高溫超導(dǎo)可控電抗器電磁特性研究及其超導(dǎo)線圈的電磁、低溫設(shè)計.pdf

1、電抗器是重要的無功補償裝置，在高壓或特高壓電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。可控電抗器可根據(jù)運行工況實時調(diào)節(jié)自身容量，以穩(wěn)定系統(tǒng)電壓、控制無功功率，以及提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。伴隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，一些可控電抗器由于存在不可忽略的諧波干擾、電抗值不穩(wěn)定以及損耗高等問題，在應(yīng)用范圍上受到限制。將超導(dǎo)體應(yīng)用在可控電抗器的控制線圈上，利用超導(dǎo)體的零電阻、高通流密度（一般可高出銅導(dǎo)線兩個數(shù)量級）特性，可以減小可控電抗器的體積，降低線圈上損耗，提高可控電抗器的

2、利用效率。本文介紹了超導(dǎo)可控電抗器的研究背景、現(xiàn)狀和超導(dǎo)可控電抗器超導(dǎo)線圈電磁、低溫設(shè)計的理論基礎(chǔ)，詳細研究了超導(dǎo)可控電抗器的電磁特性及其超導(dǎo)線圈設(shè)計所需要解決的關(guān)鍵技術(shù)，并基于380 V超導(dǎo)可控電抗器樣機的測試和35kV/3.5MVar單相超導(dǎo)可控電抗器超導(dǎo)線圈的設(shè)計，對這些關(guān)鍵技術(shù)進行了實驗驗證和設(shè)計實踐。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴針對電力系統(tǒng)及電力工業(yè)的發(fā)展對可控電抗器的要求，設(shè)計了一種新的超導(dǎo)可控電抗器方案，通過380

3、V超導(dǎo)可控電抗器樣機試驗，論證了該超導(dǎo)可控電抗器具有諧波含量低、電抗值穩(wěn)定以及控制線圈損耗小的特點。⑵針對超導(dǎo)可控電抗器的多線圈電磁耦合、交流工作環(huán)境特點，提出采用場路耦合有限元法來完成超導(dǎo)線圈的電磁設(shè)計，并對其進行了實驗驗證；通過測量值和計算值的對比，對以1μV/cm作為“四引線法”超導(dǎo)線圈臨界電流判據(jù)的精確性進行了分析，作為比較，提出了可以更精確地反映超導(dǎo)線圈局部臨界電流的全域臨界電流計算法。⑶針對大容量超導(dǎo)可控電抗器超導(dǎo)線圈因采用

4、多根超導(dǎo)帶材并聯(lián)繞制而可能存在的環(huán)流和交流損耗較大的問題，提出了減小超導(dǎo)線圈環(huán)流和降低交流損耗的新方法，并將其用于35 kV/3.5 MVar單相超導(dǎo)可控電抗器超導(dǎo)線圈電磁設(shè)計中。⑷針對大容量超導(dǎo)可控電抗器的低溫?zé)嶝摵纱?，尤其是超?dǎo)線圈交流損耗過大的特點，基于35 kV/3.5 MVar單相超導(dǎo)可控電抗器超導(dǎo)線圈的低溫設(shè)計，提出了對交流損耗較大的超導(dǎo)雙餅增加導(dǎo)冷結(jié)構(gòu)，并在其附近進行低溫冷卻管道方案和液氮流量優(yōu)化設(shè)計的低溫冷卻設(shè)計新方案。