一種高溫超導電力裝備用二元高壓電流引線的制作方法

1.本發明屬于高溫超導電力裝備技術領域，尤其是一種高溫超導電力裝備用二元高壓電流引線。


背景技術：

2.超導電力裝備工作在液氮環境中，與常規電網電氣連接和溫度過渡均需通過高壓引線實現，其溫度梯度大，需要考慮高壓絕緣、低溫絕熱、真空密封、力學支撐等諸多問題。電流引線一端處于室溫，一端處于超導裝置的液氮溫區下，沿電流引線產生的傳導熱和產生的焦耳熱占整個低溫系統漏熱的50％以上，在很大程度上決定著低溫系統的功率等級，增加了超導電力裝備的運行費用；同時，電流引線工作時必將到諸如系統短路故障等各種動態過程，承受短路大電流沖擊，造成絕緣擊穿。
3.因此，有必要針對超導電力裝備用高壓引線技術開展研究工作，通過電流引線結構設計，降低電流引線漏熱，提升絕緣能力，保證超導電力裝備的安全穩定運行。


技術實現要素：

4.為克服上述現有技術存在的不足，本發明提供一種高溫超導電力裝備用二元高壓電流引線，旨在降低電流引線的漏熱，提高低溫絕緣能力，確保超導電力裝備在低溫高電壓等級下的穩定運行。
5.為此，本發明采用如下的技術方案：一種高溫超導電力裝備用二元高壓電流引線，其包括泄壓閥、連接法蘭、超導體、軸向翅片、金屬管、樹脂基復合材料、絕緣套管和進液口；
6.所述的金屬管內置軸向翅片，同軸設置于絕緣套管的內部，且金屬管與絕緣套管之間用樹脂基復合材料填充；
7.所述的超導體同軸設置于金屬管內，并與金屬管內置的軸向翅片連接；
8.所述絕緣套管的室溫端設有連接法蘭和安裝在連接法蘭上的泄壓閥；絕緣套管的低溫端設有進液口。
9.當二元高壓引線內部的壓力超過安全值時，二元高壓引線中的氮氣利用泄壓閥進行排放。連接法蘭上設有與常規電力裝備的連接通路。液氮通過進液口和泄壓閥保持二元高壓電流引線內部的壓力在安全范圍內。
10.進一步地，所述金屬管采用高導熱率的銅管或者鋁管。
11.進一步地，所述的金屬管由兩個半金屬管組成，并通過連接夾具固定。
12.進一步地，所述金屬管內置多個軸向翅片，沿著金屬管的內壁均勻排列，為電流引線內部液氮提供流通通道，可以降低二元高壓電流引線的漏熱，并且對超導體提供工作所需的低溫環境。
13.進一步地，所述的軸向翅片與金屬管一體加工而成；或所述的軸向翅片與金屬管通過焊接方式固定。
14.進一步地，通過軸向翅片和超導體之間的間隙流通液氮。
15.進一步地，所述的超導體采用超導塊材或超導帶材組成的超導疊，可以是超導棒或者超導管。超導疊通常是多根超導材料焊接在一起，超導帶材之間設置銅帶或者不銹鋼帶，能夠起到絕緣保護的作用。
16.進一步地，所述的樹脂基復合材料為具有高導熱和絕緣性能的材料，其采用雙酚f環氧樹脂作為基體，添加氮化硼和鎢酸鋯的納米填料，然后通過固化工藝成型。
17.進一步地，所述連接法蘭的材料采用環氧樹脂，所述絕緣套管的材料采用環氧樹脂。
18.與現有技術相比，本發明具有以下優點：
19.1.二元高壓電流引線的超導體置于金屬管內，處于低溫端的超導體處于零電阻狀態，電流通過超導體流通，損耗低。當超導電力裝備發生故障，導致超導體失超時，電流可以通過金屬管流通，對超導體起到保護作用。
20.2.金屬管內置翅片，有效增大了換熱系數，降低了從室溫端到低溫端的漏熱量，同時為超導體提供低溫環境，增加了系統的安全性。
21.3.二元高壓電流引線的絕緣套管和金屬管之間由具有高導熱率和高絕緣性能的樹脂基復合材料填充，經過固化工藝成型，能夠起到絕緣加強的作用。
22.4.二元高壓電流引線的室溫端設置泄壓閥，低溫端設置進液口，能夠保證二元高壓電流引線內部的氣壓處在安全范圍內。
23.5.二元高壓電流引線的金屬管由兩個半金屬管經過連接夾具固定，加工簡單，安裝方便。
附圖說明
24.圖1是本發明超導電力裝備用二元高壓電流引線的結構示意圖；
25.圖2是本發明金屬管的結構剖面圖。
具體實施方式
26.下面將結合說明書附圖對本發明做進一步的詳細說明。
27.參見圖1所示，本發明提供一種超導電力裝備用二元高壓電流引線，包括泄壓閥1、連接法蘭2、超導體3、內置軸向翅片4、金屬管5、樹脂基復合材料6、絕緣套管7、進液口8、低溫容器9和連接夾具10。
28.二元高壓電流引線室溫端的連接法蘭2上安裝泄壓閥1，當二元高壓引線內部的壓力超過安全值時，對二元高壓電流引線中的氮氣進行排放，保證壓力在安全范圍內。連接法蘭2采用環氧樹脂制作，上面設有與常規電力裝備的連接通路。超導體3采用超導塊材或者超導帶材組成的超導疊，可以是超導棒或者超導管。超導疊通常是多根超導材料焊接在一起，超導帶材之間設置有銅帶或者不銹鋼帶，能夠起到絕緣保護的作用。多個軸向翅片4沿金屬管5的內壁均勻排列，為電流引線內部液氮提供流通通道，可以降低二元高壓電流引線的漏熱。金屬管5采用高導熱率的紫銅管或者鋁管，由兩個半金屬管組成，通過連接夾具10固定。樹脂基復合材料6采用雙酚f環氧樹脂作為樹脂基體，添加氮化硼和鎢酸鋯等納米填料，然后通過固化工藝成型，具有高導熱和高絕緣能力。絕緣套管7采用環氧樹脂加工成型，安裝完成后內部澆注樹脂基復合材料6。進液口8位于二元高壓電流引線的低溫端，置于低
溫容器9中，液氮通過進液口8和泄壓閥1保持二元高壓電流引線內部的壓力在安全范圍內。連接夾具10用于將兩個半金屬管連接起來，組成一個中空的金屬管5。
29.在實際使用中，本發明的裝配方法是：將按照上述方法加工完畢的超導體安裝在半圓金屬管內，將兩個半圓金屬管通過連接夾具固定；然后將其置于絕緣套管內，絕緣套管與金屬管之間注入樹脂基復合材料，并按照固化工藝對其進行固化處理；最后將二元高壓電流引線的上、下室溫端連接于所需的電力裝備中。
30.以上所述實施例僅表達了本發明的一般實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明的保護范圍應以所附權利要求為準。


