CN100477018C - 高温超导电力电缆用高压隔离器 - Google Patents

高温超导电力电缆用高压隔离器 Download PDF

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Abstract

一种高温超导电力电缆用高压隔离器，由一根保温套管(2)和两根输液套管(1、3)组成。保温套管(2)和两根输液套管(1、3)同轴串联安装。保温套管(2)分为三层：内管(5)、外管(6)和保温层(7)，外管(6)内同轴套装内管(5)，保温层(7)位于内管(5)和外管(6)之间，包裹内管(5)。进出液氮的输液管道(1、3)均由内、外两层薄不锈钢管(9、10)组成，外层不锈钢管(10)中同轴套装内层不锈钢管(9)，内层不锈钢管(9)和外层不锈钢管(10)之间放置超级绝热材料(11)。保温套管(2)用绝缘材料制作；输液套管(1、3)用金属制作；内管(5)和外管(6)均用玻璃钢材料制作，制作外管(6)的玻璃钢管为波纹状；保温层(7)为聚氨酯发泡塑料。本发明保温性能很好，绝缘性能可满足电缆行业的要求。

Description

高温超导电力电缆用高压隔离器
技术领域
本发明涉及一种高温超导电力电缆用高压隔离器。
背景技术
采用高温超导电力电缆可以实现低损耗、大容量输电，大大降低运行费用，应用前景非常看好。各技术先进的国家都在竟相开展相关的研究开发工作，其中，高温超导电力电缆的高压隔离技术也是研究开发的关键技术之一。
高温超导电力电缆(下文简称电缆)与常规电力电缆的绝缘电压等级相同，其工作电压可以是10.5kV，30.5kV，66kV，110kV等等。但高温超导电缆必须工作在低温条件下，一般它的工作温度是在66K-77K的温区内。由于提供66K-77K低温冷量的低温设备需要接地，因此电缆与低温设备之间必须要用一个高压隔离器来连接，高压隔离器的作用是使它们之间低温液体既能通过，而且电缆上的高电压又不会传到低温设备上。这样才可以保障低温设备操作员工的安全。对高压隔离器主要要求是：
(1)高压隔离器的保温性能好，其损耗要尽可能的小，以降低电缆运行时的热损耗，使之能够减小运行费用，提高电缆运行的稳定性。特别是工作时高压隔离器外表面温度要接近室温，如果过冷可能导致结露造成降低它的绝缘性能。
(2)高压隔离等级为10.5kV，30.5kV，66kV，110kV等，对不同等级的电缆都要能满足电力部门规定的各项运行要求，特别是运行可靠性要求。
(3)高压隔离器内通低温液体管道内直径约
Figure C20051001216300031
以保障低温液体畅通。
(4)可与电缆方便连接和拆卸，安装操作简便、工作运行稳定可靠。
目前常规的电缆高压隔离是采用高压绝缘子，但高压绝缘子内部输送不了低温液体，更不能保温，不适用于高温超导电缆。目前高温超导电缆在世界各国都还处于研究阶段，与之配套的高压隔离技术还未见相关报道。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种高温超导电力电缆用的高压隔离器，解决高温超导电缆终端的高电压隔离和低漏热传输低温液体两大问题。
本发明的技术方案如下：
本发明由一根保温套管和两根输液套管组成。保温套管用绝缘材料制作，结构分三层：内管、外管和保温层，外管内同轴套装内管，保温层位于内、外管之间，包裹内管。内管和外管均用玻璃钢材料制作，外管工作在室温下，内管内通过液氮。为了提高保温性能，在保温套管的内管和外管之间填充聚氨酯发泡塑料，作为保温层聚氨酯发泡塑料具有较好的绝缘和保温性能。保温套管内管的内径与输液套管外径采用滑动配合，保温套管内管的两个端部均有与输液套管相互连接密封用的连接螺口。保温套管外管的外壁呈波纹状，主要是为了加大外管外壁沿面放电距离，提高绝缘水平。
输液套管是真空夹层套管，输液套管含内、外两层薄不锈钢管，外层不锈钢管内同轴套装内层不锈钢管。内外两层不锈钢管之间放置绝热材料：在内层不锈钢管外面，一层铝箔一层渗碳纸连续绕包若干层，并抽真空构成，保温性能好并导电。在外层不锈钢管的外壁上，距输液套管插入保温套管的端部约35cm处设置有与保温套管相互连接密封用的环形肩台，O形密封圈和压紧螺母，方便它们之间的固定、连接和密封。
保温套管和两根输液套管同轴串联安装，两根输液套管距环形肩台约35cm的一端，分别从保温套管的两个端部插入保温套管内部，相互之间轴向距离不小于30cm，一根输液套管的另一端与接地的低温设备连接在一起，另一根输液套管的另一端与带高电压的超导电缆相接。使与接地的低温设备连接的一极和与带高电压的超导电缆相接的一极之间有足够的距离，确保在液氮温度下可以非常可靠地实现110kV的绝缘要求。由于保温套管具有保温性能并且用绝缘材料制作，既保温又绝缘，可使液氮低损耗地从三根管道的内部通过，但高电压却受保温套管绝缘的阻隔，使它不能到达需要人工操作的低温设备上。实现高压隔离的目的。
附图说明
图1为高压隔离器结构原理示意图，图中，2保温套管，1，3输液套管；
图2为保温套管结构原理示意图，图中5内管、6外管、7保温层、4，8与输液套管1、3密封用的连接螺口；
图3为液氮输液套管结构原理示意图，9内层不锈钢管、10外层不锈钢管、11绝热材料、12，13，14分别为保温套管连接密封用的环形肩台、O形密封圈和压紧螺母。
具体实施方式
图1所示为本发明高压隔离器结构原理图，它由一根保温套管2和两根输液套管：第一输液套管1、第二输液套管3组成，保温套管2用绝缘材料制作。保温套管2和两根输液套管1、3同轴串联安装，两根输液套管1、3分别从保温套管2的两个端部插入保温套管2内。
图2为保温套管2的结构原理图，保温套管2分三层：内管5、外管6和保温层7，外管6内同轴套装内管5，保温层7位于内、外管之间，包裹内管5。内管5和外管6均用玻璃钢材料制作，外管6工作在室温下，内管5内通液氮。内管5为
Figure C20051001216300051
长1m的玻璃钢管。内管5的内径与输液套管1、3外径采用动配合加工，内管5两个端部有与输液套管1、3相配合的连接螺口4，8，方便与输液套管的连接和密封。外管6用外壁面为波纹状的玻璃钢管材料制作。中间保温层7为聚氨酯发泡塑料。聚氨酯发泡塑料层厚度为10cm，其中聚氨酯发泡塑料A与B两种原材料，A料为聚醚多元醇，B料为有机乙氢酸酯，配比约为1∶1，填充密度为50kg/m3。实验证明保温性能很好。
保温套管2和两根输液套管1、3同轴串联安装，第一输液套管1和第二输液套管3分别从保温套管2两个端部插入它内部，第一输液套管1和第二输液套管3之间距离不小于30cm，使两极有足够的距离，确保在液氮温度可以非常可靠实现110kV的绝缘要求。由于保温套管2既保温又绝缘，使得液氮可以低损耗地从三根管道的内部通过，并实现高压隔离器两端的高压隔离。
输液套管1、3用金属制作，保温性能好且导电。第一输液套管1的一端与接地的低温设备连接，第二输液套管3的一端与带高电压的超导电缆相接。
图3为输送液氮的输液套管1、3结构原理图。进出液氮的第一输液套管1、第二输液套管3均由内、外两层薄不锈钢管9、10组成，外层不锈钢管10中同轴套装内层不锈钢管9。内层不锈钢管9和外层不锈钢管10之间放置超级绝热材料11，超级绝热材料11由一层铝箔一层渗碳纸连续绕包约50层组成，并抽真空，真空度一般抽到10-3Par即可。输液套管1、3两端插入保温套管2的长度为35cm，在外层不锈钢管的外壁上，距输液套管插入保温套管的端部约35cm处设置有与保温套管相互连接密封用的环形肩台12，O形密封圈13和压紧螺母14，方便它们之间的固定、连接和密封。
本发明的实施例已在75m/1.5kA/10.5kV三相交流高温超导电缆上并网运行实验，证明可满足电缆运行的各种要求，保温性能很好，实测的损耗约为6W/个，其表面温度完全保持在室温，没有下降。绝缘性能完全达到了电缆行业的各项规定要求。

