CN102243907A - 一种改进的高温超导二元电流引线 - Google Patents

一种改进的高温超导二元电流引线 Download PDF

Info

Publication number
CN102243907A
CN102243907A CN2011100679818A CN201110067981A CN102243907A CN 102243907 A CN102243907 A CN 102243907A CN 2011100679818 A CN2011100679818 A CN 2011100679818A CN 201110067981 A CN201110067981 A CN 201110067981A CN 102243907 A CN102243907 A CN 102243907A
Authority
CN
China
Prior art keywords
current lead
binary current
superconducting
improved high
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011100679818A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102243907B (zh
Inventor
魏斌
丘明
谢治
陈盼盼
杨艳芳
高超
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Corp of China SGCC
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Original Assignee
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI filed Critical China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Priority to CN201110067981.8A priority Critical patent/CN102243907B/zh
Publication of CN102243907A publication Critical patent/CN102243907A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102243907B publication Critical patent/CN102243907B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Landscapes

  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

本发明涉及一种改进的高温超导二元电流引线，其特征在于包括超导叠(1)、支撑骨架(7)和保护外套(6)；所述支撑骨架(7)的横截面上设有长方形槽，超导叠(1)位于长方形槽中，且通过并联排列排列方式布置于支撑骨架(7)上；所述保护外套(6)位于支撑骨架(7)的外围；该设计可以减少外部保护装置及控制电路，二元电流引线结构简单、装配方便、保护切实易行。

