CN209860161U - 一种卧式三相同轴超导电缆终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种卧式三相同轴超导电缆终端，包括：卧式低温容器主体；设置在卧式低温容器主体一端、用于连接超导电缆的超导电缆本体接口；设置在卧式低温容器主体另一端的末端封头；竖直朝上设置在卧式低温容器主体上的三相引出接口和屏蔽层与信号线引出接口；沿卧式低温容器主体周向设置且靠近末端封头的低温制冷工质流入流出接口；设置在卧式低温容器主体底部、用于可移动地支撑卧式低温容器主体的支撑结构；与三相引出接口连接的高压出线套管；安装于所述高压出线套管的中心的电流引线，所述电流引线一端与超导电缆相连，另一端与电网相连，用于传输电流。本实用新型采用整体卧式结构，降低终端热负荷，提高终端可靠性，实现终端的紧凑化。

Description

一种卧式三相同轴超导电缆终端

技术领域

本实用新型涉及电力线缆技术领域，尤其涉及一种卧式三相同轴超导电缆终端。

背景技术

高温超导电缆具有线路损耗低、传输容量大、走廊占地小等优点，可以良好地解决电力能源需求持续增长、节能减排、城市输配电走廊饱和扩容等问题，在发电厂、变电站和城市中心配电等大容量输电方面将具有广阔的应用前景。

交流高温超导电缆目前有三相分立式、三芯式、三相同轴式等多种构型。其中，三相同轴式以其结构紧凑、节省带材用量、对外无电磁辐射等特点，有望成为交流超导电缆发展的主流方向。三相同轴式高温超导电缆的基本结构是将三相超导体以同轴的方式绕在同一个柔性骨架上，相间绕制绝缘层、半导电层等功能层。

由于目前电网主体网架仍采用常规技术，高温超导电缆与电网的接口通过电缆终端实现。高温超导电缆终端是液氮温区低温向常温的过渡，是超导向常导的过渡，是超导电缆本体记熟电场向发散电场的过渡。三相同轴式超导电缆终端由于要实现三相导体和屏蔽层以及信号的引出，内部电磁关系错综，结构复杂。

为便于高温超导电缆三相超导体与出线套管的电流引线的连接，工程上常采用的方法主要有两种：一是将终端制作为分体结构，如美国专利US20040211586A所公示的那样。另一种是在终端低温容器的侧面设置操作孔，如美国专利US20080119362A1所公示的那样。分体结构能够保持终端外形的紧凑，但是由于需要现场组装和密封，技术难度可控性差并且会提高终端的热负荷。设置操作孔相比分体结构，引入的热负荷小、可控性较好，但是考虑到操作孔的活动空间必须大于一定尺度，终端容器的尺寸必须相应增大，这种情况在电压等级小于35 kV的终端中尤其明显。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种卧式三相同轴超导电缆终端，以降低终端热负荷，提高终端可靠性，实现终端的紧凑化。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种卧式三相同轴超导电缆终端，包括：

