CN114496461A - 一种具有复合型高温超导电流引线的高温超导组件 - Google Patents

一种具有复合型高温超导电流引线的高温超导组件 Download PDF

Info

Publication number
CN114496461A
CN114496461A CN202210392239.2A CN202210392239A CN114496461A CN 114496461 A CN114496461 A CN 114496461A CN 202210392239 A CN202210392239 A CN 202210392239A CN 114496461 A CN114496461 A CN 114496461A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature superconducting
current lead
copper head
superconducting
end copper
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
CN202210392239.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114496461B (zh
Inventor
刘承连
郑金星
董育军
韩全
陆坤
刘华军
张柯
经凯明
冉庆翔
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.)
Hefei Institutes of Physical Science of CAS
Original Assignee
Hefei Institutes of Physical Science of CAS
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 Hefei Institutes of Physical Science of CAS filed Critical Hefei Institutes of Physical Science of CAS
Priority to CN202210392239.2A priority Critical patent/CN114496461B/zh
Publication of CN114496461A publication Critical patent/CN114496461A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114496461B publication Critical patent/CN114496461B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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)

Abstract

本发明公开了一种具有复合型高温超导电流引线的高温超导组件，主要由Bi‑2223/Ag和ReBCO两种带材复合焊接于不锈钢分流器和两端铜头的槽中构成。本发明不仅增加了高温超导段温度裕度、保证了电流引线的失超安全运行时间、降低了冷端热负荷，并且与传统的Bi‑2223/AgAu高温超导电流引线相比大幅度降低了制造成本。该发明已成功通过了1000A电流引线高温超导组件的测试。实验结果表明，其结构牢靠，高温超导段温度梯度分布均匀，失冷安全时间大于10分钟，失超安全运行时间大于25秒，冷端漏热小于0.2W，高温超导接头电阻小于23nΩ，若应用于万安级电流引线中，接头电阻可小于3nΩ。

