【摘 要】
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高温超导电缆技术是高温超导电力应用的热点之一.为了传输较大的电流,高温超导电缆的导电部分一般采用多层结构,每一层由一定数量的高温超导带材并绕而成.大量实验表明,高温
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高温超导电缆技术是高温超导电力应用的热点之一.为了传输较大的电流,高温超导电缆的导电部分一般采用多层结构,每一层由一定数量的高温超导带材并绕而成.大量实验表明,高温超导电缆在通以交变电流时,由于各导电层阻抗不同将导致各层电流分配不均,进而使得电缆的交流损耗增大,带载能力下降.于是,使各导电层电流达到均衡分配,成为高温超导电缆导电层结构设计的关键问题.为了研究导电层的电流分布,该文首先计算了导电层自感和层间互感,然后依据超导电缆的等效电路模型,给出了求解各层电流的电路矩阵方程.通过对电缆实例进行计算,分析了传输电流大小、电缆长度、接头电阻等因数对电流分布的影响.以各导电层的绕向角、绕制方向和层半径为优化变量,建立了使各层电流均衡分布的目标函数,并以带材的机械性能、临界电流等作为约束条件,采用现代优化方法,如遗传—模拟退火算法、粒子群算法等,对电缆导电层进行结构参数优化.计算结果表明:通过优化调整电缆导电层的结构参数,各层电流可以达到均衡分布,交流损耗明显降低.粒子群算法是一种新的基于群体的优化算法,该文将其与遗传—模拟退火算法进行了比较.实例证明在群体个数较多的情况下,粒子群算法具有寻优能力强、速度快的特点.此外,通过对优化后导电层结构参数的扰动分析,发现不同的优化结果其抗扰能力差异较大,它为超导电缆的工程应用提供了很好的理论根据.
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