冷絕緣高溫超導電纜終端應力錐的設計與分析.pdf

1、高溫超導電纜以其通流容量大、體積小、重量輕等優(yōu)點，成為近年來研究和發(fā)展的熱點。高溫超導電纜需要放置在液氮中保持超導狀態(tài)，因此需要額外的超導冷卻循環(huán)裝置。因其制冷方面的局限性，目前在電力傳輸中無法做到大規(guī)模、長距離的應用，需要與電網中的常規(guī)用電設備配合使用。在常規(guī)電網和高溫超導電纜的連接中，涉及到液氮溫區(qū)向常溫的溫度過渡和高溫超導電纜到常規(guī)電網的電氣連接，這兩個過程均需要高溫超導電纜終端來實現(xiàn)。應力錐作為高溫超導電纜終端的重要部分，起到了

2、勻化終端處電場分布的作用，能夠有效預防終端電場集中造成絕緣擊穿等事故的發(fā)生。
　　本文首先就剝除屏蔽層的超導電纜終端的電場進行分析，推導出高溫超導電纜終端電場分布的解析式，找到了影響高溫超導電纜終端電場分布的因素，總結了改善高溫超導電纜終端的各種控制方式，建立了高溫超導電纜終端應力錐的電路模型，進而推導出超導電纜終端應力錐的設計公式，得出了應力錐的理論計算結果。結合理論計算結果，利用ANSYS對其不同的結構參數(shù)——應力錐長度、增繞

3、絕緣厚度、應力錐端部半徑、反應力錐長度進行了仿真設計和對比分析，綜合分析后確定了超導電纜終端應力錐的優(yōu)化結構尺寸和結構參數(shù)。
　　然后根據(jù)冷絕緣超導電纜終端用絕緣材料在液氮環(huán)境下仍能保持良好的絕緣性能、機械性能的要求，確定了環(huán)氧樹脂作為超導電纜終端的絕緣材料。配制了不同比例的環(huán)氧樹脂進行擊穿試驗作對比，確定了高溫超導電纜終端用環(huán)氧樹脂的最佳配置比例。為了獲得該環(huán)氧樹脂在液氮下局部放電的發(fā)生發(fā)展過程，對其進行了局部放電試驗，得到了局