CN104134921A - 一种冷绝缘高温超导电缆导体端部连接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于超导电工领域，特别涉及一种冷绝缘高温超导电缆导体端部连接方法。该连接方法包括：导体层连接端与铜骨架的连接、超导导体层端部与铜带的连接以及套装屏蔽层连接端与超导屏蔽层的连接，其中导体层连接端与铜骨架的连接采用钎焊的方式，超导导体层端部与铜带的连接以及套装屏蔽层连接端与超导屏蔽层的连接均采用焊锡焊接的方式。本发明将冷绝缘超导电缆导体内的铜骨架、超导带材与外部电流引线相连接，用该方法连接的冷绝缘高温超导电缆导体端部，方便与终端电流引线相连接，端部结构紧凑，同时可以减小端部的接触电阻及电缆的运行损耗，还可以提高电缆端部的机械强度。

Description

一种冷绝缘高温超导电缆导体端部连接方法
技术领域
本发明属于超导电工领域，特别涉及一种冷绝缘高温超导电缆导体端部连接方法。
背景技术
自从1986年发现高温超导材料以来，超导体的工作区间由液氦温区(4.2K)提高到了液氮温区(77K)下运行，高温超导电力装置的研究备受关注。随着城市供电需求的不断扩大，电能容量需要大幅增加，但是人口密集地区输电空间狭窄，电压等级不宜过高。由于高温超导电缆输电系统具有大容量，高效率，低损耗等优点，同时在技术上又可以实现对旧的地下电缆网络进行改造，所以高温超导电缆输电技术受到世界各国的关注。经过几十年的发展，高温超导电缆正在向产业化，实用化的方向发展。
高温超导电缆系统由通电导体、低温杜瓦管、终端、低温冷却系统、检测与保护系统等部件组成。根据绝缘介质所处的温度环境不同，高温超导电缆又分为热绝缘和冷绝缘两种，即绝缘介质是否存在于液氮温度下。冷绝缘高温超导电缆导体端部又分为导体层端部和屏蔽层端部两个部分。由于超导带材十分脆弱(易折断，不耐受高温)，不方便直接与终端内的电流引线相连接，所以需要先将导体层与屏蔽层的超导带材与端部装置相连接，再通过机械连接的方法(焊接，螺纹连接等)与终端中的电流引线相连接。
对于这种端部装置，需要满足：大电流密度、低损耗、较高的机械强度、方便与终端内的电流引线相连接、满足冷却液氮的流动。而目前所用的连接方法，是将超导带材和铜骨架直接焊接在一起，由于不同金属的收缩率、延展性不同等原因，容易造成超导带材的弯曲和折断。因此，需要一种稳固的，同时便于操作的连接方法，以满足冷绝缘高温超导电缆对于端部连接的要求。
发明内容
本发明的目的是为了解决冷绝缘高温超导电缆导体端部连接问题，提供了一种冷绝缘高温超导电缆导体端部连接方法。
本发明采用的技术方案按以下步骤操作：
(1)将冷绝缘高温超导电缆导体待连接端的最前端一段剥除主绝缘层、超导屏蔽层和铜屏蔽层，露出超导导体层，形成冷绝缘高温超导电缆导体连接端前端；再往后一段剥除超导屏蔽层和铜屏蔽层，露出主绝缘层，形成冷绝缘高温超导电缆导体连接端中段；
(2)设置管状的导体层连接端，其一端设置一段内螺纹和外螺纹，分别与导体层连接端外套和导体层连接端内套通过螺纹连接；
(3)在冷绝缘高温超导电缆导体连接端前端位置设置锥筒形的导体层带材固定锥，将铜骨架和超导导体层隔开；在露出的铜骨架的范围内包裹一圈铜带，并将超导导体层与铜带焊接一段长度，最前端一段超导导体层截除；
(4)将冷绝缘高温超导电缆导体最前端的铜骨架和铜带插入到导体层连接端外套和导体层连接端内套之间的空隙中，并通过钎焊固定；
(5)在冷绝缘高温超导电缆导体连接端中段位置设置锥筒形的屏蔽层带材固定锥，将超导屏蔽层和铜屏蔽层撑起，与主绝缘层隔开；
