[发明专利]超导电缆冷却系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种冷却系统，特别是指一种超导电缆冷却系统。

背景技术

超导电缆具有功率输送密度高、损耗小、体积小、重量轻、单位长度电抗值小的特点，在电力行业可以实现低压大电流高密度输电，减少城市用地，符合环保和节能的发展要求。冷却超导电缆的冷却系统的研究也就成为制冷低温技术领域的重要研究课题；基于超导电缆最佳工作温区是50K～90K，而目前国内的冷却系统的制冷量不足，这样，制冷液（一般是液氮）在超导电缆内发生汽化，汽化很可能损坏电缆带材，易大大降低电缆的临界电流。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种结构简单、提供较大的制冷量的超导电缆冷却系统。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种超导电缆冷却系统，包括储液罐、冷凝罐、供液罐、两个终端罐以及抽真空装置；所述储液罐上设有进液口和出液口，所述储液罐内安装有低温泵，该低温泵的出口端与该储液罐的出液口连通，低温泵的入口端与储液罐内腔连通；所述冷凝罐上设有进液口、出液口、抽真空口、供液口、加液口，所述冷凝罐内部设有将冷凝罐的进液口和出液口连通的热交换管，所述抽真空装置连接抽真空口；所述供液罐上设有加液口和出液口；所述两个终端罐均设有进液口、出液口以及供电接口，其中第一终端罐的出液口与第二终端罐的进液口之间连通有超导电缆；所述储液罐的出液口与冷凝罐的进液口之间、冷凝罐的出液口与第一终端罐的进液口之间、第二终端罐的出液口与储液罐的进液口之间均通过绝热管路连通；所述供液罐的出液口与冷凝罐的加液口之间通过供液管路连通。

作为一种优选的方案，所述抽真空装置包括真空泵和真空管路，该真空管路将真空泵和冷凝罐的抽真空口连通，所述真空管路上设有安全阀、加热器和稳压阀。

作为一种优选的方案，所述储液罐上设有稳压装置。

作为一种优选的方案，所述稳压装置包括汽化器，该汽化器的一端与储液罐连通，另一端与低温泵的出口端连通。

作为一种优选的方案，所述冷却系统还包括阀门箱，所述阀门箱上设有第一连通管和第二连通管，所述第一终端罐的进液口和冷凝罐的出液口通过第一连通管连通，所述第二终端罐的出液口与储液罐的进液口通过第二连通管连通，所述第一连通管上设有流量计、放空阀和截止阀，所述第二连通管上设有放空阀和截止阀。

作为一种优选的方案，所述第一连通管和第二连通管之间还辅助导通管，该辅助导通管上设有截止阀。

采用了上述技术方案后，本发明的效果是：整个冷却系统利用液氮作为超导电缆冷却介质，利用深度过冷的液氮作为超导电缆冷却介质的冷媒，液氮的冷却循环路线为：低温泵→储液罐出液口→冷凝罐进液口→热交换管→冷凝罐出液口→第一终端罐进液口→第一终端罐出液口→超导电缆→第二终端罐进液口→第二终端罐出液口→储液罐进液口；而冷凝罐的罐内也存有液氮用作冷媒，抽真空装置对冷凝罐内的局部气化成的N₂抽走，使冷凝罐内的压强下降，这样冷凝罐内的液氮温度就进一步降低，这样，冷凝罐内的过冷的液氮与热交换管中的冷却介质液氮热交换，热交换管中的液氮进一步降温而深度过冷，从而提高整个冷却系统的制冷量，这样，冷却循环路线中的液氮的温度就非常的低，可确保对超导电缆进行冷却后的液氮的温度低于该气压下的气化温度，避免液氮气化损坏电缆带材和降低电缆的临界电流的现象发生。而冷凝罐中的液氮受热小部分又会气化成N₂而被抽真空装置抽走，冷凝罐内的液氮就会少量减少，而供液罐内的液氮则对冷凝罐中冲液补充。

又由于所述抽真空装置包括真空泵和真空管路，该真空管路将真空泵和冷凝罐的抽真空口连通，所述真空管路上设有安全阀、加热器和稳压阀，气化后的氮气的温度还是很低，那么需要经过加热器加热到常温状态排出，避免氮气排出端凝霜结雾的现象，而稳压阀可确保真空管路内的压强稳定。

又由于所述储液罐上设有稳压装置，所述稳压装置包括汽化器，该汽化器的一端与储液罐连通，另一端与低温泵的出口端连通。因此，低温泵将储液罐内的液氮抽出时，储液罐内的压强可能降低，此时，通过稳压装置的汽化器可将部分液氮气化在供入到储液罐内，从而保证储液罐的压力稳定。