、外磁场幅值b的关系，即jc(b,t)，经验公式如下：
8、
9、
10、其中，a表示超导带材电流密度的缩放尺度，α、β、p、q、b0、tc是六个参数，由实验数据经过最小二乘法拟合获得。
11、第三步，给定第i根超导股线的外磁场幅值b，参数化温度t，以股线电流密度与临界电流密度相等为原则，利用自适应算法迭代计算，并在股线超导截面进行积分，得到第i根股线随外磁场幅值b、温度t变化的临界电流ic,i(b,t)；
12、第四步，将临界电流代入第一步所述代数方程组，求解得到电缆在不同温度下的电压v，当电缆电压等于给定的临界电压vc时，满足判据，此时对应的温度即为大电流高温超导电缆的分流温度。
13、所述第三步中自适应算法的步骤为：
14、(1)利用e-j特性非线性关系，如下所示：
15、
16、令外部电流密度j＝jc(b,t)p将非线性关系转化为线性关系；
17、(2)假设构成超导股线的超导带材共有i根，每根带材的传输电流为ia，则ia可表示为：
18、
19、其中，ωi表示第i根超导带材的截面积。则每根带材的pi可表示为：
20、
21、(3)第i根带材单位长度的压降，由式(3)可得：
22、ei＝ecpi|pi|n-1 (9)
23、(4)根据法拉第电磁感应定律其中b由磁矢势a表示为再利用安培定律将b＝μh代入可得：
24、
25、将j＝jc(b,t)p代入式(7)，可得：
26、
27、(5)经过多次迭代计算，求解式(8)和式(11)，其中式(11)的jc(b,t)由第二步获得，当超导截面上的平均场强eavg＝ec时迭代停止，此时股线的传输电流达到临界电流。
28、本专利技术的有益效果：
29、该方法既适用于液氮温区(t＝77k)低磁场(磁场强度b≤2t)下传输电缆分流温度的估算，也适用于液氦温区(t＝4.2k)、液氢温区(t＝20k)高磁场(磁场强度b≥20t)下大型磁体电缆分流温度的估算，具有普遍适用性；尤其对于低温高场下超导电缆的研究，具有很重要的指导意义和工程应用价值。
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【技术特征摘要】
1.一种用于大电流高温超导电缆分流温度的估算方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：何野，王银顺，颜丹丹，袁雨桐，杨延丽，徐洪亮，孟紫晴，胡成洋，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：
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