Au-YBCO超導(dǎo)薄膜限流器的關(guān)斷特性研究.pdf

1、電阻型超導(dǎo)限流器(Superconducting Fault Current Limiter, SFCL)集檢測、觸發(fā)、限流于一身，響應(yīng)時間快，自動恢復(fù)，是一種十分理想的限流裝置。目前，電阻型超導(dǎo)限流器的實用化材料包括:BSCCO帶材、MgB2線材、BSCCO或者YBCO塊材、超導(dǎo)薄膜、YBCO涂層導(dǎo)體。超導(dǎo)薄膜限流器與其他材料構(gòu)成的超導(dǎo)限流器相比，體積更小、重量更輕，短路時對短路電流的關(guān)斷速度更快，失超恢復(fù)時間短，所以一直是電阻型超導(dǎo)

2、限流器研究的一種重要方向。但由于大面積超導(dǎo)薄膜的制備還存在技術(shù)和成本問題，超導(dǎo)薄膜限流器到目前為止還主要以小型試驗機和中高壓樣機的容量為主，超導(dǎo)薄膜限流器還有巨大的發(fā)展空間。
　　本文主要對超導(dǎo)薄膜限流器進行研究，首次提出將雙面超導(dǎo)薄膜應(yīng)用到超導(dǎo)薄膜限流器中，引出了雙面結(jié)構(gòu)超導(dǎo)薄膜限流器的概念。在雙面超導(dǎo)薄膜限流器中限流單元被設(shè)計在藍寶石(α-Al2O3)基底層的兩面，這種雙面結(jié)構(gòu)的實際意義在于:當(dāng)雙面的限流單元同時工作時可以進一

3、步提高超導(dǎo)限流器的集成度，減少藍寶石(α-Al2O3)基底的材料成本。另一方面，限流單元的電磁場和溫度場可以相互作用，使雙面結(jié)構(gòu)超導(dǎo)薄膜限流器內(nèi)部的磁、熱環(huán)境會變得復(fù)雜。為了驗證雙面結(jié)構(gòu)超導(dǎo)薄膜限流器的可行性，本文設(shè)計了兩個容量在2kVA以上的雙面結(jié)構(gòu)限流器模塊，并通過仿真和實驗對雙面超導(dǎo)薄膜的關(guān)斷特性進行分析研究。
　　論文首先對雙面超導(dǎo)薄膜限流器正常工作狀態(tài)的載流模式進行研究，仿真發(fā)現(xiàn)雙面超導(dǎo)薄膜具有良好的載流性能，其交流損耗

4、較低。然后，對兩個雙面超導(dǎo)限流器模塊進行中、低電壓等級的短路實驗，發(fā)現(xiàn)雙面超導(dǎo)薄膜限流器的具有獨特的失超關(guān)斷特性，在失超同步性和本征熱穩(wěn)定性等方面的性能優(yōu)于單面超導(dǎo)薄膜限流器。最后對雙面超導(dǎo)薄膜的復(fù)位過程進行實驗研究，發(fā)現(xiàn)獨特的熱力學(xué)結(jié)構(gòu)僅可以提高限流器的關(guān)斷性能，一定程度上還可以縮短超導(dǎo)薄膜限流器的復(fù)位時間。超導(dǎo)薄膜限流器的一次完整故障響應(yīng)包括:正常工作、失超關(guān)斷和失超恢復(fù)三個過程，本文基本掌握了雙面超導(dǎo)薄膜的故障響應(yīng)過程，雙面超導(dǎo)薄