CN114284026A - 一种金属封闭式液氮绝缘超导线路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属封闭式液氮绝缘超导线路，包括：内置有三相空心超导体的绝缘筒；安装在所述绝缘筒两端并与所述三相空心超导体连接的盆式绝缘子；所述三相空心超导体包括A相空心超导体、B相空心超导体和C相空心超导体；所述A相空心超导体、B相空心超导体和C相空心超导体相互之间、所述三相空心超导体与所述绝缘筒的筒壁之间均具有预定长度的间隙，所述间隙中充满液氮；所述A相空心超导体、B相空心超导体和C相空心超导体均包括从前至后依次同轴设置的导向段、连接法兰、波纹段和圆柱段，所述导向段与所述盆式绝缘子上对应的导电座连接，并在液氮中相对所述导电座前后移动。本发明可以有效满足三相交流输电时的绝缘要求。
Description
技术领域
本发明涉及电力设备技术领域，具体涉及一种金属封闭式液氮绝缘超导线路。
背景技术
超导体是在临界温度下具有零电阻特性的一种导体，可降低电能传输时的电阻损耗，超导体工作于77k的温度下，需要浸泡在液氮中才能呈现超导特性。由于工作环境要求严格，应用超导体进行电力传输时需要同时实现电气连接、相间绝缘、低温保持等功能，尤其是三相交流输电时，绝缘问题更加突出，需要特殊的结构以同时满足上述要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种金属封闭式液氮绝缘超导线路，以满足三相交流输电时的绝缘要求。
为解决上述技术问题，本发明提供一种金属封闭式液氮绝缘超导线路，包括：
内置有三相空心超导体的绝缘筒；
安装在所述绝缘筒两端并与所述三相空心超导体连接的盆式绝缘子；
所述三相空心超导体包括A相空心超导体、B相空心超导体和C相空心超导体；所述A相空心超导体、B相空心超导体和C相空心超导体相互之间、所述三相空心超导体与所述绝缘筒的筒壁之间均具有预定长度的间隙，所述间隙中充满液氮；
所述A相空心超导体、B相空心超导体和C相空心超导体均包括从前至后依次同轴设置的导向段、连接法兰、波纹段和圆柱段，所述导向段与所述盆式绝缘子上对应的导电座连接，并在液氮中相对所述导电座前后移动。
进一步地，所述绝热筒包括筒体和设置所述筒体两端的安装法兰，所述筒体和安装法兰均形成有用于绝热的夹层结构，所述夹层结构内填充绝热珍珠岩，并抽真空。
进一步地，所述预定长度的间隙至少为50mm。
进一步地，所述A相空心超导体、B相空心超导体和C相空心超导体均包括采用400mm的导程缠绕在所述波纹段与圆柱段上是超导带材。
进一步地，所述超导带材与所述连接法兰采用锡焊连接。
进一步地，所述波纹段在所述圆管段的端部挤压成型，所述波纹段用于提供所述三相空心超导体工作和安装时的变形补偿。
进一步地，所述导向段焊接在所述波纹段的前端，当液氮充满后，所述圆柱段出现收缩时，所述导向段在所述导电座中前后移动，以保持整个三相空心超导体稳定，不产生内应力。
进一步地，所述波纹段与圆管段采用内径为96mm，外径为100mm的304不锈钢管制成。
进一步地，所述盆式绝缘子包括A相导电座、B相导电座、C相导电座，所述A相空心超导体、B相空心超导体、C相空心超导体的导向段分别插入所述A相导电座、B相导电座、C相导电座中。
进一步地，所述超导带材是宽度为3mm，厚度为0.8mm的第二代超导带材，共有16根。
实施本发明具有如下有益效果：通过设置内部充满液氮的绝缘筒，使三相空心超导体悬浮于液氮中，无需额外支撑即可保持整体不因重力而发生明显弯曲；绝缘筒通过夹层结构实现绝热作用；各相空心超导体之间、各相空心超导体与绝缘筒的筒壁之间均保持预定长度的间隙，可保证绝缘性能；将各相空心超导体从前至后依次同轴设置导向段、连接法兰、波纹段和圆柱段，圆柱段在液氮中出现较大的收缩时，其导向段在导电座中可前后移动，以保持整个导体稳定，不产生内应力。此外，采用全金属外壳，适用于各类环境的敷设，额定电压10kV，额定电流2000A。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一种金属封闭式液氮绝缘超导线路的装配结构示意图。
