一种基于YBCO超导材料的超导电缆端部连接结构的制作方法

本发明涉及超导电缆技术领域，具体为一种基于YBCO超导材料的超导电缆端部连接结构。

背景技术：

超导电缆是利用超导在其临界温度下成为零电阻超导态、电流密度高、能承载大电流的特点而设计制造的。超导电缆为市场上的新型电缆，单根超导电缆长度有限长距离敷设需要多根连接。在连接的时候需要通过载流层的连接、冷绝缘层的连接和低温层管道的连接等进行连接。

现在市场上针对超导电缆进行创造，出现一种新型YBCO超导材料的超导线缆，该线缆基于YBCO超导材料的材料基础下进行研究产生，目前市场上出现的超导电缆在使用的时候存在以下缺陷：

1、将两根超导电缆连接的时候，需要直接将外侧的外护层直接裁剪剪切下来，须借助外部裁切装置，影响安装连接时间；

2、将两根超导电缆连接的时候不方便，连接处容易出现线芯暴露，增加事故发生概率；

3、采用有阻焊接，会引入焦耳损耗；

4、外部电流引线进行电连接会产生较大漏热。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于YBCO超导材料的超导电缆端部连接结构，适用于超导-超导连接，以解决上述背景技术提出的目前市场上的连接线芯较为复杂，与超导电缆连接不便的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于YBCO超导材料的超导电缆端部连接结构，所述超导电缆沿其径向由内而外依次设有线芯、第一低温冷绝缘层、超导层、第二低温冷绝缘层、支撑环、低温管道、铠装铜丝和外护层；所述端部连接结构包括：

相邻超导电缆端部的线芯穿过空心铜管内部进行连接；

在所述空心铜管的外侧，相邻超导电缆端部的第一低温冷绝缘层之间使用碳纸或冷绝缘材料进行螺旋绕制完成连接；

在所述第一低温冷绝缘层的外侧，相邻超导电缆端部的超导层使用YBCO超导带材螺旋绕制连接，螺旋绕制完成后，再在超导层连接端的两端焊接连接；

在所述超导层连接端的外侧，相邻超导电缆端部的第二低温冷绝缘层之间也使用碳纸或冷绝缘材料半叠包螺旋绕制完成连接；

将第二低温冷绝缘层完成连接的超导电缆集成于连接用低温管内部，将所述连接用低温管与两端超导电缆端部的低温管道进行对接形成低温管道连接端；

在所述低温管道连接端的外表面挤塑一层外护层，得到转换接头；

超导电缆端部外护层的外侧还设有连接套和紧固环，所述连接套和紧固环均套在所述超导电缆外护层外侧，且所述连接套通过弹性连接绳连接所述紧固环，当两个超导电缆连接时，所述连接套固定在所述超导电缆的端部不动，拉动所述紧固环并将所述紧固环紧固在转换接头的外表面上。

进一步的，所述超导电缆端部设有截断护套，所述截断护套为多层结构，且所述截断护套沿其径向由内而外所设置的层结构与所述超导电缆相对应，所述截断护套除线芯以外的层结构与所对应的超导电缆层结构之间均通过虚断线连接；当相邻两个超导电缆连接时，直接撕掉所述截断护套，所述超导电缆端部依次露出铠装铜丝、支撑环、高电压层、超导层、高电压绝缘层和低温管道。

进一步的，所述连接用低温管与两端超导电缆端部的低温管道无直径差。

进一步的，在所述连接用低温管与两端超导电缆端部的低温管道连接处外侧使用铜环进行刀口密封。

进一步的，所述连接用低温管与两端超导电缆端部的低温管道连接面为倾斜面。

进一步的，所述空心铜管为压紧铜管，以将线芯彼此连接。

进一步的，所述紧固环为弹性材质。

进一步的，所述连接套和紧固环上均设有与所述连接绳相适应的定位孔。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明所述超导电缆通过在端部设置截断护套，在依次裁剪超导电缆层结构的时候，施力通过虚断线与超导电缆端部连接的截断护套，截断护套旋转撕拉，截断护套与超导电缆端部分离，实现直接剥离截断护套，减少外部设备的裁剪使用，减少超导线缆的磨损。

2)线芯之间在空心铜管内部旋转连接，避免了线芯暴露的问题。

3)超导电缆完成连接后，在转换接头外侧，拉动紧固环，紧固环带动的连接绳与定位孔对应的扣合，紧固环套接在转换接头外表面，直接将转换接头保护起来，使连接更加安全，更加方便。

