CN107134767B - 一种应用于大温度梯度条件下的高电压大电流电极引线 - Google Patents

一种应用于大温度梯度条件下的高电压大电流电极引线 Download PDF

Info

Publication number
CN107134767B
CN107134767B CN201710419842.4A CN201710419842A CN107134767B CN 107134767 B CN107134767 B CN 107134767B CN 201710419842 A CN201710419842 A CN 201710419842A CN 107134767 B CN107134767 B CN 107134767B
Authority
CN
China
Prior art keywords
section
room temperature
conducting wire
lead
superconduction
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.)
Active
Application number
CN201710419842.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107134767A (zh
Inventor
王振兴
闫文龙
杨騉
周志鹏
王建华
刘志远
耿英三
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.)
Xian Jiaotong University
Original Assignee
Xian Jiaotong University
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 Xian Jiaotong University filed Critical Xian Jiaotong University
Priority to CN201710419842.4A priority Critical patent/CN107134767B/zh
Publication of CN107134767A publication Critical patent/CN107134767A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107134767B publication Critical patent/CN107134767B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/02—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
    • H01F6/06—Coils, e.g. winding, insulating, terminating or casing arrangements therefor
    • H01F6/065—Feed-through bushings, terminals and joints
    • 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

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

一种应用于大温度梯度条件下的高电压大电流电极引线，包括单引入引线和单引出引线，单引入引线包括依次设置的常温进线段、真空绝热段和超导衔接段；常温进线段包括进线端子、粗径导线、固态绝缘层和绝缘套管；真空绝热段包括真空腔室、变截面导线、固态绝缘层和四氟乙烯绝缘垫块；超导衔接段包括杜瓦罐、液氮、细径导线、固态绝缘层、衔接端子和超导；单引出引线与单引入引线结构相同且对称设置，包括依次设置的常温出线段、真空绝热段和超导衔接段；常温出线段与常温进线段的不同之处在于进线端子替换为出线端子；本发明应用于超导限流器中，作为超导带材与外部电缆的连接线；该引线具有高绝缘强度，大电流通过能力，能够在大温度梯度下工作，同时具有低漏热的特点。