Claims (3)

1、一种高温超导电力电缆用高压隔离器，其特征在于它由一根保温套管(2)和第一输液套管(1)、第二输液套管(3)组成；保温套管(2)和第一输液套管(1)、第二输液套管(3)同轴串联安装，第一输液套管(1)、第二输液套管(3)分别从保温套管(2)的两个端部插入保温套管(2)内，第一输液套管(1)与第二输液套管(3)之间距离不小于30cm；保温套管(2)分三层：内管(5)、外管(6)和保温层(7)，外管(6)内同轴套装内管(5)，保温层(7)位于内管(5)和外管(6)之间，包裹内管(5)，内管(5)的内径与第一输液套管(1)、第二输液套管(3)外径采用滑动配合，内管(5)两个端部有与第一输液套管(1)、第二输液套管(3)相互连接密封用的连接螺口(4、8)；进出液氮的第一输液套管(1)、第二输液套管(3)是真空夹层套管，由内、外两层薄不锈钢管(9、10)组成，外层不锈钢管(10)中同轴套装内层不锈钢管(9)，内层不锈钢管(9)和外层不锈钢管(10)之间放置绝热材料(11)，绝热材料(11)由一层铝箔一层渗碳纸连续绕包50层组成，并抽真空；在外层不锈钢管(10)的外壁上，距输液套管插入保温套管的端部35cm处设置有与保温套管(2)相互连接密封用的环形肩台(12)，O形密封圈(13)和压紧螺母(14)。
2、按照权利要求1所述的高温超导电力电缆用高压隔离器，其特征在于保温套管(2)用绝缘材料制作；内管(5)和外管(6)均用玻璃钢材料制作，制作外管(6)的玻璃钢管的外壁面为波纹状；保温层(7)为聚氨酯发泡塑料。
3、按照权利要求1或2所述的高温超导电力电缆用高压隔离器，其特征在于第一输液套管(1)的一端与接地的低温设备连接，第二输液套管(3)的一端与带高电压的超导电缆相接。
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