4)第一低温冷绝缘层和第二低温冷绝缘层均使用碳纸或冷绝缘材料进行补连接，减少外部电流引线进行电连接会漏热的情况。

5)低温管道裁剪成倾斜面进行对接，中间用铜环进行刀口密封，从而增强密封性能。

6)超导层采用外部搭接焊的方式桥接一段超导电缆，减少出现焦耳损耗的情况；

7)本发明所述超导电缆连接时，电阻可降到10^-7欧姆/n，其中n为并联螺旋绕制超导带材根数。

附图说明

图1为本发明所述超导电缆主体结构示意图；

图2为本发明所述超导电缆剖面结构示意图；

图3为本发明所述电缆与转换接头连接结构示意图；

图4为本发明所述相邻超导电缆连接时紧固环与连接套展开结构示意图；

图5为本发明所述线芯在空心铜管内部连接结构示意图；

图6为本发明所述低温管道连接结构示意图；

图7为本发明所述超导层连接结构示意图；

图中：1、线芯，2、第一低温冷绝缘层，3、超导层，4、第二低温冷绝缘层，5、支撑环，6、低温管道，7、铠装铜丝，8、外护层，10、转换接头，11、截断护套，12、虚断线，13、连接套，14、弹性连接绳，15、紧固环，16、定位孔，17、空心铜管，18、刀口，19、超导连接端。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明公开了一种基于YBCO超导材料的超导电缆，如图1、2所示，所述超导电缆沿其径向由内而外依次设有线芯1、第一低温冷绝缘层2、超导层3、第二低温冷绝缘层4、支撑环5、低温管道6、铠装铜丝7和外护层8。

其中，所述线芯1由多根直径1mm的铜线绞缆而成，所述铜线为电工纯铜。所述第一低温冷绝缘层2和第二低温冷绝缘层4均为冷绝缘材料半叠包螺旋绕制而成，所述冷绝缘材料可以为PPLP(聚丙烯层压纸)或者是聚酰亚胺薄膜，所述第一低温冷绝缘层2绕制在所述线芯1的外表面。超导层3为YBCO高温超导带材多层并联螺旋绕制结构，绕制在所述第一低温冷绝缘层2的外表面。所述第二低温冷绝缘层4绕制在所述超导层3的外表面。支撑环为间隔性宽度为10cm的支撑环结构，其材质为四氟材料，所述支撑环直接套接在所述第二低温冷绝缘层4的外侧。所述线芯1、第一低温冷绝缘层2、超导层3、第二低温冷绝缘层4和支撑环5集成在所述低温管道6内部，所述低温管道为波纹管真空杜瓦管，且可弯曲真空管道结构，其材质为双层无磁不锈钢波纹管，其夹层为真空。所述铠装铜丝螺旋绕制在所述低温管道6的外侧。外护层为一次性挤电缆绝缘直管结构，其材质为交联聚乙烯材料。

所述超导层7的内侧还均匀设有若干个信号接收槽9，用于传输电压信号。

一种基于YBCO超导材料的超导电缆端部连接结构，包括：

将相邻超导电缆端部的线芯1穿过空心铜管17内部进行连接，如图5所示。其中，所述空心铜管17为压紧铜管，以将线芯1彼此连接。

在所述空心铜管17的外侧，相邻超导电缆端部的第一低温冷绝缘层2之间使用碳纸或冷绝缘材料按照所述第一低温冷绝缘层2的螺距进行半叠包螺旋绕制完成连接，得到第一低温冷绝缘层2连接端。

在所述第一低温冷绝缘层2连接端的外侧，相邻超导电缆端部的超导层使用YBCO超导带材螺旋绕制连接，螺旋绕制完成后，再在超导层连接端的两端焊接连接，如图7所示。

在所述超导层连接端的外侧，相邻超导电缆端部的第二低温冷绝缘层4之间也使用碳纸或冷绝缘材料按照所述第二低温冷绝缘层4的螺距进行半叠包螺旋绕制完成连接，得到第二低温冷绝缘层4连接端。

将所述第二低温冷绝缘层4连接端集成在连接用低温管内，将连接用低温管与两端超导电缆端部的低温管道6进行对接形成低温管道连接端，其中所述连接用低温管与两端超导电缆端部的低温管道6无直径差，如图6所示。在所述连接用低温管与两端超导电缆端部的低温管道连接处外侧使用铜环进行刀口密封。所述连接用低温管与两端超导电缆端部的低温管道连接面为倾斜面，从而增强密封性能。

在所述低温管道连接端的外表面挤塑一层外护层，得到转换接头10。

超导电缆端部外护层8的外侧还设有连接套13和紧固环15，所述连接套13和紧固环15均套在所述超导电缆外护层外侧，且所述连接套13通过弹性连接绳14连接所述紧固环15。将所述连接套13固定在所述超导电缆的端部不动，拉动所述紧固环15并将所述紧固环15紧固在转换接头外护层的外表面上，所述弹性连接绳14覆盖在转换接头外表面上，完成超导电缆的连接，如图4所示。其中，所述紧固环15为弹性材质。所述连接套13和紧固环15上均设有与所述连接绳相适应的定位孔16。

优选的，所述超导电缆端部设有截断护套11，所述截断护套11为多层结构，且所述截断护套11沿其径向由内而外所设置的层结构与所述超导电缆相对应，所述截断护套11除线芯1以外的层结构与所对应的超导电缆层结构之间均通过虚断线12连接；当相邻两个超导电缆连接时，直接撕掉所述截断护套11，所述超导电缆端部依次露出铠装铜丝、支撑环、高电压层、超导层、高电压绝缘层和低温管道。即可实现直接对线芯1进行缩径处理，从而减少了外部设备的裁剪使用，也减少超导线缆的磨损。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。