Description

一种应用于大温度梯度条件下的高电压大电流电极引线
技术领域
本发明属于高压绝缘应用领域，具体涉及一种电极引线；该引线需要有能够耐受高电压大电流的绝缘强度，能够在大温度梯度下工作，同时具有低漏热。
背景技术
在超导限流装置中,超导带材运行77K(液氮温度)及以下温度范围内以维持超导态，而连接超导带材与室温电源的导体就称为电流引线。电流引线的温度范围横跨低温冷却介质的温度到室温，从而形成了大温度梯度,该温度梯度成为系统的主要的漏热源，也叫做热桥,同时，通电产生得焦耳热也成为了附加的热源。该热源与热桥不但有损液氮的保存，而且有可能造成液氮气化产生气泡，严重影响液氮的绝缘性能。同时，由于温度的提升，造成了超导带材超导特性的不稳定。因此，设计低漏热且能够适应大温度梯度的电流引线成为超导限流应用中的一个重要方向。为了避免热辐射、热传导、热对流等造成超导带材温度变化而引起的失超，必须设计特殊的电极引线。
按照冷却方式划分，目前常用的电极引线分为：传导冷却电流引线和气冷电流引线。
传导冷却电流引线主要用在小电流或者大电流且通电时间不长时采用的一种简单形式的引线，除端部外,引线的中间部分基本上不进行热交换,其冷却只靠与冷端的冷却介质进行热传导,可见这种引线的换热条件是很差的。对于这种引线,降低热端温度能有效地减小流入低温容器的热量。
气冷电流引线是利用引线末端漏热引起冷却液体蒸发产生的冷却气体进一步冷却引线本身的一种电流引线,这种引线又可分为迫流气冷引线和自冷引线这种引线充分利用了蒸发气体的显热,与传导冷却电流引线相比,气冷电流引线末端引起的漏热要减少约两个数量级。
近年来，随着超导技术的发展，出现了有别于传统引线的超导引线，以及二元引线。充分利用超导零电阻的特性，超导引线以及二元引线可显著降低引线自身的焦耳热。
但是上述引线都存在上使用上的弊端，气冷引线需要引入低温气体，对系统绝缘产生影响；超导引线因为需要低温液体保证超导特性，加大了系统设计的复杂性。
目前的专利引线，如专利CN 102243908：一种气冷引线的低温绝缘结构,由于采用气冷冷却，不仅需要添加冷却装置，而且由于流动气体的存在，使得紧贴引线层无法采用真空，增加了绝缘设计的难度。CN103839649：一种传导冷却方式下的二元电流引线结构，提出了将同引线与超导引线混合使用的方式，为了利用超导体的超导特性，必然需要低温液体，如液氮等，增添了耗能的同时，在考虑高电压大电流设计中必须考虑液氮的绝缘性能。
发明内容：
为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种应用于大温度梯度条件下的高电压大电流电极引线，应用于超导限流器中，作为超导带材与外部电缆的连接线；该引线具有高绝缘强度，大电流通过能力，能够在大温度梯度下工作，同时具有低漏热的特点。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种应用于大温度梯度条件下的高电压大电流电极引线，包括单引入引线和单引出引线，所述单引入引线包括依次设置的常温进线段、真空绝热段和超导衔接段；常温进线段包括进线端子1-1，和进线端子1-1连接的粗径导线4，紧贴粗径导线4表面设置的固态绝缘层3，紧贴固态绝缘层3表面设置的绝缘套管2，；真空绝热段包括真空腔室5，设置在真空腔室5上与外部抽气机连接的真空抽气口6，设置在真空腔室5内与粗径导线4连接的变截面导线17，紧贴变截面导线17表面设置的固态绝缘层3，设置在真空腔室5内壁上的四氟乙烯绝缘垫块7；超导衔接段包括杜瓦罐16，填充在杜瓦罐16内的液氮9,下部浸入到液氮9液面以下与变截面导线17连接的细径导线18，紧贴细径导线18表面设置的固态绝缘层3，紧贴固态绝缘层3表面设置的衔接端子8，与衔接端子8连接的超导10；所述单引出引线与单引入引线结构相同且对称设置，包括依次设置的常温出线段、真空绝热段和超导衔接段；常温出线段与常温进线段的不同之处在于进线端子1-1替换为出线端子1-2。
所述真空腔室5通过绝缘夹层13安装在杜瓦罐16的上方，衔接螺母12以及紧固螺母14用于将杜瓦罐16、绝缘夹层13和真空腔室5的中部及边缘固定。
所述杜瓦罐16内部设置真空15，杜瓦罐16上设置用于调整杜瓦罐气压的减压阀11。
所述常温进线段和常温出线段采用固态绝缘层3加绝缘套管2双绝缘设计。
所述真空绝热段采用真空腔室5绝热，变截面导线17低漏热设计；结构上构成固态绝缘与真空绝缘双绝缘设计。
所述固态绝缘层3采用环氧树脂或者固态气凝胶。
所述绝缘套管2采用四氟乙烯绝缘套管，具有防止沿面闪络的作用。
和现有技术相比较，本发明具备如下优点：
1、本发明的提供的大温度梯度电极引线的结构包括常温出线段、真空绝热段、超导衔接段三部分组成，采用单进单出对称结构，常温出线段与超导衔接段位于真空腔外部的两端分别实现与常温导线和低温超导带材的衔接。
2、为了保证高压大电流下的绝缘强度，常温进线段和常温出线段采用双层绝缘设计：固态绝缘层与绝缘套管相结合，固态绝缘层紧贴导线壁，绝缘套管置于固态绝缘层之外，在起到加强绝缘能力的同时实现防止沿面闪络的作用。
3、真空绝热段主要由真空腔室实现：将导线引入真空腔室，通过真空抽气口抽为真空后，可以起到完全隔绝热对流的作用，同时实现了固态绝缘与真空绝缘双绝缘设计；为了防止导线与真空腔室之间的放电击穿，在导线与真空腔室的内壁之间安装四氟乙烯绝缘垫块，避免沿面闪络的发生。真空腔室内的导线段结构亦有变化，采用两次变截面设计，减少了导线沿面的热传导，进而实现了低漏热的设计。
4、超导衔接段通过衔接端子将引线与超导线圈连接，超导置于杜瓦罐之中，衔接端子浸入液氮液面以下，保证超导带材以及衔接点在低温液氮环境中，保证超导不失超。同时，相当于为引线提供了一个低温冷端，可以降低引线的温度，进而缩小温度梯度。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明一种应用于大温度梯度条件下的高电压大电流电极引线，包括单引入引线和单引出引线，所述单引入引线包括依次设置的常温进线段、真空绝热段和超导衔接段；常温进线段包括进线端子1-1，和进线端子1-1连接的粗径导线4，紧贴粗径导线4表面设置的固态绝缘层3，紧贴固态绝缘层3表面设置的绝缘套管2；真空绝热段包括真空腔室5，设置在真空腔室5上与外部抽气机连接的真空抽气口6；设置在真空腔室5内与粗径导线4连接的变截面导线17，紧贴变截面导线17表面设置的固态绝缘层3，设置在真空腔室5内壁上的四氟乙烯绝缘垫块7；超导衔接段包括杜瓦罐16，填充在杜瓦罐16内的液氮9,下部浸入到液氮9液面以下与变截面导线17连接的细径导线18，紧贴细径导线18表面设置的固态绝缘层3，紧贴固态绝缘层3表面设置的衔接端子8，与衔接端子8连接的超导10；所述单引出引线与单引入引线结构相同且对称设置，包括依次设置的常温出线段、真空绝热段和超导衔接段；常温出线段与常温进线段的不同之处在于进线端子1-1替换为出线端子1-2。
作为本发明的优选实施方式，所述真空腔室5通过绝缘夹层13安装在杜瓦罐16的上方，衔接螺母12以及紧固螺母14用于将杜瓦罐16、绝缘夹层13和真空腔室5的中部及边缘固定，实现安装结构上的整体化。
作为本发明的优选实施方式，所述杜瓦罐16内部设置真空15，杜瓦罐16上设置用于调整杜瓦罐气压的减压阀11，当将杜瓦罐16内部气压过高时，排出多余气体，防止罐内气压过高爆炸。
作为本发明的优选实施方式，所述固态绝缘层3采用环氧树脂或者固态气凝胶。
作为本发明的优选实施方式，所述绝缘套管2采用四氟乙烯绝缘套管，具有防止沿面闪络的作用。
本发明的工作原理为：单引入引线的常温进线段的进线端子1-1与外部电源高压侧连接，常温出线段的出线端子1-2与外部电源低压侧连接，常温进线段将外部电流引入真空腔室5，进行绝缘绝热处理，实现大温度梯度低漏热，实现由常温到低温的过渡，然后经超导衔接段与超导连接，实现超导限流后，由对称结构的单引出引线引出。

