[发明专利]一种液化天然气温区冷绝缘通电导体设计方法及系统

权利要求书

1.一种液化天然气温区冷绝缘通电导体设计方法，其特征在于，包括：

确定冷绝缘通电导体的构型，所述冷绝缘通电导体包括冷绝缘交流高温超导电缆或冷绝缘直流高温超导电缆；

基于所述冷绝缘通电导体的构型和超导带材临界电流随磁场变化特性，确定用于绕制所述冷绝缘通电导体的构型的超导带材的临界电流特性；

基于所述临界电流特性和超导带材的机械特性确定带材绕制半径；

根据所述超导带材的机械特性和所述带材绕制半径，确定冷绝缘通电导体的绕制螺旋角范围和螺距范围；

获取带材之间的距离和带材填充率；

根据所述螺旋角范围、所述螺距范围、所述带材之间的距离和所述带材填充率，确定高温超导电缆样缆通电导体的设计参数的初始值；

基于所述设计参数的初始值，利用蚁群算法、迭代计算方法和高温超导电缆电磁参数计算方法，得到所述高温超导电缆样缆通电导体的优化后的结构参数和电磁参数。

2.根据权利要求1所述的液化天然气温区冷绝缘通电导体设计方法，其特征在于，所述冷绝缘通电导体的构型包括单芯冷绝缘超导电缆结构、三相同心超导电缆结构、三相同轴超导电缆结构以及两极同轴超导电缆结构。

3.根据权利要求1所述的液化天然气温区冷绝缘通电导体设计方法，其特征在于，所述确定冷绝缘通电导体的构型，具体包括：

根据电压等级、超导带材的用量以及低温杜瓦管的损耗中的至少一项，确定冷绝缘高温超导电缆通电导体的构型。

4.根据权利要求1所述的液化天然气温区冷绝缘通电导体设计方法，其特征在于，所述根据所述超导带材的机械特性和所述带材绕制半径，确定冷绝缘通电导体的绕制螺旋角的范围和螺距范围，具体包括：

根据所述超导带材的机械特性和所述带材绕制半径采用公式或确定冷绝缘通电导体的绕制螺旋角的范围和螺距范围；

其中，ε_t为带材的自由热收缩率，ε_s为带材在冷却过程中的应变，ε_p为螺距的变化率，ε_r为导体层的径向收缩率，r为带材绕制半径，R为带材的临界弯曲半径。

5.根据权利要求1所述的液化天然气温区冷绝缘通电导体设计方法，其特征在于，所述基于所述冷绝缘通电导体的构型和超导带材临界电流随磁场变化特性，确定用于绕制所述冷绝缘通电导体的构型的超导带材的临界电流特性，具体包括：

基于所述冷绝缘通电导体的构型利用超导带材临界电流随磁场变化特性，根据运行电流大小和方向确定超导电缆本体各层上磁场大小和方向，确定超导电缆本体各层上的临界电流。

6.一种液化天然气温区冷绝缘通电导体设计系统，其特征在于，包括：

冷绝缘通电导体构型确定模块，用于确定冷绝缘通电导体的构型，所述冷绝缘通电导体包括冷绝缘交流高温超导电缆或冷绝缘直流高温超导电缆；

临界电流特性确定模块，用于基于所述冷绝缘通电导体的构型和超导带材临界电流随磁场变化特性，确定用于绕制所述冷绝缘通电导体的构型的超导带材的临界电流特性；

带材绕制半径确定模块，用于基于所述临界电流特性和超导带材的机械特性确定带材绕制半径；

螺旋角范围/螺距范围确定模块，用于根据所述超导带材的机械特性和所述带材绕制半径，确定冷绝缘通电导体的绕制螺旋角范围和螺距范围；

带材距离及填充率获取模块，用于获取带材之间的距离和带材填充率；

设计参数初始值确定模块，用于根据所述螺旋角范围、所述螺距范围、所述带材之间的距离和所述带材填充率，确定高温超导电缆样缆通电导体的设计参数的初始值；

优化参数确定模块，用于基于所述设计参数的初始值，利用蚁群算法、迭代计算方法和高温超导电缆电磁参数计算方法，得到所述高温超导电缆样缆通电导体的优化后的结构参数和电磁参数。

7.根据权利要求6所述的液化天然气温区冷绝缘通电导体设计系统，其特征在于，所述冷绝缘通电导体的构型包括单芯冷绝缘超导电缆结构、三相同心超导电缆结构、三相同轴超导电缆结构以及两极同轴超导电缆结构。