Description

一种改进的高温超导二元电流引线
技术领域
本发明涉及二元电流引线，具体地讲，涉及高温超导二元电流引线。
背景技术
超导装置工作在较低的温度条件下，通常都需要由室温电源通过电流引线供电，电流引线跨越室温区和超导装置的低温区，常规上电流引线是由铜制成的，工作时同时存在沿引线产生的传导热和电流产生的焦耳热，其漏热量占整个低温系统漏热的大部分。为此，利用高温超导材料制成二元电流引线，其上端为铜引线，与室温中的电源相连；下端为高温超导带材，连接处于低温下的超导磁体装置。
当电流引线工作在超导态时，消除了超导段引线的焦耳热，另一方面，作为陶瓷材料的高温氧化物超导体热导率很低，降低了引线从高温区向低温区的传热量。因此，用高温超导二元电流引线可以显著地降低引线的漏热。
当电流引线应用到电力系统上时，必将遇到诸如系统短路故障等各种动态过程，承受短路大电流的冲击。超导电流引线及相连接的超导电力装置因承受过高电流会出现失超现象，造成温度升高，局部过热可能烧焦绝缘保护套或熔化导体，同时失超也可能产生高电压引起绝缘击穿等一系列问题，因此对电流引线的保护至关重要，在以往的电流引线相关专利中，多是涉及电流引线的优化漏热，尚未考虑失超保护的因素。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种改进的高温超导二元电流引线，该引线从二元电流引线超导段的本体结构上进行设计，内部直接进行分流保护，不同于以往外部并联释能电阻的失超保护方案，该设计可以减少外部保护装置及控制电路，二元电流引线结构简单、装配方便、保护切实易行。
本发明提供的一种改进的高温超导二元电流引线，其改进之处在于包括超导叠、支撑骨架和保护外套；所述支撑骨架的横截面上设有长方形槽，超导叠位于长方形槽中，且通过并联排列排列方式布置于支撑骨架上；所述保护外套位于支撑骨架的外围。
本发明提供的第一优选的改进的高温超导二元电流引线，所述超导叠包括超导带材和铜线，所述铜线位于超导带材之间。
本发明提供的第二优选的改进的高温超导二元电流引线，所述超导叠通过螺母固定在支撑骨架上。
本发明提供的第三优选的改进的高温超导二元电流引线，所述支撑骨架设有中空通道。
本发明提供的第四优选的改进的高温超导二元电流引线，所述支撑骨架采用不锈钢材料，且横截面为圆形。
本发明提供的第五优选的改进的高温超导二元电流引线，所述铜线与超导带材并联，且铜线长度和宽度与超导带材的长度和宽度相同。
本发明提供的第六优选的改进的高温超导二元电流引线，所述铜线和超导带材直接焊在一起或互相独立。
本发明提供的第七优选的改进的高温超导二元电流引线，每个超导叠中含有3层高温超导导线，高温超导导线之间并联一根或多根铜导线，长度与高温超导导线一样，高温超导导线的宽度面之间互相平行。
本发明提供的第八优选的改进的高温超导二元电流引线，高温超导导线、铜线以及不锈钢骨架之间相互独立，均分别与高温超导段的端头连接。
高温超导二元电流引线的支撑骨架采用中空形式，作为氮气的流通通道；支撑骨架采用热导率低的不锈钢材料，横截面为圆形；在横截面上开出12个长方形槽，作为多层超导叠并联排列在支撑骨架上之用；
每个超导叠中含有3层高温超导导线，高温超导导线之间并联一根或多根铜导线，长度与高温超导导线一样，所有导线的宽度面之间互相平行；
高温超导导线、铜线以及不锈钢骨架之间相互独立，它们分别与高温超导段的端头连接。
与现有技术相比，本发明提供的一种改进的高温超导二元电流引线具有以下优点：
1、超导叠在支撑骨架上采用并联排列的设计，使改进后的电流引线可以直接有效地进行相应的分流保护，从而大大减少外部保护装置及控制电路；
2、二元电流引线，采用超导叠、支撑骨架和保护外套为基本结构，该结构简单，装配方便，保护切实易行；
3、二元电流引线采用铜细丝化进行保护，在安全可靠的前提下所需要的材料更少，有效节约成本；
4、二元电流引线采用铜细丝化进行保护，在安全可靠的前提下电流引线漏热量更小，制冷机和液氮损耗量小；
5、支撑骨架上长方形槽的设计，使得超导叠可以安全稳定地被固定；
6、内部直接进行分流保护，不同于以往外部并联释能电阻的失超保护方式，对电流引线本身起到了很好的保护作用。
附图说明
图1：本发明提供的一种改进的高温超导二元电流引线横截面结构示意图；
图2：本发明提供的一种改进的高温超导二元电流引线的超导叠结构示意图；
图3：本发明提供的一种改进的高温超导二元电流引线的纵切面结构示意图；
图中：1、超导叠；2、超导带材；3、铜线；4、螺母；5、中空通道；6、保护外套；7、不锈钢骨架。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
实施例1
本实施例的改进的高温超导二元电流引线，包括超导叠1、支撑骨架7和保护外套6；支撑骨架7的横截面上设有长方形槽，超导叠1位于长方形槽中，且通过并联排列排列方式布置于支撑骨架7上；保护外套6位于支撑骨架7的外围。
超导叠1包括超导带材2和铜线3，铜线3位于超导带材2之间，超导叠1通过螺母4固定在支撑骨架7上。
支撑骨架7设有中空通道5，支撑骨架7采用不锈钢材料，且横截面为圆形。
铜线3与超导带材2并联，且铜线3长度和宽度与超导带材2的长度和宽度相同。
铜线3和超导带材2直接焊在一起或互相独立。
每个超导叠1中含有3层高温超导导线，高温超导导线之间并联一根或多根铜导线，长度与高温超导导线一样，高温超导导线的宽度面之间互相平行。
高温超导导线、铜线以及不锈钢骨架之间相互独立，均分别与高温超导段的端头连接。
即如图1所示，二元电流引线超导段主要由超导叠1、螺母4、中空通道5、保护外套6和不锈钢骨架7组成。其中，不锈钢骨架7设计为中空通道，用于氮气流通；超导叠1由三层超导带材2和两层铜线3构成，铜线3的长度和宽度与超导带材2一样，厚度则根据具体分流需求来确定；每个超导叠1由相邻的两个螺母4来固定在不锈钢骨架7上，螺母的材质也为不锈钢的。
如图2所示，根据35KV电力装置入网标准需要能够承受短路电流25KA1s来确定超导叠1的尺寸，超导带材2为第二代高温超导带材YBCO，其宽厚尺寸为4mm*0.25mm，考虑裕度，取铜线3的通流能力为5A/mm2，根据并联分流公式
Figure BDA0000051251760000041
以及铜的温升与焦耳热的关系我们可以确定所添加的铜片最小截面积，并且考虑裕度，最后选取S＝90mm2，长度仍为200mm，则每个超导叠铜截面积为7.5mm2，每两层超导带材中间添加一层铜片，则每层铜片的尺寸为4mm*0.9375mm，是超导带材的3.75倍厚。
外层的不锈钢骨架7对高温超导带材2起支撑定位作用，并且将高温超导带材2和铜线3夹在不锈钢骨架7之间，不锈钢骨架7对超导带材2起到保护作用，同时还能分流一部分失超电流。
如图3所示，在零部件装配前，处于液氮杜瓦内的电流引线超导带材2需要缠绕多层环氧树脂，确保电流引线处于绝缘状态，整个超导带材长度均为200mm，超导带材2和铜线3以及不锈钢骨架7之间互相独立，它们的两端分别与高温超导段的端头连接。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：技术人员阅读本申请说明书后依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均未脱离本发明申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种改进的高温超导二元电流引线，其特征在于包括超导叠(1)、支撑骨架(7)和保护外套(6)；所述支撑骨架(7)的横截面上设有长方形槽，超导叠(1)位于长方形槽中，且通过并联排列排列方式布置于支撑骨架(7)上；所述保护外套(6)位于支撑骨架(7)的外围。
2.根据权利要求1所述的改进的高温超导二元电流引线，其特征在于所述超导叠(1)包括超导带材(2)和铜线(3)，所述铜线(3)位于超导带材(2)之间。
3.根据权利要求1所述的改进的高温超导二元电流引线，其特征在于所述超导叠(1)通过螺母(4)固定在支撑骨架(7)上。
4.根据权利要求1所述的改进的高温超导二元电流引线，其特征在于所述支撑骨架(7)设有中空通道(5)。
5.根据权利要求1所述的改进的高温超导二元电流引线，其特征在于所述支撑骨架(7)采用不锈钢材料，且横截面为圆形。
6.根据权利要求1所述的改进的高温超导二元电流引线，其特征在于所述铜线(3)与超导带材(2)并联，且铜线(3)长度和宽度与超导带材(2)的长度和宽度相同。
7.根据权利要求1所述的改进的高温超导二元电流引线，其特征在于所述铜线(3)和超导带材(2)直接焊在一起或互相独立。
8.根据权利要求1所述的改进的高温超导二元电流引线，其特征在于每个超导叠(1)中含有3层高温超导导线，高温超导导线之间并联一根或多根铜导线，长度与高温超导导线一样，高温超导导线的宽度面之间互相平行。
9.根据权利要求1所述的改进的高温超导二元电流引线，其特征在于高温超导导线、铜线以及不锈钢骨架之间相互独立，均分别与高温超导段的端头连接。
CN201110067981.8A 2011-03-21 2011-03-21 一种改进的高温超导二元电流引线 Active CN102243907B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110067981.8A CN102243907B (zh) 2011-03-21 2011-03-21 一种改进的高温超导二元电流引线

