热扰动冲击下的高温超导电缆失超恢复特性

祝乘风 厉彦忠 谭宏博 史佳敏 聂 杨

（西安交通大学能源与动力工程学院 西安 710049）

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随着高温超导（High Temperature Supercondu- cting, HTS）材料的不断发展，高温超导技术在储能和输电系统中得到广泛的研究和应用[1-4]。高温超导输电系统因其低功耗、高能量输送效率[5-6]、大容量和布局紧凑等优点，有望成为一种高效的能源传输系统。厉彦忠等[7]提出了一种新型的长距离能源输送系统，该系统将液化天然气（Liquefied Natural Gas, LNG）输送与超导电缆的电力传输相结合：超导电缆浸没在LNG中，由过冷LNG为超导电缆提供低温环境，可降低LNG输送和超导电缆的冷却和运行成本。由于LNG易燃易爆，在LNG和超导电缆之间需要添加保护介质（液氮）。LNG作为冷源在外管中流动，而液氮填充在内管中[8-9]。

高温超导电缆在正常工作中，难免会遇到各种各样的热扰动冲击，例如，洛伦兹力引起的机械扰动、磁通跳跃、局部漏热等。这些冲击达到一定强度后会造成超导电缆的局部失超，进而沿着电缆传播，引起整体失超，严重时会造成电缆烧毁[10-11]。因此，对电缆失超传播特性的研究具有重要意义。实验表明[12]，电缆铜骨架的结构可以有效地抑制直流冲击下焦耳热的生成，一定条件下高温超导电缆在直流冲击下失超是可以自行恢复的。诸嘉慧等[13-14]在等效电路模型的基础上，建立了零维的传热模型，通过时间离散方法，对超导电缆进行了磁热耦合计算，得到了在故障电流作用下的电流分布特性。结果表明，冷绝缘高温超导电缆的铜骨架分流作用明显，能承载96%的故障电流。……