卧式低温容器主体；

设置在所述卧式低温容器主体一端、用于连接超导电缆的超导电缆本体接口；

设置在所述卧式低温容器主体另一端的末端封头；

竖直朝上设置在所述卧式低温容器主体上的三相引出接口和屏蔽层与信号线引出接口；

沿所述卧式低温容器主体周向设置且靠近所述末端封头的低温制冷工质流入流出接口；

设置在所述卧式低温容器主体底部、用于可移动地支撑所述卧式低温容器主体的支撑结构；

与所述三相引出接口连接的高压出线套管；

安装于所述高压出线套管的中心的电流引线，所述电流引线一端与超导电缆相连，另一端与电网相连，用于传输电流。

进一步地，所述卧式低温容器主体从外至内为双层结构，包括一夹层和内层，所述夹层为真空环境并缠绕有超级绝热材料。

进一步地，所述超导电缆本体接口自所述卧式低温容器主体一端水平伸出，通过法兰与超导电缆的低温杜瓦管相连。

进一步地，所述末端封头采用法兰与所述卧式低温容器主体密封相连，或者与所述卧式低温容器主体焊接成为一个整体。

进一步地，所述三相引出接口是在所述卧式低温容器主体上经三通竖直向上的开孔，开孔末端预留法兰结构，用于与高压出线套管连接。

进一步地，所述三相引出接口采用部分波纹伸缩结构。

进一步地，所述三相引出接口的颈部经与高压出线套管法兰连接后伸出的长度约为10cm-20cm。

进一步地，所述低温制冷工质流入流出接口位于所述卧式低温容器主体靠近所述末端封头的末端，用于引入引出制冷工质。

进一步地，所述支撑结构包括可移动万向轮，用于在所述卧式低温容器主体冷却过程收缩时自动位移。

进一步地，所述高压出线套管是干式电容屏套管，一端浸泡于液氮制冷工质中，另一端处于常温环境中。

本实用新型实施例的有益效果在于：充分利用三相同轴超导电缆终端的结构特点，采用整体卧式结构，无分立部件；通过改变高压出线单元的装配方式，无需额外设置操作孔，从而降低终端热负荷，提高终端可靠性，实现终端的紧凑化。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例一种卧式三相同轴超导电缆终端的结构示意图。

图2为本实用新型实施例一种卧式三相同轴超导电缆终端的另一结构示意图。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本实用新型可以用以实施的特定实施例。本实用新型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实用新型，而非对本实用新型保护范围的限制。

请同时参照图1所示，本实用新型实施例提供一种卧式三相同轴超导电缆终端，包括：

卧式低温容器主体1；

设置在所述卧式低温容器主体1一端、用于连接超导电缆的超导电缆本体接口2；

设置在所述卧式低温容器主体1另一端的末端封头3；

竖直朝上设置在所述卧式低温容器主体1上的三相引出接口4和屏蔽层与信号线引出接口5；

沿所述卧式低温容器主体1周向设置且靠近所述末端封头3的低温制冷工质流入流出接口6；

设置在所述卧式低温容器主体1底部、用于可移动地支撑所述卧式低温容器主体1的支撑结构7；

与所述三相引出接口4连接的高压出线套管8；

安装于所述高压出线套管8的中心的电流引线9，所述电流引线9一端与超导电缆相连，另一端与电网相连，用于传输电流。

具体地，卧式低温容器主体1采用304L不锈钢制成，从外至内为双层结构，包括一夹层和内层，夹层为真空环境并缠绕有超级绝热材料，以实现良好的隔热效果。卧式低温容器主体1一端与超导电缆相连，一端密封。

超导电缆本体接口2为自卧式低温容器主体1一端水平伸出结构，通过法兰与超导电缆的低温杜瓦管（未图示）相连，超导电缆的通电导体从该接口2深入到卧式低温容器主体1的内层。

末端封头3可以采用法兰与卧式低温容器主体1密封相连，也可以与卧式低温容器主体1焊接成为一个整体。

三相引出接口4是在卧式低温容器主体1上经三通竖直向上的开孔，开孔末端预留法兰结构，用于与高压出线套管8连接。为了应对低温下的材料收缩，三相引出接口4采用部分波纹伸缩结构。三相引出接口4的颈部经与高压出线套管8法兰配合调整后伸出较少，长度约为10 cm-20 cm，视电压等级不同而不同。屏蔽层和信号线引出接口5的结构和功能与三相引出接口4类似。

低温制冷工质流入流出接口6位于卧式低温容器主体1靠近末端封头3的末端，用于引入引出制冷工质，开孔方向可根据制冷系统的要求和紧凑型的要求沿卧式低温容器主体1周向任意排列，只需满足强度要求即可。

可移动支撑7是卧式低温容器主体1的支撑结构，包括可移动万向轮，用于在卧式低温容器主体1冷却过程收缩时自动位移，避免产生热应力。

如图2所示，本实施例中，由高压出线套管8和电流引线9构成高压出线单元，其中，高压出线套管8是采用G10为主体材料制成的干式电容屏套管，一端浸泡于液氮制冷工质中，另一端处于常温环境中。高压出线单元通过电容结构实现接口法兰等处的电场均化。

电流引线9采用铜、铝等一元金属或超导-金属二元材料等组成，安装于高压出线套管8的中心，一端与超导电缆相连，另一端与电网相连，用于传输电流。由于电流引线9同时存在热传导和电发热，是系统的主要热负荷源，其截面长度一般经优化得到。

