高温超导带材失超临界参数测试及限流器件拓扑研究

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超导限流器(简称SFCL)目前被认为是有效的限制电网短路故障电流的方法之一,高温超导限流器在系统出现故障、短路电流增大的情况下会发生超导态-失超态的转变以限制电流的大小,因此超导带材及限流器模块在失超下的特性将极大影响限流器的设计和优化。超导带材在失超状态下能承受的最大临界参数直接决定超导限流器中带材长度的选取;而不同超导限流器模块的失超特性也直接影响限流器内部结构及空间排布的优化。本文主要是以实验为基础,通过对实验结果的分析对YBCO超导带材及不同限流器模型的特性进行研究。实验材料为美国超导公司(AMSC)生产以及上海交通大学生产的多种YBCO带材。  本研究主要内容包括:⑴在已有的实验设备及程序基础上搭建了临界电流以及失超测试的软件及硬件平台,能够更方便的在工程应用方面对超导带材及模块进行测试;⑵研究了超导带材的失超临界参数,特别是超导带材的最大允许电压。详细分析了多种因素如失超时间、带材种类等对临界参数的影响,相比于以往的研究成果,最大允许电压能够更好地适用于解决工程实际应用问题,同时还对超导带材失超折损的机理进行了研究和探索;⑶在对带材研究的基础上,对超导带材的应用进行了探索。设计及制作了多种限流器拓扑模型,通过对限流器拓扑模型进行失超性测试,分析得到了不同种模型的优缺点,如限流比、响应速度、恢复速度等,可以用于指导限流器结构的选型及空间排布的优化。
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