图2为本发明实施例中三相空心超导体与盆式绝缘子的装配结构示意图。
图3为本发明实施例一种金属封闭式液氮绝缘超导线路的立体分解结构示意图。
图4为本发明实施例中绝热筒的剖视结构示意图。
图5为本发明实施例中三相空心超导体的端部与盆式绝缘子的装配结构示意图。
图6为本发明实施例中空心超导体的立体结构示意图。
图7为本发明实施例中空心超导体的剖视结构示意图。
图8为本发明实施例中盆式绝缘子的立体结构示意图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向和位置用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「顶部」、「底部」、「侧面」等，仅是参考附图的方向或位置。因此，使用的方向和位置用语是用以说明及理解本发明，而非对本发明保护范围的限制。
请同时参照图1-3所示，本发明实施例提供一种金属封闭式液氮绝缘超导线路，包括：
内置有三相空心超导体2的绝缘筒1；
安装在所述绝缘筒1两端并与所述三相空心超导体2连接的盆式绝缘子3；
所述三相空心超导体2包括A相空心超导体21、B相空心超导体22和C相空心超导体23；所述A相空心超导体21、B相空心超导体22和C相空心超导体23相互之间、所述三相空心超导体2与所述绝缘筒1的筒壁之间均具有预定长度的间隙，所述间隙中充满液氮；
所述A相空心超导体21、B相空心超导体22和C相空心超导体23均包括从前至后依次同轴设置的导向段214、连接法兰213、波纹段211和圆柱段212，所述导向段214与所述盆式绝缘子3上对应的导电座连接，并在液氮中相对所述导电座前后移动。
具体地，请同时参照图4-8所示，绝热筒1采用304不锈钢制成，包括筒体11和设置筒体11两端的安装法兰12，工作时内部充满温度为77k以下的液氮。筒体11和安装法兰12均形成有用于绝热的夹层结构10，夹层结构10内填充绝热珍珠岩，并抽真空，保证其绝热性能。作为一种示例，筒体11总长15m。
三相空心超导体2总质量为87kg，在液氮中总浮力为91kg，可以实现在液氮中处于悬浮状态，无需额外支撑即可保持整体不因重力而发生明显弯曲。A相空心超导体21、B相空心超导体22和C相空心超导体23相互之间、三相空心超导体2与绝缘筒1的筒壁之间均保持50mm以上的间隙，工作时间隙中充满液氮，可保证绝缘性能。
A相空心超导体21、B相空心超导体22和C相空心超导体23的结构相同，以下结合图6、图7以A相空心超导体21为例介绍其结构。A相空心超导体21包括从前至后依次同轴设置的导向段214、连接法兰213、波纹段211和圆柱段212，波纹段211和圆柱段212的外表面缠绕有超导带材210，超导带材210是宽度为3mm，厚度为0.8mm的第二代超导带材，本实施例一共有16根，每根的临界电流为200A，在77k及以下的温度呈现超导态；超导带材210采用400mm的导程缠绕在波纹段211与圆柱段212上，与连接法兰213采用锡焊连接。连接法兰213采用20mm厚紫铜板加工而成，其上有4个直径10mm的通孔，用于将连接法兰213与盆式绝缘子3的导电座连接。波纹段211与圆管段213采用内径为96mm，外径为100mm的304不锈钢管制成，波纹段211在圆管段的端部挤压成型。波纹段211的作用是提供空心超导体工作和安装时的变形补偿，防止其他部位变形。导向段214采用304不锈钢制成，焊接在波纹段211的前端。连接法兰213与导向段214、波纹段211无机械连接，可相对运动；当液氮充满后，圆柱段212会出现较大的收缩，导向段214在导电座中可前后移动，以保持整个导体稳定，不产生内应力。
