[发明专利]一种高温超导电缆分流制冷方法及实现该方法的制冷分流箱

说明书

技术领域

本发明涉及一种低温制冷设备，尤其涉及一种主要用于长距离高温超导电缆制冷分流箱及高温超导电缆分流制冷方法。

背景技术

随着高温超导材料制造工艺和超导电缆制备技术的发展，超导电缆的长度不断增加，传输容量不断增大。高温超导电缆的实际工程应用正在逐渐开展。由于工作在液氮温度的超导电缆的本体、管道会从环境吸收热量以及超导电缆本身传输电能的损耗，传输距离的增加势必导致超导电缆热负荷的增加。这对高温超导电缆的制冷系统提出了更高的要求。

短距离高温超导电缆的制冷系统普遍采用制冷机制冷、液氮闭式循环、抽空减压备份的制冷方式。只需要一组制冷机、低温泵、抽空减压、液氮储槽、监控系统，就能满足超导电缆正常运行所需的制冷量及循环能力。这些部件集中在一起，组成一个制冷站。制冷站能实现制冷、加压循环、备用制冷、参数测量、控制等功能。

但是，对于长距离（公里级）高温超导电缆，由于超导电缆和低温技术的限制，一个制冷站很难在几公里内将高温超导电缆内的液氮维持在过冷状态，并形成循环。因此，为了使高温超导电缆中的液氮保持在过冷状态，有必要在电缆中的液氮汽化之前为其提供制冷量和循环动力。

发明内容

本发明的目的是提供一种高温超导电缆分流制冷方法，其可以解决现有技术中高温超导电缆单个制冷站制冷能力的不足，解决长距离高温超导电缆的制冷问题。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

一种高温超导电缆分流制冷方法，其方法如下：将高温超导电缆本体中的液氮一部分分流出本体，进行制冷后再送回本体，其余未分流部分留在本体内维持本体内的低温状态。

所述的高温超导电缆分流制冷方法具体步骤如下：

1）设立制冷站，在制冷站中置有动力设备和制冷设备；

2）在制冷站区域内，建立一高温超导电缆制冷分流箱：利用一组双层管道沿超导电缆本体建立一主管路及一液氮分流支路，其中，所述的主管路直接套设在超导电缆本体上，所述的液氮分流支路包括一对出、入分支管路，该出、入分支管路分别通过第一、第二三通与超导电缆本体的液氮流经管路联通；将液氮分流支路的出、入分支管路分别通过接头与对应的制冷站中的动力设备和制冷设备联通，并用阀门控制液氮的流量；

3）双层管道中填入由绝热纸和高反射率薄膜组成绝热材料，并将双层管道间抽真空至10^-2 Pa以下；

4）通过接头使制冷分流箱与高温超导电缆连接，超导电缆导电部分沿直线方向直接穿入分流箱的液氮流经主路；

5）启动工作，打开通向制冷站的阀门，液氮通过接头从超导电缆本体流入分流箱管道，在第一三通处分流，其中一股进入制冷站，另一股直接通过分流箱的主管路；

6）进入制冷站的一股液氮进行制冷后，再经第二三通回流到超导电缆本体，与通过分流箱主管路的液氮汇合。

所述的高温超导电缆分流制冷方法中，对于高温超导电缆本体内通过不同通道流通的液氮分别配置安装不同的制冷分流箱；对应若干制冷站的高温超导电缆制冷分流箱的结构相互相同或相互不相同，对应各制冷站的分流箱的结构采用等直径或异直径中的一种结构形式。

所述高温超导电缆分流制冷方法适用于热绝缘超导电缆及冷绝缘超导电缆。

本发明的另一目的是提供一种可实现上述方法的高温超导电缆制冷分流箱。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

一种高温超导电缆制冷分流箱，其包括：

利用一组管道建立一主管路及一液氮分流支路；其中，所述的主管路直接套设在超导电缆本体上，所述的主管路包括分流前、分流后及回流后三段管道； 

所述的液氮分流支路包括一对出、入分支管路，该出、入分支管路分别通过三通与主管路联通；

所述液氮分流支路的出、入分支管路分别通过接头连接一个制冷站。

所述高温超导电缆制冷分流箱分流后的管道与分流前管道的直径为等直径或异直径,其中,当两者为异直径时, 分流后的管道的直径要小于分流前管道的直径。

所述高温超导电缆制冷分流箱的液氮分流支路与制冷站联通的管路中设有可调节流出电缆的液氮流量的阀门。

所述高温超导电缆制冷分流箱的主管路及液氮分流支路的一对出、入分支管路均由内外两层不锈钢管钢管组成，内层钢管与外层钢管之间留有间隙，所述内、外层钢管之间缠绕若干绝热材料层，该绝热材料由绝热纸和高反射率薄膜组成。