Description

一种具有复合型高温超导电流引线的高温超导组件
技术领域
本发明涉及大型热核聚变装置或其它大型电磁装置的超导磁体的供电馈线领域，具体为一种具有复合型高温超导电流引线的高温超导组件。
背景技术
高温超导电流引线是连接室温电源与低温超导磁体，从室温过渡到液氦温区的电连接装置。对于超导磁体，常规的电流引线是向低温系统漏热的主要热源。而电流引线是超导装置中的关键部件之一，它对于超导磁体的稳定工作以及低温系统的成本，具有重要意义。追求安全稳定性和最小漏热一直是电流引线设计的首要目标。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有复合型高温超导电流引线的高温超导组件，其结构模块化、低漏热、成本低、载流能力强、安全性高。为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种具有复合型高温超导电流引线的高温超导组件，其可由多个单根高温超导组件并联而成；所述单根高温超导组件包括不锈钢分流器、冷端铜头、热端铜头和复合型超导叠；所述不锈钢管分流器的两端分别与所述热端铜头和冷端铜头真空钎焊；所述不锈钢分流器、热端铜头和冷端铜头上设有焊接凹槽；所述复合型超导叠采用Bi-2223/Ag带材和ReBCO超导带材，两种带材通过所述锡焊料连接在一起，再通过一层锡焊料一层带材的模式焊接在所述不锈钢分流器、热端铜头和冷端铜头的焊接凹槽内；所述不锈钢分流器总成由多个不锈钢分流器并联围绕组成。
进一步地，所述冷端铜头设置有多个台阶式接头，用于将所述ReBCO超导带材的超导面与冷端铜头焊接。
进一步地，还包括5K路冷源管路和50K路冷源管路，焊接有所述50K路冷源管路的所述热端铜头、不锈钢分流器和焊接有所述5K路冷源管路的冷端铜头真空钎焊成整体。
进一步地，所述Bi-2223/Ag带材焊接在所述热端铜头上，所述ReBCO超导带材焊接在所述冷端铜头上。
有益效果：
（1）本发明采用的Bi-2223/Ag和ReBCO等高温超导材料在超导状态下电阻为零，不会产生焦耳热，并且其热导率与不锈钢相当，其传导漏热也大大降低，而且以Bi-2223/Ag以及ReBCO为原材料的二代高温超导引线在一些性能方面更加优异，且价格较为便宜，既可填补在国内外的相关研究空白，同时有助于进一步提升电流引线的性能，并节约成本。由于其在液氮温区具有零电阻率和低热导率特点，高温超导电流引线能够减少低温系统约一半的冷量消耗，进而有效降低低温系统的建设投资和运行费用。
（2）本发明结合Bi-2223/Ag与ReBCO这两种带材的性能优势，热端采用Bi-2223/Ag带材，冷端采用ReBCO带材，两种带材在分流器上进行复合焊接，这样既增加高温超导段温度裕度、延长了电流引线热端失超安全运行时间，还降低了冷端漏热，而且相对比Bi-2223/AgAu电流引线而言，在成本上得到了大幅度下降。
（3）本发明的高温超导组件可根据设计容量由多个单根高温超导组件并联而成，使得结构模块化，工艺简单且安装方便。
（4）本发明降低了材料成本，并能够在失超情况下起到很好的分流和延缓温升的作用，保证高温超导组件的安全运行。
附图说明
图1为本发明的具有复合型电流引线的单根高温超导组件结构示意图；
图2为本发明的具有复合型电流引线的单根高温超导组件截面示意图；
图3为本发明的具有复合型电流引线的复合型超导叠焊接示意图；
图4为本发明的具有复合型电流引线的高温超导组件截面示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1-4所示，本发明的具有复合型高温超导电流引线的高温超导组件包括热端铜头1、不锈钢分流器2、冷端铜头3、焊接凹槽4、台阶式接头5、5K路冷源管路6、50K路冷源管路7、ReBCO超导带材8、锡焊料9、Bi-2223/Ag带材10、复合型超导叠11以及不锈钢分流器总成12。
如图1、图4所示，本发明的高温超导组件可由多个单根高温超导组件并联而成。所述单根高温超导组件包括不锈钢分流器2、复合型超导叠11、热端铜头1和冷端铜头3。不锈钢分流器总成12由多个不锈钢分流器2并联围绕组成。其目的是模块化设计，方便安装。
如图1、图2所示，所述的单根高温超导组件的不锈钢分流器2的两端分别与所述热端铜头1和冷端铜头3真空钎焊。所述冷端铜头3设置有多个台阶式接头5，用于将所述ReBCO超导带材8的超导面与冷端铜头3焊接，确保低温端的接头电阻，降低冷端热负荷。焊接有50K路冷源管路7的所述热端铜头1、不锈钢分流器2和焊接有5K路冷源管路6的冷端铜头3真空钎焊成整体。
如图3、图4所示，所述复合型超导叠11采用Bi-2223/Ag带材10和ReBCO超导带材8，两种带材通过所述锡焊料9连接在一起，再通过一层锡焊料9一层带材的模式焊接在所述不锈钢分流器2和两端的热端铜头1、冷端铜头3的焊接凹槽4内，并且所述Bi-2223/Ag带材10焊接在热端铜头1上，所述ReBCO带材8焊接在冷端铜头3上，用于延长引线高温超导段的失超安全运行时间，还能够降低电流引线的制造费用。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种具有复合型高温超导电流引线的高温超导组件，其特征在于：所述高温超导组件由多个单根高温超导组件并联而成；所述单根高温超导组件包括不锈钢分流器（2）、冷端铜头（3）、热端铜头（1）和复合型超导叠（11）；所述不锈钢分流器（2）的两端分别与所述热端铜头（1）和冷端铜头（3）真空钎焊；所述不锈钢分流器（2）、热端铜头（1）和冷端铜头（3）上设有焊接凹槽（4）；所述复合型超导叠（11）采用Bi-2223/Ag带材（10）和ReBCO超导带材（8），两种带材的一端通过所述锡焊料（9）连接在一起，再通过一层锡焊料（9）一层带材的模式焊接在所述不锈钢分流器（2）、热端铜头（1）和冷端铜头（3）的焊接凹槽（4）内；所述不锈钢分流器总成（12）由多个不锈钢分流器（2）并联围绕组成。
2.根据权利要求1所述的具有复合型高温超导电流引线的高温超导组件，其特征在于：所述冷端铜头（3）设置有多个台阶式接头（5），用于将所述ReBCO超导带材（8）的超导面与冷端铜头（3）焊接。
3.根据权利要求1所述的具有复合型高温超导电流引线的高温超导组件，其特征在于：还包括5K路冷源管路（6）和50K路冷源管路（7），焊接有所述50K路冷源管路（7）的所述热端铜头（1）、不锈钢分流器（2）和焊接有所述5K路冷源管路（6）的冷端铜头（3）真空钎焊成整体。
4.根据权利要求1所述的具有复合型高温超导电流引线的高温超导组件，其特征在于：所述Bi-2223/Ag带材（10）焊接在所述热端铜头（1）上，所述ReBCO超导带材（8）焊接在所述冷端铜头（3）上。
CN202210392239.2A 2022-04-15 2022-04-15 一种具有复合型高温超导电流引线的高温超导组件 Active CN114496461B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210392239.2A CN114496461B (zh) 2022-04-15 2022-04-15 一种具有复合型高温超导电流引线的高温超导组件

