管内电缆导体传输交流损耗的理论计算和实验

交流损耗是大型超导核聚变实验装置如国际热核聚变实验堆和中国聚变工程实验堆稳定性的重要指标。然而应用于核聚变装置的管内电缆导体(CICC)在无外场下传输损耗数值计算很少。首先分析基于分布参数等效电路方法对CICC的N根股线的电流进行描述和分析;之后算出整个导体的电流分布,从而求出导体的传输电流损耗;同时,将数值计算结果与临界态模型结果作对比,以验证该计算模型的可行性;提出改进的CICC交流损耗测量方法,为国内下一步测试CICC及其线圈奠定了实验基础;最后,提出适用于单根圆股线的定标法则,为计算CICC的传输电流损耗奠定理论基础。     

运行温度对 NbTi 管内电缆导体瞬态稳定性的影响实验研究与分析

在SULTAN测试设备上进行了含分离铜股线NbTiCICC在不同温度裕皮下的瞬态稳定性的实验研究，应用脉冲场对样品的高场区的中心段(长度是390mm)进行感应加热，发现设计的含分离铜股线CICC有很强的抗磁扰动能力，该文分析了这个现象的原因，研究了股线上的运行温度对稳定性的影响并对3个CICC导体进行稳定性差异分析，通过理论计算，对理论计算值和实验测量值进行了比较，为HT-7U纵场和极向场NbTi CICC的运行温度的选择提供实验依据。     

管内电缆导体仿真设计算法模型研究

现代超导聚变装置上的管内电缆导体(cable-in-conduit conductor,CICC)运行在大电流和快速变化电磁场中。导体的合理设计是其能否稳定运行的关键。工程上CICC的设计是一个多次尝试和优化的复杂烦琐过程。该文根据Stekly参数和空间电流密度,提出基于稳定性和交流损耗的新的导体设计思想,推导了关于CICC结构参数矩阵方程,建立了导体数值仿真设计模型,同时进行了导体的模拟设计。并将仿真设计结构与工程设计情况进行比较和分析,结果证明二者吻合较好,且该方法能减轻工作量和缩短设计周期。     

CFETR极向场磁体CICC导体稳定性与交流损耗分析

中国聚变工程实验堆(CFETR)是超导托卡马克装置,其极向场(PF)磁体对控制等离子体位置形状起重要作用。PF系统能否稳定运行主要取决于管内电缆导体(CICC)的稳定性。为确保PF系统稳定运行,应用数值模拟计算程序Gandalf对CFETR PF磁体CICC进行了稳定性分析,给出了机械和电磁扰动下其稳定性裕度、最小失超能量、温度裕度的计算结果以及分流温度随工作电流和磁场强度变化的规律和失超特性。此外,交流损耗为影响导体稳定性的重要因素,对导体交流损耗进行了计算,并研究了其对导体稳定性的影响。分析结果表明CFETR极向场磁体的导体目前的设计能够充分满足安全裕度的要求。     

管内电缆导体绞缆序列比对耦合损耗作用的优化计算

建造中的国际热核试验堆以及国内准备建设的聚变工程实验堆上的管内电缆导体(cable-in-conduit conductor,CICC),将运行在快速励磁的大电流复杂磁场中,这使得中心螺线管线圈(central solenoid,CS)上的CICC导体会受到约12 T磁场的冲击。因此,现有的CICC已采用铌三锡(Nb3Sn)导体,Nb3Sn导体应变敏感性不仅导致电缆临界性能的退化,而且导体中各级绞缆扭距序列对耦合损耗影响很大。为此,对目前ITER项目建议的CS磁体上多种导体的绞缆结构,开展了不同扭距序列对耦合损耗作用的探索。研究分析显示:扭距长度不是决定多级绞缆CICC导体耦合损耗数量大小的唯一因素;当导体中各级绞缆的扭距序列比接近1时,耦合损耗会极大减小。测试数据与数值模拟结果对比分析表明:通过合理选择扭距序列比可以优化计算CICC导体的耦合损耗。     

我国低温系列超导电缆的应用

低温系列超导电缆是超导磁体系统的重要组成部分,其超导磁体线圈均采用CICC(Cable-In-Conduit Conductors管装电缆导体)或卢瑟福电缆等绕制而成。目前,ITER(International Thermo nuclear Experimental Reactor)装置、强磁场、加速器等大科学装置所采用的超导电缆都使用Nb Ti和Nb3Sn低温超导材料。我国通过自主研发,已掌握了低温系列超导电缆的关键技术。讨论了超导电缆的基本绞制参数,介绍了低温超导电缆的种类以及低温超导电缆的国内发展状况与应用。     

超导电缆导体绞缆张力自动控制系统的研制

超导磁体系统是ITER装置的重要组成部分,其超导磁体线圈采用管装导体（CICC）绕制而成。介绍了管装导体张力控制系统,分析了绞制过程中放线张力对结构参数控制及其绞制质量的影响,并通过技术改造实现了第1、2级子缆绞缆过程中的股线张力的实时、精准控制。在此基础上成功完成了一根长度为765mPF5型样缆的绞制,试制表明本张力控制系统可有效控制电缆导体绞制过程中张力大小,满足超导电缆的绞制的要求。     

