低温绝缘高温超导电缆高压终端的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种低温绝缘高温超导电缆高压终端。
【背景技术】
[0002]与常规高压电缆比较，高温超导电缆采用了具有零电阻、大电流传输特性的高温超导材料作为导体，以价格低廉的液态氮作为冷却介质，其传输容量是常规电缆的3?5倍，具有传输容量大、电磁污染小、损耗低等优点，是实现大容量、低损耗输电的一个重要途径。超导电缆通电导体工作在液氮环境温度中，其工作温度为67K?90K。根据绝缘层工作温度，超导电缆可分为低温绝缘超导电缆和室温绝缘高温超导电缆。高温超导电缆终端是超导电缆的重要组成部分，承担着超导电缆通电导体从低温向室温、从超导到常导、从高压向低压过渡的重要功能。
[0003]所述的低温绝缘高温超导电缆高压终端适用于低温绝缘超导电缆端部的电流引出、高压隔离、液氮输入、液位测量以及从超导通电导体向常规通电导体的过渡。
[0004]《低温与超导》2003，vol31, No 4等文献“高温超导电缆终端的研究与开发”涉及一种室温绝缘超导电缆终端，其结构采用承插式连接的终端恒温器与电缆本体一起处于高电位，故终端恒温器工作在高压状态，与导体之间不需要绝缘。本发明低温绝缘高温超导电缆高压终端的低温容器工作在零电位。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是克服现有室温绝缘高温超导电缆终端的低温容器无法工作在零电位状态、绝热性能差、无屏蔽层电流引线出口等的缺点，根据低温绝缘高温超导电缆工作特点，提出一种低温绝缘高温超导电缆高压终端。本发明低温绝缘高温超导电缆高压终端的低温容器工作在零电位，适用于低温绝缘高温超导电缆，可实现低温绝缘超导电缆端部的电流引出、高压隔离、液氮输入、液位测量以及从超导通电导体向常规通电导体的过渡等功能。
[0006]本发明采用的技术方案如下述。
[0007]本发明低温绝缘高温超导电缆高压终端由低温高压套管、绝热支撑、低温杜瓦、液氮输液管入口、保护泄压系统、测量引线出口、屏蔽层电流引线出口、人行孔、操作孔、真空插接口等部分组成。
[0008]所述的低温绝缘高温超导电缆高压终端为卧式结构。低温杜瓦为圆柱形，水平放置。绝热支撑垂直焊接在低温杜瓦上；操作孔位于低温杜瓦的侧壁上。屏蔽层电流引线出口垂直安装在低温杜瓦的上表面；真空插接口位于低温杜瓦的一端，水平布置，端部人行孔位于低温杜瓦的另一端。液氮输液管入口安装在绝热支撑上。保护泄压系统和测量引线出口安装在绝热支撑上。
[0009]所述的低温高压套管为电容式结构，其下端工作在低温环境中，其上端工作在室温空气环境中。所述的低温高压套管内部配套有电流引线，低温高压套管的主绝缘紧密包覆加工在电流引线外，主绝缘外配套有法兰，法兰套在主绝缘外表面并与主绝缘粘结固定为一体。所述的低温高压套管通过所述的法兰与所述的低温杜瓦连接在一起，所述法兰的材料为无磁不锈钢，法兰上部有配套金属均压环，金属均压环为圆形套装在法兰外面。法兰下端面设计有非金属绝热层，非金属绝热层位于法兰下表面，非金属绝热层上表面与法兰下表面粘合为整体，以防止法兰结冰。所述低温高压套管下端外壁嵌装有用于屏蔽电场的不锈钢金属圆筒。
[0010]所述的低温杜瓦为卧式双层结构，其内壁与外壁均为无磁不锈钢材料制作，内壁与外壁之间为真空层，内壁外表面绕包有多层绝热材料。所属的低温杜瓦外壁设计有伸缩节，以避免热循环过程中产生的应力造成的损伤。
[0011]所述的低温杜瓦上端设计有绝热支撑，绝热支撑用于低温高压套管的安装，为双层结构。绝热支撑的内壁与外壁均为无磁不锈钢材料，内壁与外壁之间为真空层，内壁外表面绕包有多层绝热材料，绝热支撑内壁、外壁分别与低温杜瓦内壁和外壁对应焊接连接为整体，低温杜瓦真空层与绝热支撑真空层为整体互通结构。
[0012]所述的液氮输液管入口与绝热支撑连接。液氮输液管入口为双层结构，其内壁与外壁均为无磁不锈钢材料，内壁与外壁之间为真空层，内壁外表面绕包有多层绝热材料，液氮输液管入口一端内壁、外壁分别与低温杜瓦内壁和外壁对应焊接连接为整体，其真空层与绝热支撑真空层为整体互通结构。
[0013]所述的屏蔽层电流引线出口与低温杜瓦连接，用于超导电缆金属屏蔽层感应电流引出。屏蔽层电流引线出口为双层结构，其内壁与外壁均为无磁不锈钢材料，内壁与外壁之间为真空层，内壁外表面绕包有多层绝热材料，屏蔽层电流引线出口一端内壁、外壁分别与低温杜瓦内壁和外壁对应焊接连接为整体，其真空层与绝热支撑真空层为整体互通结构。