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210392239.2A CN114496461B (zh) 2022-04-15 2022-04-15 一种具有复合型高温超导电流引线的高温超导组件

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114496461A true CN114496461A (zh) 2022-05-13
CN114496461B CN114496461B (zh) 2022-07-05

Family

ID=81489067

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210392239.2A Active CN114496461B (zh) 2022-04-15 2022-04-15 一种具有复合型高温超导电流引线的高温超导组件

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114496461B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115547612A (zh) * 2022-11-30 2022-12-30 中国科学院合肥物质科学研究院 一种kA级载流的超导绝缘电极装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120208702A1 (en) * 2011-02-10 2012-08-16 Kraemer Simon Composite with coated conductor
CN103956719A (zh) * 2014-03-26 2014-07-30 中国科学院电工研究所 一种多柱组合式超导阻感型限流器
CN106450992A (zh) * 2016-09-19 2017-02-22 中国科学院合肥物质科学研究院 一种液氮传导冷却型高温超导电流引线结构
CN109215931A (zh) * 2018-09-19 2019-01-15 中国科学院合肥物质科学研究院 一种用于万安级电流引线的低温超导段结构
CN109273191A (zh) * 2018-09-26 2019-01-25 中国科学院合肥物质科学研究院 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

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120208702A1 (en) * 2011-02-10 2012-08-16 Kraemer Simon Composite with coated conductor
CN103956719A (zh) * 2014-03-26 2014-07-30 中国科学院电工研究所 一种多柱组合式超导阻感型限流器
CN106450992A (zh) * 2016-09-19 2017-02-22 中国科学院合肥物质科学研究院 一种液氮传导冷却型高温超导电流引线结构
CN109215931A (zh) * 2018-09-19 2019-01-15 中国科学院合肥物质科学研究院 一种用于万安级电流引线的低温超导段结构
CN109273191A (zh) * 2018-09-26 2019-01-25 中国科学院合肥物质科学研究院 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

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘承连等: "液氮传导冷却型高温超导电流引线研制", 《低温工程》 *
王银顺: "基于第二代高温超导带材的高载流超导导体研究进展", 《电工电能新技术》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115547612A (zh) * 2022-11-30 2022-12-30 中国科学院合肥物质科学研究院 一种kA级载流的超导绝缘电极装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN114496461B (zh) 2022-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109273191B (zh) 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
CN106450992B (zh) 一种液氮传导冷却型高温超导电流引线结构
CN1873847B (zh) 高温超导大电流引线冷端与超导传输线低电阻接头
CN109215931B (zh) 一种用于万安级电流引线的低温超导段结构
CN114496461B (zh) 一种具有复合型高温超导电流引线的高温超导组件
CN107068324A (zh) 6kA高温超导电流引线
CN104051120A (zh) 一种基于传导冷却的高温超导二元电流引线
CN204010879U (zh) 一种基于传导冷却的高温超导二元电流引线
US3619479A (en) Electrical conductor of electrically normal conducting metal and superconducting material
CN103258615B (zh) 一种与高温超导叠直接搭接的迫流冷却低温段
Bauer et al. Test of a 10 kA HTS current lead for ITER
Ding et al. Development of ITER HTS current lead at ASIPP
CN104134921B (zh) 一种冷绝缘高温超导电缆导体端部连接方法
CN114068134B (zh) 超高场无液氦磁体高温超导励磁电极及磁体
CN109285647B (zh) 一种用于大电流高温超导电流引线的液氦浸泡式低温超导组件
Zhang et al. Experimental research of a 10 kA HTS current lead using YBCO tapes
CN102117691A (zh) 超导磁体的电流引线系统
CN114649114B (zh) 一种制冷机直冷型高温超导电流引线结构
Zhou et al. Design and development of 16-kA HTS current lead for HMFL 45-T magnet
CN110994534B (zh) 一种基于蒸发冷却的多段式电流引线
CN204695900U (zh) 一种超导变压器用电流引线结构
CN108573789B (zh) 一种高温超导电流引线的固定装置
CN203799777U (zh) 一种传导冷却方式下的二元电流引线结构
Dong et al. Structure, design, and test of 13 kA HTS current lead
Zhou et al. R&D on 52-kA HTS current lead at ASIPP

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