[发明专利]超导电缆本体结构的快速优化方法

权利要求书

1.超导电缆本体结构的快速优化方法，其特征在于，包括：

接收冷绝缘高温超导电缆的性能参数和结构参数；

根据所述性能参数和结构参数，计算超导电缆本体结构参数的约束条件；

根据所述性能参数和结构参数，计算导体层和屏蔽层的电流分布；

根据所述电流分布计算结果、预设导体层和屏蔽层的均流原则及所述约束条件，通过粒子群算法计算所述超导电缆本体结构参数最优解。

2.如权利要求1所述的超导电缆本体结构的快速优化方法，其特征在于，所述性能参数包括电压等级、额定电流、短路电流及短路时间、热稳定系数和超导带材临界电流；所述结构参数包括超导电缆长度、超导电缆宽度、超导带材厚度、导体层和屏蔽层层数和内外半导电层厚度。

3.如权利要求2所述的超导电缆本体结构的快速优化方法，其特征在于，根据所述性能参数和结构参数，计算超导电缆本体结构参数的约束条件，包括计算铜芯骨架半径约束范围、导体层和屏蔽层的超导带材根数及绝缘层厚度。

4.如权利要求3所述的超导电缆本体结构的快速优化方法，其特征在于，计算铜芯骨架半径约束范围，包括：计算短路热稳定要求的铜芯骨架的最小截面积S_min，满足公式：其中，I_w为稳态短路电流有效值；t为在已达到允许最高持续工作温度的导体内短路电流持续作用时间；C为铜的热稳定系数；根据所述铜芯骨架的最小截面积计算最小半径r_min，满足公式：

计算导体层和屏蔽层的超导带材根数，包括：计算带材总根数N，满足公式：其中，I_N为导体层单层的电流值，I_c为每根带材自场下的平均临界电流，k₁为由磁场引起的带材临界电流退化系数，k₂为由带材应变引起的临界电流退化系数，k₃为由带材的热循环引起的临界电流的退化率，k₄为安全系数，r_cu为铜芯骨架半径，d为带材宽度，θ_n为第n层带材的绕制角度，所述骨架半径r_cu满足公式：计算导体层和屏蔽层每层带材根数N/n、N/m，其中，n、m分别为导体层层数、屏蔽层层数；

计算绝缘层厚度，包括：按局部放电电压计算局部放电下的径向绝缘厚度h_pd，满足公式：其中，U_pdm为局部放电电压下系统最高工作电压，E_pdm为最小局部放电初始电场强度，r_oc为导体层外半径，K₁为局部放电电压老化系数，K₂为温度系数，K₃为裕度系数；按工频耐受电压计算平均工频击穿场强下绝缘厚度h_ac，满足公式：其中，E_ac为符合韦伯分布工频击穿电压最低值，K₄为工频电压老化系数，U_max为系统最高工作电压；按雷电冲击电压计算绝缘厚度h_imv，满足公式：其中U_imv为系统冲击电压水平，E_imv为液氮温度下PPLP最小冲击击穿强度，K₅为冲击电压老化系数。

5.如权利要求4所述的超导电缆本体结构的快速优化方法，其特征在于，计算绝缘层厚度，还包括：

比较h_pd、h_ac和h_imv的大小，取最大值作为绝缘层厚度计算结果。