车载高温超导变压器的电流引线的研制

摘要

随着现代社会的发展，电力的重要性日益突出，人们对电力系统的安全性、可靠性及电能质量提出了更高的要求。在电能的传输、转换和储存等方面，常规的措施可以提升的空间已经很有限。随着应用超导技术的进一步发展，对于电力科学技术上面临的问题将有可能得到很好的解决。本文首先指出了未来电力系统发展的趋势，和超导技术在电力应用中的前景，介绍了超导变压器的发展和优势以及在交通等其他行业的应用；重点指出了减少电流引线的漏热对超导装置的稳定和经济运行的重要性。特别是对于超导变压器来说，电流引线的设计关系它的运行稳定性和运行成本。随后介绍了超导装置电流引线的研究现状，并按照电流引线的冷端运行温度进行了分类，将其分为4.2K～20K的超冷温区和67K～77K的液氮温区的电流引线。指出液氮温区的电流引线将是发展的趋势之一，对它的研究应该引起我们的足够的重视。电流引线设计的主要理论方法是热力学分析方法和有限元数值分析法，对传导式电流引线建立了热分析模型，通过计算机仿真计算了电流引线上的传热过程，认为液氮温区的电流引线以一元引线较好，并做了理想情况下的优化设计来减少电流引线的稳态漏热。针对车载变压器空间矮小的限制，将直棒式的引线改为螺线管式的引线，提出了延长导热路径的方法，并对绕制部分的安排位置不同给制冷损耗带来的影响进行了对比研究。对3000KVA超导变压器的电流引线也进行了概念设计。最后设计了一个测量电流引线漏热的实验，准备用来验证仿真计算的正确性。本文从理论上对车载高温超导变压器的电流引线进行了优化设计，从工程角度对电流引线进行了改进，最终完成了电流引线的整个研制。