超导电缆线路系统设计与应用研究

摘要

高温超导电缆具有传输容量大、损耗小、灵活性高、占地空间小、无污染等显著优点，是解决电能传输“瓶颈”的较好选择。采用超导电缆技术，不仅可以大大提高电网的输送容量，降低电网的损耗，而且还可以降低电压等级，提高电网的安全性，降低电网的占地面积和电网的造价及改造成本。因此，实施超导电缆试验段工程，进行相关的应用研究，具有重要的现实意义和长远意义。 本文针对高温超导电缆的各个主要部件/系统的设计内容和设计方法开展了研究工作，建立了超导电缆本体的数学模型，计算了超导电缆本体的电磁参数，并对电缆本体的结构参数进行了优化;对超导电缆终端中，电流引线和电流引线绝缘的设计进行了重点研究;对闭环、开环和组合式三种基本结构类型的超导电缆制冷系统的特点进行了分析。在以上工作开展的基础上，对相关内容进行总结梳理，总结出了高温超导电缆系统各部件设计重点。 本文提出了超导试验工程段的具体设计方案，建设了一个无T接支路的完整输电工程，电压等级110kV，电缆长度1km，额定电流3kA，超导材料采用第二代高温超导材料，电缆结构采用冷绝缘结构。确定了超导电缆终端型式，对户内站超导终端与GIS设备的连接方法进行了讨论。超导电缆敷设在电力隧道内，采用垂直排列，蛇形敷设。经过计算分析，确定了超导电缆两端直接接地的接地方式。并对工程运行的安全性进行了分析。由于国内外超导电缆尚无隧道敷设的经验，本文结合超导电缆的敷设和运行特点，讨论了超导电力隧道在试验工程中的必要性和可行性，确立了隧道的建设标准和原则。 本文进行了超导电缆监控保护系统设计。分析了超导电缆的故障模式，确定了电缆运行中的电气量及非电气量监测对象;根据保护功能最大化配置原则和三层式保护策略，采用了以多段式电流保护为主，以非电气量保护为辅的综合保护策略。

目录

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摘要

第1章 概述

1．1 课题研究的背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文主要工作

第2章 超导电缆系统总体设计方法

2．1 引言

2．2 超导电缆本体设计

2．3 超导电缆终端设计

2．4 超导电缆低温制冷系统设计

2．5 本章小结

第3章 超导电缆线路系统应用研究

3．1 超导试验工程概述

3．2 工程方案选择

3．3 超导电缆及附件选型

3．4 超导电缆敷设方式

3．5 超导电缆接地方式

3．6 超导电缆运行安全性分析

3．7 本章小结

第4章 超导电缆隧道设计

4．1 概述

4．2 电力隧道敷设优势

4．3 超导电缆隧道形式与设计原则

4．4 超导电缆隧道附属设施设计

4．5 本章小结

第5章 超导电缆线路系统的监控保护

5．1 超导电缆故障模式影响分析

5．2 监测参数确定与实现

5．3 监控系统总体设计

5．4 高温超导电缆保护策略

5．5 本章小结

第6章 结论和展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢

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