Claims (7)

1.一种应用于大温度梯度条件下的高电压大电流电极引线，其特征在于：包括单引入引线和单引出引线，所述单引入引线包括依次设置的常温进线段、真空绝热段和超导衔接段；常温进线段包括进线端子(1-1)，和进线端子(1-1)连接的粗径导线(4)，紧贴粗径导线(4)表面设置的固态绝缘层(3)，紧贴固态绝缘层(3)表面设置的绝缘套管(2)；真空绝热段包括真空腔室(5)，设置在真空腔室(5)上与外部抽气机连接的真空抽气口(6)，设置在真空腔室(5)内与粗径导线(4)连接的变截面导线(17)，紧贴变截面导线(17)表面设置的固态绝缘层(3)，设置在真空腔室(5)内壁上的四氟乙烯绝缘垫块(7)；超导衔接段包括杜瓦罐(16)，填充在杜瓦罐(16)内的液氮(9),下部浸入到液氮(9)液面以下与变截面导线(17)连接的细径导线(18)，紧贴细径导线(18)表面设置的固态绝缘层(3)，紧贴固态绝缘层(3)表面设置的衔接端子(8)，与衔接端子(8)连接的超导(10)；所述单引出引线与单引入引线结构相同且对称设置，包括依次设置的常温出线段、真空绝热段和超导衔接段；常温出线段与常温进线段的不同之处在于进线端子(1-1)替换为出线端子(1-2)。
2.根据权利要求1所述的一种应用于大温度梯度条件下的高电压大电流电极引线，其特征在于：所述真空腔室(5)通过绝缘夹层(13)安装在杜瓦罐(16)的上方，衔接螺母(12)以及紧固螺母(14)用于将杜瓦罐(16)、绝缘夹层(13)和真空腔室(5)的中部及边缘固定。
3.根据权利要求1所述的一种应用于大温度梯度条件下的高电压大电流电极引线，其特征在于：所述杜瓦罐(16)内部设置真空(15)，杜瓦罐(16)上设置用于调整杜瓦罐气压的减压阀(11)。
4.根据权利要求1所述的一种应用于大温度梯度条件下的高电压大电流电极引线，其特征在于：所述常温进线段和常温出线段采用固态绝缘层(3)加绝缘套管(2)双绝缘设计。
5.根据权利要求1所述的一种应用于大温度梯度条件下的高电压大电流电极引线，其特征在于：所述真空绝热段采用真空腔室(5)绝热，变截面导线(17)低漏热设计；结构上构成固态绝缘与真空绝缘双绝缘设计。
6.根据权利要求1所述的一种应用于大温度梯度条件下的高电压大电流电极引线，其特征在于：所述固态绝缘层(3)采用环氧树脂或者固态气凝胶。
7.根据权利要求1所述的一种应用于大温度梯度条件下的高电压大电流电极引线，其特征在于：所述绝缘套管(2)采用四氟乙烯绝缘套管，具有防止沿面闪络的作用。
CN201710419842.4A 2017-06-06 2017-06-06 一种应用于大温度梯度条件下的高电压大电流电极引线 Active CN107134767B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710419842.4A CN107134767B (zh) 2017-06-06 2017-06-06 一种应用于大温度梯度条件下的高电压大电流电极引线

