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10kv三相同轴高温超导电缆的绝缘研究

10kV三相同轴高温超导电缆的绝缘研究

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作者：杨泉华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

高温超导电缆在当前各领域应用过程中呈现出其承载电流大、能量损耗小以及结构上紧凑的优势,被全世界各国的研究人员作为大力研究探索的课题,并且这种电缆很大几率取代传统电缆成为全新一代的电力输送线。当前社会的不断发展,人们也在... 详细信息

高温超导电缆在当前各领域应用过程中呈现出其承载电流大、能量损耗小以及结构上紧凑的优势,被全世界各国的研究人员作为大力研究探索的课题,并且这种电缆很大几率取代传统电缆成为全新一代的电力输送线。当前社会的不断发展,人们也在不断的寻求一种耐用、工作性能稳定可靠、安全系数高的超导电缆,在这样的背景下针对超导电缆绝缘性能的探索是十分有必要的。由法国 Nexans,RWE Deutschland 和德国 Karlsruhe Institute of Technology(KIT)承办的AmpaCity project项目于2011年9月启动。该项目旨在制造出一条三相同轴冷绝缘高温超导电缆。这种结构的电缆超导层之间采用低温绝缘材料(PPLP)进行绝缘,共用同一套低温容器,而且无需超导屏蔽层,因此能够有效的减少超导材料的使用,节约成本。本文优化了 10kv冷绝缘三相同轴高温超导电缆的绝缘设计,主要工作如下:论文阐述了绝缘材料PPLP和牛皮纸的低温绝缘特性的试验方案,对缠绕好的电缆样品进行工频击穿和雷电击穿试验,结合威布尔分布分析绝缘纸的绝缘强度,得出0.1%击穿概率时所对应的击穿场强值。针对绝缘材料的绝缘特性,得出了 10kv三相同轴高温超导电缆的主绝缘厚度,并通过相应的仿真分析验证了设计的合理性。借鉴常规电缆终端应力锥的设计原理,对增绕绝缘材料应力锥进行尺寸计算,并应用仿真软件对不同形状应力锥的电场分布进行分析,比较不同形状应力锥的优缺点。10kv三相同轴高温超导电缆的导体层的研究主要是对导体层的层数和带材的总根数进行了结构分析。根据均流和电压损耗最低原则,编写导体层设计软件,给出了 10kv三相同轴高温超导电缆的设计结果。

关键词： 10kv三相同轴高温超导电缆绝缘工频击穿试验冲击击穿试验应力锥

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