CN100495844C - 高温超导电力电缆终端 - Google Patents

Abstract

一种高温超导电力电缆终端，包括终端内部件[1]、终端保温套[2]、绝缘层[3]和接线端子[4]；终端内部件[1]、终端保温套[2]和绝缘层[3]从内向外依次同轴放置。终端内部件[1]由液氮输送管道[5]、电流引线[6]、软连接线[9]、测量线管[7]、终端内腔[8]以及它们之间的密封接口[11，12，13]组成。电流引线[6]与终端内腔[8]轴向连接，液氮输送管道[5]位于电流引线[6]的中心轴线上，从电流引线[6]内部一直插入到终端内腔[9]。软连接线[9]放置在终端内腔[8]之中，测量线管[7]位于电流引线[6]的外侧；终端内部件[1]的右端与超导电力电缆的容器[10]端部相接。保温套[2]中套装的内外两层不锈钢管[17]和[16]之间放置超级绝热材料[18]并抽真空。

Description

高温超导电力电缆终端

技术领域

本发明涉及高温超导电缆，特别涉及一种高温超导电力电缆终端。

背景技术

采用高温超导电力电缆可以实现低损耗、大容量输电，大大降低运行费用，应用前景非常看好。各技术先进的国家都在竟相开展相关的研究开发工作，其中，高温超导电力电缆的终端是研究开发的关键技术之一。

高温超导电力电缆终端(下文简称终端)是超导电缆的两个端头部件。其主要作用是实现大电流的引入和输出，低温冷却液体的输入和输出、各种电测量信号在低温下的引出。因此，要求电缆终端满足以下条件：

1、终端要实现超导电缆从低温到常温的温度过渡，要引出大电流，引出各种电测量信号，并且电缆的冷却剂也要从终端上进出。

2、终端的漏热要小，使之能节省运行成本。

3、终端体积要小，外形与容器配合要方便绝缘加工，它与电缆容器要采用活连接，方便电缆的运输和装配。

4、要能补偿电缆冷却时长度改变时对电缆运行性能的影响。

常规电缆终端已有成熟产品，但超导电缆终端由于引进低温液氮使困难大大增加，特别是终端中的液氮损耗往往是电缆运行费用中的主要部分。只有使超导电力电缆终端损耗很小，才能降低电缆运行成本，才有可能体现出超导电缆的优越性。终端的主要作用是解决高温超导电缆的大电流要从液氮温度下引出到常温端子上，低温液氮从外部进入终端内部去冷却超导电缆，超导电缆的各种电信号从终端上接出等。这些进出都是从液氮温度过渡到常温，必然会带来一些液氮损耗。

目前高温超导电缆在世界各国都还处于研究阶段，与之配套的终端还没有成熟技术。现有的常规电缆终端内部输送不了低温液体，也不能保温，它根本不能适用于高温超导电缆的要求。因此需要开发新型终端来满足高温超导电缆的工作的需要。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种低损耗输入液氮、引出大电流和电测量信号的高温超导电力电缆用的终端。

本发明终端由终端内部件、终端保温套、接线端子和绝缘层组成。终端内部件、终端保温套和绝缘层从内向外依次同轴放置，终端内部件位于它的中心轴线上，其次是保温套，最外层是绝缘层。接线端子固定在终端内部件的外端头上。

终端内部件的作用是输出大电流、接出电测量信号和输入冷却超导电缆的液氮等功能。终端保温套的作用是阻遏环境温度传递到终端内的超导电缆上，实现低损耗运行要求。接线端子用螺钉固定在终端内部件的电流引线的外端头，用来与配电线路相接。最外面的绝缘层是在所有部件安装完成后再按常规绝缘方式加工好，实现终端绝缘的要求。

终端内部件由液氮输送管道、电流引线、软连接线、测量线管、内腔以及它们之间的密封接口组成。电流引线与内腔轴向连接，液氮输送管道位于电流引线内部的中心轴线上，软连接线放在内腔之中，测量线管位于电流引线的外侧。

终端内部件的右端与超导电缆的容器端部相接。液氮输送管道从电流引线内部一直插入到终端内腔，输送液氮冷却超导电缆，电流引线用紫铜管加工，电流引线长度L和电流引线截面A最佳尺寸比例L/A为2800左右。使其工作在额定电流下的电损耗最少，实现低损耗地从低温下引出大电流的目的。软连接线左端与电流引线相接而右端与电缆连接，它放在终端内腔中，可自由变形以补偿超导电力电缆与容器的收缩差，避免超导电力电缆受损。测量线管与电流引线平行放置，超导电力电缆的各种电气测量信号线穿入测量线管，电气测量信号线可以完全密封地从低温端引入到终端，从终端引出，方便了计算机的数据采集。测量线管及测量线管出口等零部件之间都有合适的配合接口，达到方便安装和密封的要求。终端内部件组装完整后再与终端保温套组合，实现总体低漏热的目的。

终端保温套的主要作用是阻遏环境温度传递到终端内部件中的超导电缆上。保温套包括同轴套装的内、外两层不锈钢管，两层不锈钢管之间放置超级绝热材料并抽真空，真空度一般抽到10^-3Par即可，终端保温套端部有真空抽嘴，终端保温套的两个端部上有与终端内部件配合的密封口，方便它与终端内部件的连接和密封。

本发明的主要特点：

1、电缆终端外形采用圆柱体，圆柱体外表面加工常温电绝缘可以用现有成熟的常规电绝缘加工工艺技术，这使得绝缘加工变得简单可靠。

2、电缆终端与超导电缆采用了同轴安装方式，除了绝缘加工可以简化外，它也使体积更加紧凑，结构更合理，它的外形与常规电缆相同，方便了将来的实际使用，特别是方便隧道敷设的要求。

3、终端保温套筒是一个双层夹套管，两层之间采用真空加多层绝热方式保温，这是现在一种最佳的保温方式，使电缆终端损耗可达到最低。

4、输液管道、电流引线、终端保温套之间采用活连接，方便了超导电缆本体低温容器与电缆终端的分开。方便了电缆的安装和维护。

5、超导电力电缆与电缆终端同轴安装，使它们成为一个整体，不仅使超导电力电缆避免磕碰，安全得到最大的保障，还大大方便了运输。

附图说明

图1本发明终端原理结构图，1终端内部件、2终端保温套、3绝缘层、4接线端子；

图2终端内部件结构图，5液氮输送管道、6电流引线、7测量线管、8内腔、9软连接线、11，12，13密封接口；10为超导电缆本体低温容器端头外管，14为超导电力电缆。

图3终端保温套结构图，15测量线管套，16，17外、内两层不锈钢管，18超级绝热材料，19真空抽嘴，20，21密封口

具体实施方式

图1所示为本发明终端的原理结构图，它由终端内部件1、终端保温套2、绝缘层3和接线端子4组成。终端内部件1、终端保温套2和绝缘层3从内向外依次同轴放置，终端内部件1位于它的中心轴线上，其次是保温套2，最外层是绝缘层3。接线端子4固定在终端内部件1的外端头上。

终端内部件1的作用是输出大电流，接出电测量信号和输入冷却超导电力电缆的液氮等功能。保温套2的作用是阻遏环境温度传递到终端内的超导电力电缆上，实现低损耗运行要求。接线端子4用螺钉固定在终端内部件1的电流引线6的外端头，用来与外配电线路相接。最外面的绝缘层3是在所有部件安装完成后再按常规绝缘方式加工好，实现电缆终端绝缘的要求。

图2是终端内部件的原理结构图，终端内部件1由液氮输送管道5、电流引线6、软连接线9、测量线管7、内腔8以及它们之间的密封接口11，12，13组成。电流引线6与内腔8轴向连接，液氮输送管道5位于电流引线6的中心轴线上，软连接线9放在内腔8之中，测量线管7位于电流引线6的外侧。

终端内部件1的右端与超导电力电缆的容器10端部相接。液氮输送管道5从电流引线内部一直插入到终端内腔8输送液氮去冷却超导电力电缆，电流引线6用紫铜管加工，其截面和长度按最佳尺寸设计确定，额定电流为1500A时，长为0.9m，截面积为300mm²，使其工作在额定电流下的电损耗最省，实现低损耗从低温下引出大电流的目的。软连接线9的左端与电流引线6相接，而右端与超导电力电缆14连接，软连接线9放置在终端内腔8中，可自由变形以补偿超导电力电缆与容器的收缩差，避免超导电力电缆14受损。测量线管7与电流引线6平行放置，超导电力电缆的各种电气测量信号线穿入测量线管，电气测量信号线可以完全密封地从低温端引入到终端，从终端引出。测量线管及测量线管出口等零部件之间都有合适的配合接口，达到方便安装和密封的要求。终端内部件1组装完整后再与终端保温套2组合，实现总体低漏热的目的。

图3是终端保温套2的原理结构图，终端保温套2的主要作用是阻遏环境温度传递到终端内部件中的超导电力电缆14上。终端保温套2包括测量线管套15，外不锈钢管16同轴套装于内不锈钢管17外，内、外两层不锈钢管17，16之间螺旋绕包超级绝热材料18，超级绝热材料由铝泊和渗炭纸组成并抽真空，真空度一般抽到10^-3Par即可，终端保温套2端部有真空抽嘴19，终端保温套2的两个端部上有与终端内部件配合的密封口20，21，方便它与终端内部件1的连接和密封。

本发明已在75m/1.5kA/10.5kV三相交流高温超导电力电缆上并网运行试验，证明它设计合理，运行可靠，完全可满足电缆运行对它的各种要求。其保温性能也很好，实测的损耗约为85W/个，长时间运行其表面温度完全保持在室温，没有任何下降。绝缘性能完全达到了电缆行业的各项规定要求。

Claims (2)

1、一种高温超导电力电缆终端，包括终端内部件[1]、终端保温套[2]、绝缘层[3]和接线端子[4]；终端内部件[1]、终端保温套[2]和绝缘层[3]从内向外依次同轴放置，接线端子[4]固定在终端内部件[1]的电流引线[6]的外端头上，其特征在于所述的终端内部件[1]由液氮输送管道[5]、电流引线[6]、软连接线[9]、测量线管[7]、终端内腔[8]以及它们之间的密封接口[11，12，13]组成；电流引线[6]与终端内腔[8]轴向连接，液氮输送管道[5]位于电流引线[6]的中心轴线上，并从电流引线[6]内部一直插入到终端内腔[8]；软连接线[9]放置在终端内腔[8]之中，测量线管[7]位于电流引线[6]的外侧，并与电流引线[6]平行放置；终端内部件[1]的右端与高温超导电力电缆的容器[10]端部相接；软连接线[9]的左端与电流引线[6]相接，软连接线[9]的右端与高温超导电力电缆连接。

2、按照权利要求1所说的高温超导电力电缆终端，其特征在于所述的终端保温套[2]包括测量线管套[15]，外不锈钢管[16]，内不锈钢管[17]，内不锈钢管[17]上绕包有超级绝热材料[18]，外不锈钢管[16]同轴地套装于内不锈钢管[17]外并抽真空，终端保温套[2]端部有真空抽嘴[19]，终端保温套[2]的两个端部上有与终端内部件[1]配合的密封口[20，21]。

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