冷绝缘高温超导直流电缆导体设计

摘要

随着高温超导材料的迅速发展,高温超导电力设备早已经在电力系统中获得了应用。直流输电可以用于大容量远距离的输电，目前我国也已经取得了很大的发展。然而，传统的直流输电线路（架空线、直流电缆），存在高损耗、电晕、无线电干扰、占地大等种种问题。本文提出了一种可以用于双极直流输电系统的冷绝缘高温超导（HTS）直流电缆导体的设计原则。直流输电的直流侧谐波会叠加在直流上产生纹波电流，这个会对输电产生交流损耗，该设计就是考虑到这一点，以电缆的交流损耗最小为原则。基于这种设计的冷绝缘高温超导直流电缆可以满足高压直流输电对于大电流、大功率的要求。在文中，实际设计了一个运行电流3KA的电缆模型，给出了其在不同纹波幅值下的损耗曲线，并与按照均流设计的HTS直流电缆的在纹波电流幅值5%、10%、15%、20%下两者的交流损耗做了对比。发现这种设计原则下设计的HTS直流电缆的运行损耗有了大幅的下降。而且由于两个导体层的电流方向相反，不会在电缆的外部产生磁场。从运行损耗，节省空间和对环境的影响方面，相对于常规的直流电缆有着不可比拟的优势。