[发明专利]一种超导有芯电缆集肤效应损耗的解析计算方法及系统

说明书

本发明公开了一种超导有芯电缆集肤效应损耗的解析计算方法及系统，所述方法包括：实时采集流经待解析超导有芯电缆的交流电流；接收根据预设格式采集的待解析超导有芯电缆的基本参数；计算所述超导有芯电缆的直流电阻，并根据预设规则计算确定所述待解析超导有芯电缆的股线级别集肤效应因子以及束线1级别集肤效应因子；根据所述交流电流值、直流电阻以及所述股线级别集肤效应因子和束线1级别集肤效应因子，计算所述待解析的超导有芯电缆的集肤效应损耗；所述方法及系统相较于传统的数值计算方法，大大的缩短了计算时间，同时提供了更加精确的计算结果，所需的输入少，计算过程简便，易于推广。

技术领域

本发明涉及电力技术领域，更具体地，涉及一种超导有芯电缆集肤效应损耗的解析计算方法及系统。

背景技术

在高温超导变压器中，低压侧绕组往往要承载很高的电流，具有高载流量、低交流损耗等良好超导性能的超导复合导体是应用在MVA容量超导涂层变压器绕组的一种发展趋势，其中有芯电缆是其中制作相对最简单、性价比最高的一种超导复合导体，因此将其应用在大容量超导涂层导体变压器绕组具有很高的可行性。在高温超导变压器处于正常工作状态时，超导材料电阻率极低，故在考虑绕组的交流损耗时，忽略绕组的电阻损耗，主要考虑绕组的涡流损耗。绕组的涡流损耗主要是由集肤效应引起的。而现有对于超导有芯电缆集肤效应损耗计算繁琐且难以获得精确结果。

发明内容

为了解决背景技术存在的现有的对于超导有芯电缆集肤效应损耗计算繁琐且难以获得精确结果的问题，本发明提供了一种超导有芯电缆集肤效应损耗的解析计算方法及系统，所述方法及系统根据超导有芯电缆的基本参数与其间采集的交流电流，通过预设的规则和方法，计算获得超导有芯电缆集肤效应损耗；所述一种超导有芯电缆集肤效应损耗的解析计算方法，包括：

实时采集流经待解析超导有芯电缆的交流电流；

接收根据预设格式采集的待解析超导有芯电缆的基本参数；

计算所述超导有芯电缆的直流电阻，并根据预设规则计算确定所述待解析超导有芯电缆的股线级别集肤效应因子以及束线1级别集肤效应因子；

根据所述交流电流值、直流电阻以及所述股线级别集肤效应因子和束线1级别集肤效应因子，计算所述待解析的超导有芯电缆的集肤效应损耗。

进一步的，所述基本参数包括所述待解析超导有芯电缆的超导带材横截面尺寸、导体电阻率、电磁集肤深度、填充系数、扭转节距以及超导带材的导线长度。

进一步的，所述超导有芯电缆的直流电阻R_dc的计算公式为：

其中，ρ为超导有芯电缆中超导带材的电阻率，l为超导带材的长度，s为超导带材的横截面积。

进一步的，所述股线级别集肤效应因子以及束线1级别集肤效应因子的计算公式为：

其中，

所述J₀以及J₁分别是0阶和1阶的贝塞尔函数；r为超导有芯电缆的超导带材横截面的宽度的一半；n为与超导带材横截面尺寸等效的以其横截面宽度为直径的圆导线的股数；ρ为超导有芯电缆中超导带材的电阻率；δ为超导有芯电缆中超导带材的电磁集肤深度；K为预设填充系数；p为超导有芯电缆的扭转节距；l为超导有芯电缆中超导带材的导线长度；

所述j为螺旋形高温超导复合缆线的层数，当j取0时，所述F₀为股线级别集肤效应因子；当j取1时，所述F₁为束线1级别集肤效应因子。

进一步的，所述超导有芯电缆的集肤效应损耗P_skin的计算公式为：