(6)在冷绝缘高温超导电缆导体连接端中段的主绝缘层上套装屏蔽层连接端和屏蔽层连接外套；屏蔽层连接端和屏蔽层连接外套通过螺纹连接，两者间存在一个环形空间；将撑起的超导屏蔽层和铜屏蔽层插入屏蔽层连接端和屏蔽层连接外套之间的环形空间，并通过钎焊固定；
(7)对各焊接段进行清洗；
(8)将导体层连接端(21)与导体层外部电流引线焊接，套装屏蔽层连接端(31)与屏蔽层外部电流引线焊接，实现冷绝缘高温超导电缆与外部电流引线的连接。
所述超导导体层与铜带之间采用锡焊对接焊接方式，焊接长度不小于5cm，焊接温度不超过150℃。
所述导体层带材固定锥和屏蔽层带材固定锥的材料为PPLP或聚酰亚胺。
所述超导屏蔽层和铜屏蔽层与屏蔽层连接端、屏蔽层连接外套之间采用锡焊对接焊接方式，焊接温度不超过150℃。
所述导体层连接端、导体层连接端外套、导体层连接端内套、屏蔽层连接端、屏蔽层连接外套的材料均为铜。
所述超导导体层和超导屏蔽层所用超导带材形状为扁带。
本发明的有益效果为：
本发明将冷绝缘超导电缆导体内的铜骨架、超导带材与外部电流引线相连接，用该方法连接的冷绝缘高温超导电缆导体端部，可以减小端部的接触电阻及电缆的运行损耗，还可以提高电缆端部连接的机械强度，应用于冷绝缘高温超导电缆导体的端部连接，从而满足电缆的实际运行需求。
附图说明
图1为冷绝缘高温超导电缆截面示意图；
图2为导体层连接端截面示意图；
图3为导体层连接端与铜骨架、超导导体层连接后截面示意图；
图4为屏蔽层连接端截面示意图；
图5为屏蔽层连接端与屏蔽层连接后截面示意图；
图6为冷绝缘高温超导电缆导体端部完整连接后的截面总示意图。
图中标号：
11-铜骨架，12-超导导体层，13-主绝缘，14-超导屏蔽层，15-铜屏蔽层，21-导体层连接端，22-导体层连接端外套，23-导体层连接端内套，24-铜带，25-导体层带材固定锥，31-屏蔽层连接端，32-屏蔽层连接外套，33-屏蔽层带材固定锥。
具体实施方式
本发明提供了一种冷绝缘高温超导电缆导体端部连接方法，下面结合附图及具体实例对本发明作进一步说明。
具体步骤如下：
(1)如图1所示，将冷绝缘高温超导电缆导体待连接端的最前端一段剥除主绝缘层13、超导屏蔽层14和铜屏蔽层15，露出超导导体层12，形成冷绝缘高温超导电缆导体连接端前端；再往后一段剥除超导屏蔽层14和铜屏蔽层15，露出主绝缘层13，形成冷绝缘高温超导电缆导体连接端中段；其中，超导导体层12和超导屏蔽层14所用的超导带材形状均为扁带；
(2)如图2所示，设置管状的导体层连接端21，其一端设置一段内螺纹和外螺纹，分别与导体层连接端外套22和导体层连接端内套23通过螺纹连接；导体层连接端21、导体层连接端外套22、导体层连接端内套23的材料均为铜；
(3)如图3所示，在冷绝缘高温超导电缆导体连接端前端位置设置锥筒形的导体层带材固定锥25，将铜骨架11和超导导体层12隔开；在露出的铜骨架11的范围内包裹一圈铜带24，并将超导导体层12与铜带24之间采用锡焊对接焊接方式固定，焊接长度不小于5cm，焊接温度不超过150℃，可以防止高温焊接对超导带材的影响，最前端一段超导导体层12截除；导体层带材固定锥25的材料为PPLP或聚酰亚胺；
(4)将冷绝缘高温超导电缆导体最前端的铜骨架11和铜带24插入到导体层连接端外套22和导体层连接端内套23之间的空隙中，采用钎焊方式固定；
(5)在冷绝缘高温超导电缆导体连接端中段位置设置锥筒形的屏蔽层带材固定锥33，将超导屏蔽层14和铜屏蔽层15撑起，与主绝缘层13隔开；屏蔽层带材固定锥33的材料为PPLP或聚酰亚胺；
(6)如图4和图5所示，在冷绝缘高温超导电缆导体连接端中段的主绝缘层13上套装铜质的屏蔽层连接端31和屏蔽层连接外套32；屏蔽层连接端31和屏蔽层连接外套32通过螺纹连接，两者间存在一个环形空间；将撑起的超导屏蔽层14和铜屏蔽层15插入屏蔽层连接端31和屏蔽层连接外套32之间的环形空间，采用锡焊对接焊接方式固定，焊接温度不超过150℃，可以防止高温焊接对超导带材的影响；
(7)对各焊接段的助焊剂等杂质进行清洗；
(8)将导体层连接端21与导体层外部电流引线焊接，套装屏蔽层连接端31与屏蔽层外部电流引线焊接，实现冷绝缘高温超导电缆与外部电流引线的连接。
连接全部完成后的结构如图6所示。
本发明将冷绝缘超导电缆导体内的铜骨架、超导带材与外部电流引线相连接，用该方法连接的冷绝缘高温超导电缆导体端部，方便与终端电流引线相连接。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种冷绝缘高温超导电缆导体端部连接方法，其特征在于，按以下步骤操作：
(1)将冷绝缘高温超导电缆导体待连接端的最前端一段剥除主绝缘层(13)、超导屏蔽层(14)和铜屏蔽层(15)，露出超导导体层(12)，形成冷绝缘高温超导电缆导体连接端前端；再往后一段剥除超导屏蔽层(14)和铜屏蔽层(15)，露出主绝缘层(13)，形成冷绝缘高温超导电缆导体连接端中段；
(2)设置管状的导体层连接端(21)，其一端设置一段内螺纹和外螺纹，分别与导体层连接端外套(22)和导体层连接端内套(23)通过螺纹连接；
(3)在冷绝缘高温超导电缆导体连接端前端位置设置锥筒形的导体层带材固定锥(25)，将铜骨架(11)和超导导体层(12)隔开；在露出的铜骨架(11)的范围内包裹一圈铜带(24)，并将超导导体层(12)与铜带(24)焊接一段长度，最前端一段超导导体层(12)截除；
(4)将冷绝缘高温超导电缆导体最前端的铜骨架(11)和铜带(24)插入到导体层连接端外套(22)和导体层连接端内套(23)之间的空隙中，并通过钎焊固定；
(5)在冷绝缘高温超导电缆导体连接端中段位置设置锥筒形的屏蔽层带材固定锥(33)，将超导屏蔽层(14)和铜屏蔽层(15)撑起，与主绝缘层(13)隔开；
(6)在冷绝缘高温超导电缆导体连接端中段的主绝缘层(13)上套装屏蔽层连接端(31)和屏蔽层连接外套(32)；屏蔽层连接端(31)和屏蔽层连接外套(32)通过螺纹连接，两者间存在一个环形空间；将撑起的超导屏蔽层(14)和铜屏蔽层(15)插入屏蔽层连接端(31)和屏蔽层连接外套(32)之间的环形空间，并通过钎焊固定；
(7)对各焊接段进行清洗；
(8)将导体层连接端(21)与导体层外部电流引线焊接，套装屏蔽层连接端(31)与屏蔽层外部电流引线焊接，实现冷绝缘高温超导电缆与外部电流引线的连接。
2.根据权利要求1所述的一种冷绝缘高温超导电缆导体端部连接方法，其特征在于，所述超导导体层(12)与铜带(24)之间采用锡焊对接焊接方式，焊接长度不小于5cm，焊接温度不超过150℃。
3.根据权利要求1所述的一种冷绝缘高温超导电缆导体端部连接方法，其特征在于，所述导体层带材固定锥(25)和屏蔽层带材固定锥(33)的材料为PPLP或聚酰亚胺。
4.根据权利要求1所述的一种冷绝缘高温超导电缆导体端部连接方法，其特征在于，所述超导屏蔽层(14)和铜屏蔽层(15)与屏蔽层连接端(31)、屏蔽层连接外套(32)之间采用锡焊对接焊接方式，焊接温度不超过150℃。
5.根据权利要求1所述的一种冷绝缘高温超导电缆导体端部连接方法，其特征在于，所述导体层连接端(21)、导体层连接端外套(22)、导体层连接端内套(23)、屏蔽层连接端(31)、屏蔽层连接外套(32)的材料均为铜。
6.根据权利要求1所述的一种冷绝缘高温超导电缆导体端部连接方法，其特征在于，所述超导导体层(12)和超导屏蔽层(14)所用超导带材形状为扁带。
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