[0014]所述的测量引线出口与绝热支撑连接。测量引线出口为双层结构，其内壁与外壁均为无磁不锈钢材料，内壁与外壁之间为真空层，内壁外表面绕包有多层绝热材料，测量引线出口一端内壁、外壁分别与低温杜瓦内壁和外壁对应焊接连接为整体，其真空层与绝热支撑真空层为整体互通结构。
[0015]所述的保护泄压系统通过绝热管道与绝热支撑连接，绝热管道为双层结构，其内壁与外壁均为无磁不锈钢材料，内壁与外壁之间为真空层，内壁外表面绕包有多层绝热材料。绝热管道一端内壁、外壁分别与低温杜瓦内壁和外壁对应焊接连接为整体，其真空层与绝热支撑真空层为整体互通结构。
[0016]所述的人行孔位于低温杜瓦两端，每个人行孔的人行孔内壁法兰和人行孔外壁法兰分别与低温杜瓦内壁、外壁对应焊接密封，所述的人行孔与低温杜瓦内壁的法兰密封为低温真空密封，以保证在低温条件下无液氮泄漏至低温杜瓦内壁与外壁之间的真空层。
[0017]所述的操作孔位于低温杜瓦侧壁，操作孔包括操作孔内壁法兰和操作孔外壁法兰，操作孔内壁法兰和操作孔外壁法兰分别与低温杜瓦内壁、外壁对应焊接密封，所述的操作孔与低温杜瓦内壁的法兰密封为低温真空密封，以保证在低温条件下无液氮泄漏至低温杜瓦内壁与外壁之间的真空层。
[0018]所述的真空插接口位于低温杜瓦的一端，水平布置，真空插接口为双层结构，其内壁与外壁均为无磁不锈钢材料，内壁与外壁之间为真空层，内壁外表面绕包有多层绝热材料。真空插接口内壁、外壁分别与低温杜瓦内壁和外壁对应焊接连接为整体，其真空层与绝热支撑真空层为整体互通结构。
【附图说明】
[0019]图1是高温超导电力装置低温高电压局部放电实验和测试用装置示意图。图中:1低温高压套管、2主绝缘、3法兰及其配套金属均压环、4非金属绝热层、5液氮输液管入口、6不锈钢金属圆筒、7、测量引线出口、8屏蔽层电流引线出口、9屏蔽层电流引线出口波纹型伸缩节、10真空抽嘴、11操作孔、12低温杜瓦、13真空插接口、14保护泄压系统、15绝热支撑、16真空层、17波纹型伸缩节、18电流引线、19人行孔外壁法兰、20人行孔外壁法兰、21人行孔。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和【具体实施方式】进一步说明本发明。
[0021]如图1所示，本发明装置包括低温高压套管1、绝热支撑15、低温杜瓦12、液氮输液管入口 5、保护泄压系统14、测量引线出口 7、人行孔21、操作孔11、屏蔽层电流引线出口 8、真空插接口 13。
[0022]所述的低温绝缘高温超导电缆高压终端为卧式结构，低温杜瓦12为圆柱形水平放置，绝热支撑15垂直焊接在低温杜瓦12上；操作孔11位于低温杜瓦12的侧壁上；屏蔽层电流引线出口 8垂直安装在低温杜瓦12上表面；真空插接口 13位于低温杜瓦12 —端，水平布置；人行孔21位于低温杜瓦12另一端；低温高压套管I通过法兰及其配套金属均压环3竖直安装在绝热支撑15上；液氮输液管入口 5安装在绝热支撑15上；保护泄压系统5、测量引线出口 12安装在绝热支撑15上。
[0023]所述的低温高压套管I由电流引线17、主绝缘2、法兰及其配套金属均压环3和非金属绝热层4组成，电流引线17为金属圆柱或圆管型导体，主绝缘2紧密包覆在电流引线17上；法兰及其配套金属均压环3套装在在主绝缘2外表面并与主绝缘2粘结固定为一体；所述的低温高压套管I通过所述的法兰及其配套金属均压环3与所述的低温杜瓦12连接在一起；所述法兰及其配套金属均压环3材料为无磁不锈钢。非金属绝热层4位于法兰及其配套金属均压环3下表面，非金属绝热层4的上表面与法兰及其配套金属均压环3的下表面粘合为整体。所述的低温高压套管I的下端工作在低温环境中，上端工作在室温空气环境中。
[0024]所述的低温杜瓦12为圆柱形水平放置，所述的低温杜瓦12为双层结构，其内壁与外壁均为无磁不锈钢材料制作，内壁与外壁之间为真空层，内壁外表面绕包有多层绝热材料。低温杜瓦12—端配套有人行孔21，人行孔21的人行孔内壁法兰19和人行孔外壁法兰20分别与低温杜瓦12内壁及外壁对应焊接密封。低温杜瓦12的外壁上配套有波纹型伸缩节17。
[0025]所述的操作孔11位于低温杜瓦侧壁，操作孔包括操作孔内壁法兰和操作孔外壁法兰，操作孔内壁法兰和操作孔外壁法兰分别与低温杜瓦内壁、外壁对应焊接密封，所述的操作孔与低温杜瓦内壁的法兰密封为低温真空密封，以保证在低温条件下无液氮泄漏至低