三相引出接口4经法兰与高压出线套管8相连，电流引线9位于高压出线套管8的中心，并与高压出线套管8之间实现密封。在电压等级较低的情况，如35 kV及以下，高压出线套管8的长度一般较短，通过优化高压出线套管8处的法兰与三相引出接口4的连接相对位置，可以令三相引出接口4相对终端探出较低的距离，从而可以同时兼做操作孔。

屏蔽层与信号线接口5由于并无高压引出，可以采用简单的航空插头等结构并密封实现。

结合图1和图2，所述的紧凑型卧式三相同轴超导电缆终端采用一体式卧式结构，无分立部件，无侧面操作孔。电流引线与超导电缆的连接经三相引出接口4完成，实施的一种方法为：超导电缆各相超导体预制与软铜线连接后装入低温容器中，操作人员自三相引出接口4采用工具将软铜线拉起至接口边缘处，将软铜线与电流引线9下端连接，而后将连接软铜线的电流引线9与三相引出接口4中心对齐，装入高压出线套管8，并将高压出线套管8和电流引线9固定、密封。

通过上述说明可知，本实用新型实施例的有益效果在于，充分利用三相同轴超导电缆终端的结构特点，采用整体卧式结构，无分立部件；通过改变高压出线单元的装配方式，无需额外设置操作孔，从而降低终端热负荷，提高终端可靠性，实现终端的紧凑化。

以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种卧式三相同轴超导电缆终端，其特征在于，包括：

卧式低温容器主体；

设置在所述卧式低温容器主体一端、用于连接超导电缆的超导电缆本体接口；

设置在所述卧式低温容器主体另一端的末端封头；

竖直朝上设置在所述卧式低温容器主体上的三相引出接口和屏蔽层与信号线引出接口；

沿所述卧式低温容器主体周向设置且靠近所述末端封头的低温制冷工质流入流出接口；

设置在所述卧式低温容器主体底部、用于可移动地支撑所述卧式低温容器主体的支撑结构；

与所述三相引出接口连接的高压出线套管；

安装于所述高压出线套管的中心的电流引线，所述电流引线一端与超导电缆相连，另一端与电网相连，用于传输电流。

2.根据权利要求1所述的卧式三相同轴超导电缆终端，其特征在于，所述卧式低温容器主体从外至内为双层结构，包括一夹层和内层，所述夹层为真空环境并缠绕有超级绝热材料。

3.根据权利要求1所述的卧式三相同轴超导电缆终端，其特征在于，所述超导电缆本体接口自所述卧式低温容器主体一端水平伸出，通过法兰与超导电缆的低温杜瓦管相连。

4.根据权利要求1所述的卧式三相同轴超导电缆终端，其特征在于，所述末端封头采用法兰与所述卧式低温容器主体密封相连，或者与所述卧式低温容器主体焊接成为一个整体。

5.根据权利要求1所述的卧式三相同轴超导电缆终端，其特征在于，所述三相引出接口是在所述卧式低温容器主体上经三通竖直向上的开孔，开孔末端预留法兰结构，用于与所述高压出线套管连接。

6.根据权利要求5所述的卧式三相同轴超导电缆终端，其特征在于，所述三相引出接口采用部分波纹伸缩结构。

7.根据权利要求5所述的卧式三相同轴超导电缆终端，其特征在于，所述三相引出接口的颈部经与高压出线套管法兰连接后伸出的长度为10cm-20cm。

8.根据权利要求1所述的卧式三相同轴超导电缆终端，其特征在于，所述低温制冷工质流入流出接口位于所述卧式低温容器主体靠近所述末端封头的末端，用于引入引出制冷工质。

9.根据权利要求1所述的卧式三相同轴超导电缆终端，其特征在于，所述支撑结构包括可移动万向轮，用于在所述卧式低温容器主体冷却过程收缩时自动位移。

10.根据权利要求1所述的卧式三相同轴超导电缆终端，其特征在于，所述高压出线套管是干式电容屏套管，一端浸泡于液氮制冷工质中，另一端处于常温环境中。