盆式绝缘子3包括A相导电座31、B相导电座32、C相导电座33，A相空心超导体21、B相空心超导体22、C相空心超导体23的导向段分别插入A相导电座31、B相导电座32、C相导电座33中，再将各相空心超导体的连接法兰与各相导电座装配。
通过上述说明可知，与现有技术相比，实施本发明具有如下有益效果：通过设置内部充满液氮的绝缘筒，使三相空心超导体悬浮于液氮中，无需额外支撑即可保持整体不因重力而发生明显弯曲；绝缘筒通过夹层结构实现绝热作用；各相空心超导体之间、各相空心超导体与绝缘筒的筒壁之间均保持预定长度的间隙，可保证绝缘性能；将各相空心超导体从前至后依次同轴设置导向段、连接法兰、波纹段和圆柱段，圆柱段在液氮中出现较大的收缩时，其导向段在导电座中可前后移动，以保持整个导体稳定，不产生内应力。此外，采用全金属外壳，适用于各类环境的敷设，额定电压10kV，额定电流2000A。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明的权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种金属封闭式液氮绝缘超导线路，其特征在于，包括：
内置有三相空心超导体的绝缘筒；
安装在所述绝缘筒两端并与所述三相空心超导体连接的盆式绝缘子；
所述三相空心超导体包括A相空心超导体、B相空心超导体和C相空心超导体；所述A相空心超导体、B相空心超导体和C相空心超导体相互之间、所述三相空心超导体与所述绝缘筒的筒壁之间均具有预定长度的间隙，所述间隙中充满液氮；
所述A相空心超导体、B相空心超导体和C相空心超导体均包括从前至后依次同轴设置的导向段、连接法兰、波纹段和圆柱段，所述导向段与所述盆式绝缘子上对应的导电座连接，并在液氮中相对所述导电座前后移动。
2.根据权利要求1所述的金属封闭式液氮绝缘超导线路，其特征在于，所述绝热筒包括筒体和设置所述筒体两端的安装法兰，所述筒体和安装法兰均形成有用于绝热的夹层结构，所述夹层结构内填充绝热珍珠岩，并抽真空。
3.根据权利要求1所述的金属封闭式液氮绝缘超导线路，其特征在于，所述预定长度的间隙至少为50mm。
4.根据权利要求1所述的金属封闭式液氮绝缘超导线路，其特征在于，所述A相空心超导体、B相空心超导体和C相空心超导体均包括采用400mm的导程缠绕在所述波纹段与圆柱段上是超导带材。
5.根据权利要求4所述的金属封闭式液氮绝缘超导线路，其特征在于，所述超导带材与所述连接法兰采用锡焊连接。
6.根据权利要求1所述的金属封闭式液氮绝缘超导线路，其特征在于，所述波纹段在所述圆管段的端部挤压成型，所述波纹段用于提供所述三相空心超导体工作和安装时的变形补偿。
7.根据权利要求6所述的金属封闭式液氮绝缘超导线路，其特征在于，所述导向段焊接在所述波纹段的前端，当液氮充满后，所述圆柱段出现收缩时，所述导向段在所述导电座中前后移动，以保持整个三相空心超导体稳定，不产生内应力。
8.根据权利要求1所述的金属封闭式液氮绝缘超导线路，其特征在于，所述波纹段与圆管段采用内径为96mm，外径为100mm的304不锈钢管制成。
9.根据权利要求1所述的金属封闭式液氮绝缘超导线路，其特征在于，所述盆式绝缘子包括A相导电座、B相导电座、C相导电座，所述A相空心超导体、B相空心超导体、C相空心超导体的导向段分别插入所述A相导电座、B相导电座、C相导电座中。
10.根据权利要求4所述的金属封闭式液氮绝缘超导线路，其特征在于，所述超导带材是宽度为3mm，厚度为0.8mm的第二代超导带材，共有16根。
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