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710419842.4A CN107134767B (zh) 2017-06-06 2017-06-06 一种应用于大温度梯度条件下的高电压大电流电极引线

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107134767A CN107134767A (zh) 2017-09-05
CN107134767B true CN107134767B (zh) 2019-04-09

Family

ID=59735244

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710419842.4A Active CN107134767B (zh) 2017-06-06 2017-06-06 一种应用于大温度梯度条件下的高电压大电流电极引线

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107134767B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017217930A1 (de) * 2017-10-09 2019-04-11 Bruker Biospin Ag Magnetanordnung mit Kryostat und Magnetspulensystem, mit Kältespeichern an den Stromzuführungen
CN109360707A (zh) * 2018-12-04 2019-02-19 湖南迈太科医疗科技有限公司 插拔式电流引线结构及超导磁体
CN112327110A (zh) * 2020-10-19 2021-02-05 中国科学院电工研究所 一种基于制冷机传导冷却的宽温区液体介质环境试验装置
CN113300130B (zh) * 2021-06-24 2023-04-28 国网上海市电力公司 高温超导电缆电流引线结构及其设计方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07249800A (ja) * 1994-03-10 1995-09-26 Fuji Electric Co Ltd 超電導装置用電流リード
CN103578682A (zh) * 2012-07-27 2014-02-12 通用电气公司 可伸缩电流引线组件
CN103839649A (zh) * 2014-03-05 2014-06-04 云南电力试验研究院（集团）有限公司电力研究院 一种传导冷却方式下的二元电流引线结构
CN104332248A (zh) * 2014-09-29 2015-02-04 中国科学院电工研究所 一种用于超导电力设备的气冷电流引线
JP5940811B2 (ja) * 2012-01-11 2016-06-29 株式会社神戸製鋼所 超電導マグネット装置及びこの装置に用いられる電流リード

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07249800A (ja) * 1994-03-10 1995-09-26 Fuji Electric Co Ltd 超電導装置用電流リード
JP5940811B2 (ja) * 2012-01-11 2016-06-29 株式会社神戸製鋼所 超電導マグネット装置及びこの装置に用いられる電流リード
CN103578682A (zh) * 2012-07-27 2014-02-12 通用电气公司 可伸缩电流引线组件
CN103839649A (zh) * 2014-03-05 2014-06-04 云南电力试验研究院（集团）有限公司电力研究院 一种传导冷却方式下的二元电流引线结构
CN104332248A (zh) * 2014-09-29 2015-02-04 中国科学院电工研究所 一种用于超导电力设备的气冷电流引线

Also Published As

Publication number Publication date
CN107134767A (zh) 2017-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107134767B (zh) 一种应用于大温度梯度条件下的高电压大电流电极引线
CN103456455B (zh) 一种超导磁体电流引线
CN101400954B (zh) 用于冷却超导体的多槽设备和方法
JP6860754B1 (ja) 大電流高温超電導電流リード用のヘリウム冷却型高温超電導部材
CN104078220B (zh) 电感与电阻复合型超导电抗器
CN103839649B (zh) 一种传导冷却方式下的二元电流引线结构
CN102299022B (zh) 制冷机直接冷却超导磁体机械式热开关
CN101307862A (zh) 便于装卸的传导冷却超导磁体杜瓦
US8897845B2 (en) Arrangement for electrically conductively connecting two electrical units
CN201435457Y (zh) 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
CN207572170U (zh) 一种高温超导磁体线圈用杜瓦装置
CN107068329A (zh) 一种可伸缩式充磁电流引线装置及其使用方法
US20180315530A1 (en) Method and apparatus for cooling a superconducting device immersed in liquid nitrogen
Zong et al. Development of 35 kV 2000 A CD HTS cable demonstration project
Liang et al. Design of a 380 m DC HTS power cable
CN109140064A (zh) 一种低温燃料传导冷却的超导能源管道
Qiu et al. General design of±100 kV/1kA energy pipeline for electric power and LNG transportation
CN112712958B (zh) 一种液氮屏蔽混合液体介质冷却的高温超导磁体
CN204010879U (zh) 一种基于传导冷却的高温超导二元电流引线
US8037695B2 (en) Fault current limiter
CN107300129A (zh) 低温燃料冷却阻燃气体保护的超导能源管道
CN104779548B (zh) 一种具有液氮冷却循环系统的封闭开关设备
US6640552B1 (en) Cryogenic superconductor cooling system
CN206849605U (zh) 一种可伸缩式充磁电流引线装置
CN204614577U (zh) 一种超导磁体多分支传导冷却结构

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant