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CN102474091A - 超导电缆的终端结构 - Google Patents

超导电缆的终端结构 Download PDF

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Abstract

公开的是一种超导电缆的可分离的终端结构。根据实施例的超导电缆的终端结构包括：第一管，包括位于其中的导电棒，用以形成室温区；和第二管，包括位于其中的导电棒，用以形成温度梯度区；其中，第一管和第二管接合成彼此可分离。

Description

超导电缆的终端结构
技术领域
本发明涉及一种超导电缆的终端结构，更具体地，涉及一种将超导电缆的终端从极低温侧移离室温侧的超导电缆的终端结构。
背景技术
现有的超导电缆的终端结构有韩国公开专利No.10-2007-102651所披露的终端结构。下面参照图1来描述现有的用于超导的终端结构。
参见图1，现有的超导电缆的终端结构包括：超导电缆100的终端；连接到电缆100的超导体100a以提供从极低温侧到室温侧的电传导的套管10；容纳套管和电缆100的终端的制冷剂容器11；覆盖制冷剂容器11的外周的真空容器12；和突出于并连接到真空容器12的室温侧的瓷管104。
瓷管104装满了诸如绝缘油或SF气体等绝缘流体104a。
制冷剂容器11包括分别位于极低温侧和室温侧上的液氮层(液态制冷剂层13)和氮气层(气态制冷剂层14)，并且液氮层和氮气层被设置成彼此相邻。凸缘108介于极低温侧与室温侧之间。
在制冷剂容器11的内表面11a与套管10的外周之间的间隙设计成使得氮气不会被加压器加压，而是保持在气态，同时，氮气的压力和液氮的压力处于平衡状态。
套管10(直径为140mm)包括：超导电缆100的超导体100a；导体10a(直径为40mm，其允许电传导)；和涂覆在导体10a的外周的固态绝缘体10b(厚度为50mm)。
超导体100a和套管10的导体10a通过接头100b连接。导体10a由大约液氮温度时电阻较低的铜制成。
固态绝缘体10b由绝缘性能良好的FRP制成。另外，如图1所示，由铜制成的上屏蔽部(upper screening portion)10c设置在套管10的上端(位于室温侧上的端部)。
制冷剂容器11由不锈钢制成，并被容置在同样由不锈钢制成的真空容器12中。真空绝热层11b设置在真空容器12与制冷剂容器11之间。制冷剂容器11包括液氮层13和氮气层14。用于致冷液氮13a的制冷器15连接到液氮层13。
在将液氮13a引入制冷剂容器11之前，装满氮气以便去除制冷剂容器11中的水分等。在将液氮13a供给到液氮层13时，氮气停留在制冷剂容器11的一部分的附近，具体而言，停留在设置于极低温侧与室温侧之间的边界处的凸缘108的附近。如上所述，氮气停留的部分成为氮气层14。
在液氮被引入制冷剂容器11中以使得制冷剂容器11中液氮的压力为大约0.5MPa之后，密封制冷剂容器11。利用这种构造，仅依靠氮气压力即可保持气态，并且氮气14a的压力和液氮13a的压力大致处于平衡状态。
现有的超导电缆的终端结构分为室温区A、温度梯度区B和极低温区C。由于包括在套管10中的导体10a以这种结构一体形成，所以室温区A不可能与温度梯度区B分离。
因此，现有的终端结构只是用作空气终端连接盒(将高架输电线路连接到地下输电线路)，而且在超导电缆的终端连接到诸如气体绝缘输电线路(GIL)或气体绝缘开关装置(GIS)等外部设备的情况下，需要额外的气体终端连接盒。所以，装置的结构变得复杂了，需要的空间也大，而且装置的绝缘薄弱部有所增加。
另外，由绝缘材料制成的密封件被设置成对室温区A、温度梯度区B与极低温区C之间的内边界部处的区域进行密封。由于盖密封件是最薄弱的部分，所以当在其中一个边界部处的密封件中发生绝缘失效时，就存在不得不更换整个套管的问题。
发明内容
技术问题
本发明提供了一种超导电缆的终端结构，这种超导电缆的终端结构很简单以致使得超导电缆的终端通过单个终端结构就能够方便地连接到外部设备，而且很紧凑，不需要大的空间并可分离。
解决问题
在一个方案中，提出一种超导电缆的终端结构，包括：第一管，包括位于其中的导电棒，用以形成室温区；和第二管，包括位于其中的导电棒，用以形成温度梯度区；其中，第一管和第二管接合成彼此可分离。
在上述的方案中，在第一管与第二管之间可设置有分隔件，并且该分隔件可设置有导电连接器，用以使第一管和第二管的内部的导电棒彼此连接。
另外，在第一管和第二管的外周表面上可设置有凸缘部，分隔件的两端部可被插入凸缘部，并且第一管和第二管以及分隔件可通过紧固构件紧固。
此外，在第一管的侧面上可形成有用于分离和组装导电棒的手孔构件。
有益效果
根据本发明，终端结构的室温区和温度梯度区的第一管和第二管彼此可分离，如果需要，可以移除第一管以便于连接到外部设备。所以，在没有额外的空气或气体的终端连接盒的情况下，仅通过使用单个终端结构就能轻易地实现空气终端连接盒与气体终端连接盒之间的用途切换(purpose switch)。
另外，根据本发明，其优点在于，终端结构变得紧凑，密封效果得以提高，而且终端结构的绝缘薄弱部分有所减少。
附图说明
从以下结合附图的详细说明中，所披露的示例性实施例的上述和其它特点、特征和优点将变得更加清楚，在图中：
图1是示出现有的终端结构的示意图；
图2是示出根据实施例所述的终端结构的剖视图；以及
图3是示出根据实施例所述的终端结构连接到外部设备的剖视图。
具体实施方式
下面，参照示出示例性实施例的附图来更加全面地描述示例性实施例。然而，本发明可以多种不同的形式来实施，而且不应该解释为局限于此处所述的示例性实施例。相反，提供这些示例性的实施例是为了使本公开内容全面和完整，而且将本公开内容的范围完整地传达给本领域的技术人员。在说明书中，公知的特征和技术的细节被省略，以避免不必要地使本发明的实施例变得费解。
图2是示出根据实施例所述的终端结构的剖视图。
图3是示出根据实施例所述的终端结构连接到外部设备的剖视图。
如图所示，根据实施例的超导电缆的可分离的终端结构分为设置有气体或绝缘油的室温区A、设置有气体层(液氮)的温度梯度区B和由液氮制冷的极低温区C。终端结构包括由第一管210、第二管220和第三管260构成的管单元200，所述管单元200的第一管210、第二管220和第三管260分别形成室温区A、温度梯度区B和极低温区C。第一管210和第二管220接合成可分离的。
凸缘部211和221形成在第一管210和第二管220的外周表面上。分隔件230接合在第一管210与第二管220之间以密封第一管210和第二管220。分隔件230的两端部插入凸缘211与221之间并通过紧固构件240紧固以保持固定状态。
第一管210和第二管220在分离时由分隔件阻塞以保持密封状态，通过这种构造，不同的介质材料(油或气)用于相应的区段。
另外，导电连接器232设置在分隔件230的中部以将第一管210内的对应于室温区A的导电棒212连接并接合到第二管220内的对应于温度梯度区B的导电棒222。根据本实施例，第一管210、第二管220和第三管260由不锈钢或铝制成。
用紧固构件212a和222a将导电棒212和222的端部固定到导电连接器232。根据本实施例，螺栓或螺钉用作紧固构件212a和222a。但是，实施例并不局限于此，本领域的技术人员应当理解的是，可以使用各种紧固构件。
根据本实施例，分隔件230由环氧树脂制成，具有用于紧固的螺纹孔的紧固件233设置在分隔件230的两端部231。螺栓或螺钉用作紧固构件240，而且随着紧固构件240被紧固件233紧固，分隔件230被固定到第一管210和第二管220上。
手孔构件形成在第一管210的侧面。根据本实施例，手孔构件包括盖部251和外壳252，而且通孔253设置在外壳252和第一管210彼此接触的部分上。利用手孔构件，导电棒212和222在管单元中可被分离和组装。
根据本实施例，第二管220和第三管260是一体形成的。另外，密封板261接合在温度梯度区B与极低温区C之间(即，第二管220与第三管260之间)的边界处。这里，导电棒222延伸到对应于极低温区C的第三管260的内部。
设置在第二管220内的对应于温度梯度区B的导电棒222可被施以涂层，从而充分地耐受热应力以及具有改进的绝缘能力。聚四氟乙烯树脂可用作涂层材料。聚四氟乙烯树脂的优点在于，具有非常良好的绝缘能力并且能很好地耐受由温度偏差引起的热应力。
根据本实施例，如图2所示，处于组装状态下的第一管210和第二管220是彼此可分离的。因此，如图3所示，终端结构可通过将第一管210和第二管220彼此分离而轻易地改变为通过空气或气体终端连接而得以应用。
具体而言，当将第一管210和第二管220分离或接合时，形成于第一管210的侧面上的手孔构件的盖部251与外壳252分离。然后，工人经由通孔253将导电棒212和222的端部接合到导电连接器232或者与导电连接器232分离。这里，当将导电棒212与导电连接器232分离，从而将第一管210与第二管220分离时，例如，外部设备(比如气体绝缘输电线路270)能直接连接到第二管220。因此，终端结构的用途被方便地从空气终端连接盒变换成气体终端连接盒。
如上所述，根据本实施例，单个终端结构能根据需要在空气终端连接盒与气体终端连接盒之间方便地变换，使得无需独立的终端连接盒。因此，能够获得一种成本低廉且构造紧凑的设备。
另外，根据本实施例，即使第一管210与第二管220之间设置的分隔件230中发生介质击穿的情况下，仍具有能够轻易地分离并更换第一管210和第二管220的优点。
尽管已经对示例性的实施例进行了示出和描述，但本领域的技术人员应当理解的是，在没有背离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对形式和细节进行各种改变。
工业实用性
根据本实施例的终端结构可以在多种工业领域用作超导电缆的终端连接盒。

Claims (4)

1.一种超导电缆的终端结构，包括：
第一管，包括位于其中的导电棒，用以形成室温区；和
第二管，包括位于其中的导电棒，用以形成温度梯度区；
其中，所述第一管和所述第二管接合成彼此可分离。
2.根据权利要求1所述的终端结构，
其中，在所述第一管与所述第二管之间设置有分隔件，而且所述分隔件设置有导电连接器，用于使所述第一管内的导电棒和所述第二管内的导电棒彼此连接。
3.根据权利要求2所述的终端结构，
其中，在所述第一管和所述第二管的外周表面上设置有凸缘部，
所述分隔件的两端部被插入所述凸缘部中，并且所述第一管和所述第二管以及所述分隔件通过紧固构件紧固。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的终端结构，
其中，在所述第一管的侧面上形成有用于分离和组装所述导电棒的手孔构件。
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