RU156793U1

RU156793U1 - Устройство для подключения криостатированного высоковольтного аппарата к электрической сети

Info

Publication number: RU156793U1
Application number: RU2015114913/15U
Authority: RU
Inventors: Алексей Арнольдович Филиппов; Виктор Анатольевич Туркот; Максим Иванович Заморников
Original assignee: Открытое акционерное общество "Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы"
Priority date: 2015-04-21
Filing date: 2015-04-21
Publication date: 2015-11-20

Abstract

1. Устройство для подключения высоковольтного сверхпроводникового аппарата, размещенного в криостате с жидким азотом, содержащее два вертикальных токопровода, которые выполнены в виде коаксиально расположенных внешнего и выступающего из него внутреннего токопроводов, погруженных нижней частью в жидкий азот криостата и разделенных газообразным азотом, при этом введены первый оребренный изолятор, отделяющий выступающую часть внутреннего токопровода от внешнего токопровода, и второй оребренный изолятор, отделяющий крышку криостата от внешнего токопровода.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в верхней части криостата установлен диэлектрический тепловой экран, охватывающий внешний токопровод.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к области сверхпроводниковой силовой электротехники и может быть применено, в частности, для подключения к электрической сети высоковольтного сверхпроводникового ограничителя тока короткого замыкания, размещенного в криостате с жидким азотом.

Известно устройство (Патент JP 2009268340 А, МПК H01R 4/68, H02G 15/34, опубликован 12.11.2009) подключения электрического сверхпроводникового аппарата к источнику электроэнергии, в котором подключение производится изолированными проводниками через диэлектрическую крышку криостата.

Данное устройство не обеспечивает электрической прочности, достаточной для аппаратов высокого напряжения.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является решение (Патент US 2008119077 А1, МПК H01R 13/53, H02G 15/34, опубликован 22.05.2008), в котором устройство подачи электроэнергии для высоковольтного сверхпроводникового аппарата, расположенного в криостате с жидким азотом, содержит два раздельных токопровода, изолированных от криостата и друг от друга. Токопроводы прототипа имеют твердую изоляцию. Для обеспечения электрической прочности верхние концы вводов, в которых расположены токопроводы, разведены на большое расстояние.

Недостаток прототипа состоит в том, что в его конструкции обеспечение электрической прочности требует существенного увеличения габаритов устройства, а увеличение габаритов, в свою очередь, увеличивает суммарную теплопередачу в криостат.

Раскрытие существа полезной модели

Предлагаемая конструкция обеспечивает технический результат, состоящий в уменьшении габаритов устройства, требуемых для обеспечения электрической прочности, и как следствие, уменьшение теплопередачи из внешней среды в криостатируемый высоковольтный аппарат.

Предметом полезной модели является устройство для подключения высоковольтного сверхпроводникового аппарата, размещенного в криостате с жидким азотом, содержащее два вертикальных токопровода, которые выполнены в виде коаксиально расположенных внешнего и выступающего из него внутреннего токопроводов, погруженных нижней частью в жидкий азот криостата и разделенных газообразным азотом, при этом введены первый оребренный изолятор, отделяющий выступающую часть внутреннего токопровода от внешнего токопровода, и второй оребренный изолятор, отделяющий крышку криостата от внешнего токопровода.

В отличие от прототипа токопроводы выполнены в виде коаксиально расположенных внешнего и выступающего из него внутреннего токопроводов, погруженных нижней частью в жидкий азот криостата и разделенных газообразным азотом, и введены первый оребренный изолятор, отделяющий выступающую часть внутреннего токопровода от внешнего токопровода, и второй оребренный изолятор, отделяющий крышку криостата от внешнего токопровода.

Полезная модель имеет развитие, состоящее в том, что в верхней части криостата установлен диэлектрический тепловой экран, охватывающий внешний токопровод.

Это позволяет повысить температуру диэлектрической крышки криостата для исключения обмерзания ее внешней поверхности, снижающего электрическую прочность изоляции.

Конструкция предложенного устройства поясняется чертежом.

На чертеже показаны:

1 - высоковольтный сверхпроводниковый аппарат, например ограничитель тока короткого замыкания;

2 - криостат;

3 -внутренний токопровод;

4 - внешний токопровод;

5 - первый оребренный изолятор;

6 - второй оребренный изолятор;

7 -крышка криостата;

8 - диэлектрический тепловой экран.

Токопроводы 3 и 4 расположены коаксиально. Токопровод 3 выступает из токопровода 4. Верхние концы токопроводов 3 и 4 имеют клеммы для подключения к электрической сети. Нижние концы токопроводов 3 и 4 подключены к аппарату 1, который погружен в жидкий азот, заполняющий криостат 2. Пары азота в полости токопровода 4 служат газообразной изоляцией между токопроводами 3 и 4. Изолятор 5 электрически отделяет выступающую часть токопровода 3 от токопровода 4. Изолятор 6 электрически отделяет крышку 7 от токопровода 4.

В верхней части криостата 2 установлен диэлектрический тепловой экран 8, охватывающий токопровод 4.

Устройство работает следующим образом на примере использования в качестве аппарата 1 сверхпроводникового ограничителя тока (СОТ) короткого замыкания.

В рабочем режиме (при рабочих токах через аппарат 1) СОТ находится в сверхпроводящем состоянии и между коаксиально расположенными токопроводами 3 и 4 напряжение отсутствует. При протекании тока короткого замыкания через СОТ он выходит из сверхпроводящего состояния и между токопроводами 3 и 4 возникает высокое напряжение. При этом электрическая прочность промежутка между токопроводами 3 и 4 обеспечивается газовой изоляцией, образованной испарениями жидкого азота, и изолятором 5. Электрическая прочность промежутка между токопроводом 4 и криостатом 2 с крышкой 7 обеспечивается изолятором 6.

Диэлектрический тепловой экран 8 уменьшает приток тепла через токопроводы 3 и 4 в криостат и повышает температуру его крышки 7, предотвращая ее обмерзание, снижающее электрическую прочность.

Коаксиальное расположенние токопроводов 3 и 4, электрически разделенных газовой изоляцией в виде паров азота, использование изолятора 5, отделяющего выступающую часть токопровода 3 от токопровода 4, изолятора 6, отделяющего крышку 7 криостата 2 от токопровода 4, обеспечивает компактность конструкции устройства при выполнении требований к электрической прочности, и как следствие, уменьшение теплопередачи из внешней среды в криостатируемый высоковольтный аппарат 1.

Введение теплового экрана 8 дополнительно повышает электрическую прочность конструкции.

Claims

1. Устройство для подключения высоковольтного сверхпроводникового аппарата, размещенного в криостате с жидким азотом, содержащее два вертикальных токопровода, которые выполнены в виде коаксиально расположенных внешнего и выступающего из него внутреннего токопроводов, погруженных нижней частью в жидкий азот криостата и разделенных газообразным азотом, при этом введены первый оребренный изолятор, отделяющий выступающую часть внутреннего токопровода от внешнего токопровода, и второй оребренный изолятор, отделяющий крышку криостата от внешнего токопровода.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в верхней части криостата установлен диэлектрический тепловой экран, охватывающий внешний токопровод.