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110067981.8A CN102243907B (zh) 2011-03-21 2011-03-21 一种改进的高温超导二元电流引线

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102243907A true CN102243907A (zh) 2011-11-16
CN102243907B CN102243907B (zh) 2014-03-12

Family

ID=44961910

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110067981.8A Active CN102243907B (zh) 2011-03-21 2011-03-21 一种改进的高温超导二元电流引线

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102243907B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103022739A (zh) * 2012-11-22 2013-04-03 中国电力科学研究院 一种超导装置用交流套管
CN104607747A (zh) * 2015-01-23 2015-05-13 中国科学院等离子体物理研究所 一种超导叠与分流器焊接工装及焊接工艺
CN105478942A (zh) * 2016-01-04 2016-04-13 合肥聚能电物理高技术开发有限公司 一种超导叠的真空锡焊方法
CN110600188A (zh) * 2019-08-30 2019-12-20 中国科学院合肥物质科学研究院 用于强磁场和聚变堆托卡马克超导磁体的高温超导电缆
CN110767376A (zh) * 2019-11-14 2020-02-07 中国科学院合肥物质科学研究院 一种适用于提高高温超导复合化导体力学性能的热成型方法
CN117690654A (zh) * 2023-12-20 2024-03-12 中国科学院合肥物质科学研究院 一种基于模块化榫卯结构的多层正交组合高温超导导体

