[发明专利]超导带材耐过流冲击判定系统和方法

说明书

本发明提供了一种超导带材耐过流冲击判定系统和方法，包括：实时检测超导带材的电压、电流，计算超导带材的电阻，当阻值大于等于理论曲线中焊锡熔点所对应的阻值时，判定结构性损坏；实时检测超导带材的电压、电流，通过对时间的积分，计算超导带材上通电导致的加热量，实时对通电导致的加热量求导，当导数发生突变时，判定结构性损坏；计算超导带材上累积热量和通电导致的加热量的差值，当差值发生突变时，判定结构性损坏。本发明能够准确判断超导带材是否存在过流冲击导致的结构性线损坏。

本申请是以下原申请的分案申请：

原申请的申请日：2022年05月07日

原申请的申请号：202210492907.9

原申请的发明创造名称：超导带材耐过流冲击判定系统和方法

技术领域

本发明涉及超导带材领域，具体地，涉及一种超导带材耐过流冲击判定系统和方法。

背景技术

1986年1月在美国国际商用机器公司设在瑞士苏黎世实验室中工作的科学家柏诺兹和缪勒，首先发现钡镧铜氧化物是高温超导体，很快在1-2年的时间里，超导体的临界转变温度被世界上各个研究组提高到了液氮温度以上，从而摆脱了超导体对昂贵液氦制冷的需求。在过去的十几年间，以超导为主的超导电力设备的研究飞速发展，在超导储能、超导电机、超导电缆、超导限流器、超导变压器、超导同步调相机等领域取得显著成果。

绝大部分的超导的电力设备都是利用超导材料对传统铜线或铝线的替换，从而实现更大的功率、更小的损耗和更小的重量体积。这些超导电力设备的大规模应用将面临成本的比较和核算。超导限流器则是一种不可替代的超导应用产品，利用了本身超导导体由超导态向正常态的转变，它的作用像非线性电阻。作为一种有效的短路电流限制装置，在发生短路故障时，能够迅速将短路电流限制到可接受的水平，从而避免电网中大的短路电流对电网和电气设备的安全稳定运行构成重大危害，可以大大提高电网的稳定性，改善供电的可靠性和安全性。

随着社会经济的发展，电力需求不断增加；同时电网的容量不断增大。电力系统容量的增加和并网输电的增加，使得电网中潜在的短路功率和短路电流也随之增大。为此要求高压断路器的开断容量也相应的增加，这就给电力系统的建设和运行带来一些列的问题。尤其是目前最大开断能力的断路器国内为63KA，国外为100KA，如果短路电流超过开断极限，只能被迫利用其它分流系统，因此限制短路电流具有十分重要的意义。

目前进入商业化的高温超导带材分为铋系和钇系。铋系超导体即第一代超导材料，也称BSCCO超导体；钇系超导体即第二代超导材料，也称YBCO或ReBCO超导体。

高温超导限流器目前分为两种，一种是电感型限流器，一种是电阻型限流器。其中电阻型限流器原理和结构简单，限流容量大。电感型限流器，尤其是饱和铁心型限流器，虽然有很多优点，例如超导线圈不失超不存在复杂的失超与恢复问题。但是其也存在很多问题：常规的尺寸要按两倍的故障功率设计，限流时只有单铁心发挥作用(另一个铁心仍处于饱和状态)，这减弱了限流效果，导致铁心和交流绕组的体积大、重量大、制作成本高；正常运行时，铁心处于饱和状态，有显著的漏磁场；短路时，强大的短路电流使铁心退出偏置饱和，而出现磁场交变,直流侧势必存在感应高压，这要求直流回路要有承受高压冲击的能力；直流电源必须是恒流源，若励磁回路存在较大的交流感应电流，限流效果将大大削弱。另外铁心因反复饱和与去饱和会产生显著的电压谐波。

第一代高温超导带材由于70％的成分为银，银的电阻非常的小，如果用其制作不利于在短路发生后立即呈现较大的阻抗，限制短路电流。另外由于我国输电线路采用的频率为50Hz，在第一个波峰到来前，也就是5ms之内需要有电阻响应，一代带材达不到如此快速的响应。因此通常使用第一代高温超导带材制作电感型超导限流器。电阻型限流器只能使用第二代高温超导带材。