技術特征：
1.一種高溫超導電力裝備用二元高壓電流引線，其特征在于，包括泄壓閥(1)、連接法蘭(2)、超導體(3)、軸向翅片(4)、金屬管(5)、樹脂基復合材料(6)、絕緣套管(7)和進液口(8)；所述的金屬管(5)內置軸向翅片(4)，同軸設置于絕緣套管(7)的內部，且金屬管(5)與絕緣套管(7)之間用樹脂基復合材料(6)填充；所述的超導體(3)同軸設置于金屬管(5)內，并與金屬管(5)內置的軸向翅片(4)連接；所述絕緣套管(7)的室溫端設有連接法蘭(2)和安裝在連接法蘭(2)上的泄壓閥(1)；絕緣套管(7)的低溫端設有進液口(8)。2.如權利要求1所述的高溫超導電力裝備用二元高壓電流引線，其特征在于，所述金屬管(5)采用高導熱率的銅管或者鋁管。3.如權利要求1或2所述的高溫超導電力裝備用二元高壓電流引線，其特征在于，所述的金屬管(5)由兩個半金屬管組成，并通過連接夾具(10)固定。4.如權利要求1或2所述的高溫超導電力裝備用二元高壓電流引線，其特征在于，所述金屬管(5)內置多個軸向翅片(4)，沿著金屬管(5)的內壁均勻排列。5.如權利要求1或2所述的高溫超導電力裝備用二元高壓電流引線，其特征在于，所述的軸向翅片(4)與金屬管(5)一體加工而成。6.如權利要求1或2所述的高溫超導電力裝備用二元高壓電流引線，其特征在于，所述的軸向翅片(4)與金屬管(5)通過焊接方式固定。7.如權利要求1或2所述的高溫超導電力裝備用二元高壓電流引線，其特征在于，通過軸向翅片(4)和超導體(3)之間的間隙流通液氮。8.如權利要求1或2所述的高溫超導電力裝備用二元高壓電流引線，其特征在于，所述的超導體3采用超導塊材或超導帶材組成的超導疊。9.如權利要求1或2所述的高溫超導電力裝備用二元高壓電流引線，其特征在于，所述的樹脂基復合材料(6)為具有高導熱和絕緣性能的材料，其采用雙酚f環氧樹脂作為基體，添加氮化硼和鎢酸鋯的納米填料，然后通過固化工藝成型。10.如權利要求1或2所述的高溫超導電力裝備用二元高壓電流引線，其特征在于，所述連接法蘭(2)的材料采用環氧樹脂，所述絕緣套管(7)的材料采用環氧樹脂。

技術總結
本發明公開了一種高溫超導電力裝備用二元高壓電流引線。本發明的二元高壓電流引線包括泄壓閥、連接法蘭、超導體、軸向翅片、金屬管、樹脂基復合材料、絕緣套管和進液口；所述的金屬管內置軸向翅片，同軸設置于絕緣套管的內部，且金屬管與絕緣套管之間用樹脂基復合材料填充；所述的超導體同軸設置于金屬管內，并與金屬管內置的軸向翅片連接；所述絕緣套管的室溫端設有連接法蘭和安裝在連接法蘭上的泄壓閥；絕緣套管的低溫端設有進液口。本發明充分利用超導體金屬材料在不同溫區的高導電性能，提升了換熱效果，充分降低了電流引線的漏熱，并且結構簡單、方便安裝。方便安裝。方便安裝。


技術研發人員：朱金華 陶瑞祥 王少華 丘明 楊艷芳 劉巖 樓平 曹俊平 李特 童家麟 彭琰
受保護的技術使用者：中國電力科學研究院有限公司
技術研發日：2022.06.07
技術公布日：2022/8/9