应变下Nb3Sn基CICC温度分布变化模型

分流温度和温度裕度是管内电缆导体(CICC)稳定运行的关键因素,为应对10T以上的磁场冲击,国际热核聚变反应堆ITER装置上的CS和TF等已采用铌三锡(Nb3Sn)导体,但缺乏应变效应对分流温度和温度裕度分布影响的研究。本文根据在SULTAN对TF样品分流温度和温度裕度的测量数据,首先在无应变下,对由分流温度和温度裕度的改善使得TFCN导体的稳定性得到提高进行分析。然后用周期载荷模拟应变,在600周期和1000周期时,分析CICC分流温度和温度裕度的恶化情况。最后由假设条件,推理并获得分流温度随周期载荷变化的双对数分布模型,该模型能很好描述TFCN导体样品中由周期载荷导致的弯曲应变所产生的性能降级情况。     

基于稳定性CICC设计模型

根据CICC运行在大电流和快变磁场中的要求,提出了基于稳定性、质量流和交流损耗机理的导体数值模拟设计思想,结合能量(稳定性)裕度、stekly参数、温度裕度和空间电流密度等计算方法,推导了CICC结构设计参数矩阵方程,构建了导体仿真设计数学模型,开展了导体模拟设计研究,并由交流损耗对CICC结构进行了校核.将仿真设计结...     

风电电缆导体质量缺陷分析与改进方法研究

对风电电缆导体在绞合过程中有时会出现的绞线过扭、断线缺股、擦伤、松股、单线起槽、线径粗细、排线混乱和直流电阻超标等质量缺陷进行了分析,并作了具体改进及排除方法的说明。金属导体是风电电缆的重要组成部分,导体质量的好坏,直接关系到电缆能否正常运行。因为风电电缆的导体大多为多股软结构,为此,在风电电缆制造过程中,导体的过程质量控制显得非常重要。在导体绞合过程中,有时会产生绞线不良品,主要问题     

Quench propagation of forced-flow-cooled superconducting coil

Forced-flow-cooled superconducting coil (FCC) has several advantages: large stability margin; high mechanical rigidity; and good electrical insulation. As a result, FCC could provide efficient superconducting magnet systems for such large machines as fusion devices. Cable-in-conduit conductor (CICC) is regarded to be most attractive for FCC because of its good heat transfer characteristics which make the magnet more stable against disturbances. However, there are some problems. One problem is that the coolant pressure will become very high during a quench because its hydraulic diameter is relatively small. Also. the propagation of a normal zone has a close relation with the pressure rise. These characteristics must be considered in designing and protecting FCC. This paper describes the results of the stability tests of FCC and the analyses of these characteristics. and compares them with the results of numerical simulations.     

Stabilization for thermomagnetic instability of CuNi/NbTi superconducting wire in spatially distributed magnetic field

Thermomagnetic instability in superconducting wires composing multistrand cables is a problem in the development of cables with large current capacity. This paper elucidates the quenching properties of ac superconducting wires in a distributed magnetic field applied to the strands in the cable, and the stabilization of the ac superconducting wires considering the effect of the longitudinal magnetic field or the fraction of copper embedded in each strand. First, the degradation of the quench current of CuNi/NbTi superconducting wires in a distributed magnetic field is exhibited with simple test samples. Second, the quench properties of the strand in a (6 + 1)³ cable and the optimal twist pitch of the cable for high stabilization are discussed. Last, the effect of copper on the quench properties of the strand and the appropriate fraction of copper for suppression of quench current degradation in a distributed magnetic field are discussed. © 2001 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 135(4): 26–34, 2001     

Performance evaluation of 6000‐A‐class superconducting field windings for 600‐MW‐class superconducting generators

Superconducting generators have many advantages such as increasing generator efficiency and improving power system stability. In Japan, a national project has been conducted since 2000 which is aimed at the development of fundamental technologies required for high‐output‐density and large‐capacity superconducting generators. This paper describes the results of this project, focusing on 6000‐A‐class field winding development. Copyright © 2004 Wiley Periodicals, Inc. A superconducting generator with a high output density and a large capacity has inherent factors that decrease superconducting stability. These are: (1) increase in the magnetic field in the winding which is caused by the increase in winding current density and (2) difficulty in fabricating windings which increases as a conductor diameter becomes larger. To secure the stability, we adopted a higher‐copper‐content conductor and a design that increases winding fixing pressure, along with devising a winding method that accommodates larger conductor diameter. These improvements were applied to a partial model of a 600‐MW field winding. Test results of the model showed good stability, indicating that design and fabrication technique for a 6000‐A‐class superconducting field winding has been successfully evaluated. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 159(2): 7– 18, 2007; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20332     

铜包铝线在市内通信电缆中的应用

论述了铜包铝线替代纯铜线,在市内通信电缆中的应用。文中介绍了铜包铝线的生产工艺及要点,以及应用于市内通信电缆中应注意的若干问题。以直径φ0.5 mm铜包铝线替代φ0.4 mm纯铜线为例,介绍产品的性能指标完全符合市内通信电缆产品标准,以及在数字宽带传输网络中实际应用和试验情况。