准各向同性高温超导股线的热稳定性研究

摘要

近些年，第二代高温超导带材(ReBCO)在产品性能和制备技术上取得了长足的进步，临界电流密度不断提高，各向异性得到改善，带材的快速连续化生产能力大幅提高。目前，国际上许多超导电力公司已取得了规模化生产千米级ReBCO带材的能力。同时，利用ReBCO带材进行高电流容量超导导体的研究也取得了一定的进展，相继提出了CORC(Conductor On Round Core)、高温超导电缆、Roebel电缆、TSTC(Twisted Stacked-Tapes Cable)等多种设计。
　　本文主要研究具有高传输电流容量的准各向同性的高温超导股线的热稳定性，主要包括最小失超能MQE以及失超传播速度QPV的仿真计算。股线主要由第二代高温超导带材构成。包覆于带材外侧的金属包套采用成熟的技术焊接。金属包套采用不同的材料，包括铜、铝以及不锈钢。本文首先对构成股线的第二代高温超导带材的热稳定性进行仿真计算，得出单根带材的电流抗外界热干扰的能力有限的结论。随后对准各向同性的高温超导股线的热稳定性进行仿真计算，通过前期仿真计算得出股线的热稳定性明显强于单根带材。本文主要采用为稳定运行的股线外加磁场来产生干扰热量的方法来进行高温超导股线热稳定性实验，即给股线中间位置外加磁场，其临界电流降低从而使运行电流高于临界电流，导致股线内部产生一个干扰热量可使高温超导带材失超，将仿真计算结果与实验测定结果对比，最终发现二者相符合。并且由于不锈钢股线的电阻率远大于铜与铝的电阻率并且其热导率低于铜与铝的热导率，导致铜包套与铝包套股线的热稳定高于不锈钢包套股线。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 第二代高温超导带材研究现状

1．3 超导体的研究现状

1．3．1 Nb3Sn低温超导股线发展现状

1．3．2 国外高电流容量超导导体

1．3．2 国内高电流容量超导导体

1．4 课题研究意义

1．5 论文内容和组织结构

第2章 第二代高温超导带材的热稳定性分析

2．1 第二代高温超导带材的参数

2．2 仿真模型的建立

2．3 超导分流模型

2．4 超导带材热稳定性分析

2．5 本章小结

第3章 超导股线的热稳定性分析

3．1 准各向同性高温超导股线参数

3．2 热传导方程求解

3．3 仿真结果及分析

3．4 本章小结

第4章 实验原理及设备制备

4．1 干扰热量产生原理

4．2 磁场发生装置

4．2．1 装置设计

4．2．2 装置磁场仿真

4．2．3 装置磁场标定

4．3 本章小结

第5章 股线热稳定性研究实验

5．1 样品

5．2 实验电路

5．3 实验

5．4 结果与讨论

5．5 本章小结

第6章 总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文以及参加项目

致谢