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5114908A (en) * 1989-08-09 1992-05-19 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Superconductive conductor
JPH11191511A (ja) * 1997-12-25 1999-07-13 Toshiba Corp 酸化物超電導電流リード
CN101364458A (zh) * 2008-06-13 2009-02-11 清华大学 一种高温超导双子同轴电流引线传输系统
JP2009230913A (ja) * 2008-03-19 2009-10-08 Swcc Showa Cable Systems Co Ltd 酸化物超電導電流リード
US7612292B1 (en) * 2008-08-27 2009-11-03 Korea Electrotechnology Research Institute Current lead using rutherford cable
CN101587767A (zh) * 2008-05-21 2009-11-25 中国科学院高能物理研究所 再冷凝超导磁体的电流引线结构
CN201435457Y (zh) * 2009-07-06 2010-03-31 中国科学院高能物理研究所 一种用于超导装置的二元引线结构和具有该结构的超导装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5114908A (en) * 1989-08-09 1992-05-19 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Superconductive conductor
JPH11191511A (ja) * 1997-12-25 1999-07-13 Toshiba Corp 酸化物超電導電流リード
JP2009230913A (ja) * 2008-03-19 2009-10-08 Swcc Showa Cable Systems Co Ltd 酸化物超電導電流リード
CN101587767A (zh) * 2008-05-21 2009-11-25 中国科学院高能物理研究所 再冷凝超导磁体的电流引线结构
CN101364458A (zh) * 2008-06-13 2009-02-11 清华大学 一种高温超导双子同轴电流引线传输系统
US7612292B1 (en) * 2008-08-27 2009-11-03 Korea Electrotechnology Research Institute Current lead using rutherford cable
CN201435457Y (zh) * 2009-07-06 2010-03-31 中国科学院高能物理研究所 一种用于超导装置的二元引线结构和具有该结构的超导装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
马文彬等: "超导除铁器二元电流引线设计及实验研究", 《金属矿山》 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103022739A (zh) * 2012-11-22 2013-04-03 中国电力科学研究院 一种超导装置用交流套管
CN103022739B (zh) * 2012-11-22 2015-03-25 中国电力科学研究院 一种超导装置用交流套管
CN104607747A (zh) * 2015-01-23 2015-05-13 中国科学院等离子体物理研究所 一种超导叠与分流器焊接工装及焊接工艺
CN104607747B (zh) * 2015-01-23 2016-09-28 中国科学院等离子体物理研究所 一种超导叠与分流器焊接工装及焊接工艺
CN105478942A (zh) * 2016-01-04 2016-04-13 合肥聚能电物理高技术开发有限公司 一种超导叠的真空锡焊方法
CN110600188A (zh) * 2019-08-30 2019-12-20 中国科学院合肥物质科学研究院 用于强磁场和聚变堆托卡马克超导磁体的高温超导电缆
CN110767376A (zh) * 2019-11-14 2020-02-07 中国科学院合肥物质科学研究院 一种适用于提高高温超导复合化导体力学性能的热成型方法
CN110767376B (zh) * 2019-11-14 2020-12-08 中国科学院合肥物质科学研究院 一种适用于提高高温超导复合化导体力学性能的热成型方法
CN117690654A (zh) * 2023-12-20 2024-03-12 中国科学院合肥物质科学研究院 一种基于模块化榫卯结构的多层正交组合高温超导导体

Also Published As

Publication number Publication date
CN102243907B (zh) 2014-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102243907B (zh) 一种改进的高温超导二元电流引线
JP4295189B2 (ja) 超伝導抵抗型限流器
Bauer et al. Test results of 52/68 kA trial HTS current leads for ITER
CN109637738A (zh) 一种三相同轴式超导电缆通电导体
CN107068324B (zh) 6kA高温超导电流引线
CN101004959B (zh) 高温超导电缆的限流输电方法及其构造、应用和连接方式
CN109273191A (zh) 一种用于大电流高温超导电流引线的氦气冷却型高温超导组件
Heller et al. High temperature superconductor current leads for fusion machines
KR20100103373A (ko) 전류 제한 장치
CN106450992A (zh) 一种液氮传导冷却型高温超导电流引线结构
CN102903473A (zh) 超导磁体系统
CN106298153A (zh) 一种饼式高温超导无感线圈
Zheng et al. Concept design of hybrid superconducting magnet for CFETR tokamak reactor
CN102064542B (zh) 一种基于新型超导材料的阻抗复合型超导故障限流器
CN103456454A (zh) 超导磁铁装置
CN201859697U (zh) 光电复合芯低温绝缘超导电缆
CN107248444A (zh) 包封的非绝缘超导线圈及其包封方法
KR20100115795A (ko) 구성 요소 냉각 시스템
ITRM20080547A1 (it) Limitatore superconduttivo di corrente di guasto.
CN102737805A (zh) 一种导冷骨架及由其构成的高温超导磁体结构件
CN103050213B (zh) 一种超导线圈、超导储能装置及控制方法
CN204303529U (zh) 光伏发电用变压器线圈结构
CN102956809A (zh) 双面ybco薄膜结构的超导限流器单元模块
CN207124095U (zh) 包封的非绝缘超导线圈
Runde et al. MgB2 coils for a DC superconducting induction heater

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: STATE ELECTRIC NET CROP.

Effective date: 20130517

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20130517

Address after: 100192 Beijing city Haidian District Qinghe small Camp Road No. 15

Applicant after: China Electric Power Research Institute

Applicant after: State Grid Corporation of China

Address before: 100192 Beijing city Haidian District Qinghe small Camp Road No. 15

Applicant before: China Electric Power Research Institute

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant