[发明专利]一种用于超导电力设备的气冷电流引线

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于超导电力设备的高电压气冷电流引线。

背景技术

近年来，诸如超导变压器、超导限流器等高电压超导电力设备的研究开发取得了较大进展。当前超导电力设备大多运行于液氮温区，较多采用液氮蒸发冷却形式维持超导电力设备中超导部件所需的低温环境。

电流引线是高电压超导电力设备的关键部件，其用于连接低温超导部件和室温侧电源。然而，外部热源经由电流引线进入杜瓦内部，导致系统的冷却效率极大降低。由于液氮蒸发后产生的氮气具有较大的显热，可以充分利用蒸发的冷氮气来带走引线产生的焦耳热以及外部热源向引线的漏热。

中国发明专利201110067987.5公开了一种气冷引线的低温绝缘结构，其结构包括真空法兰盘和设在气冷引线外表面的三层绝缘结构。该发明的结构只解决了电流引线导体外表面的绝缘问题，没有考虑电流引线在室温部分导体结霜带来的绝缘问题。

中国发明专利201310236984.9公开了一种应用于高压超导电力设备的出现套管，其由玻璃钢护套、低温胶浸纸、引线和伞群组成。该发明只解决了电流引线导体与杜瓦间的绝缘问题，没有考虑气冷引线结构。

中国发明专利201210042720.5公开了一种超导电力装置用高电压绝缘电流引线，其主要包含紫铜导体、绝缘子、绝缘套管等部分。该发明同样只解决了电流引线导体与外部环境的绝缘问题，没有考虑气冷引线结构。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，针对电流引线外部结霜对绝缘的影响和绝缘层过厚影响气冷引线换热效率的问题，提供一种用于超导电力设备的高电压气冷电流引线。本发明为一种真空绝热管道高电压气冷电流引线，采用胶浸纸结合环氧树脂伞裙法兰的技术方案，适用于不超过35kV的大电流超导电力设备。

本发明的气冷电流引线主要由导电杆和气冷管道两大部件组成。

所述的导电杆为圆柱形。所述的气冷管道为中空的圆柱形管道。导电杆有一个和气冷管道顶部端面法兰配合的法兰端面，导电杆法兰端面下方的部分穿过气冷管道的中心通孔。导电杆和气冷管道同轴安装，通过导电杆的法兰端面与气冷管道顶部端面法兰紧固。气冷电流引线通过气冷管道的安装端面安装在杜瓦盖板上，通过气冷管道低温侧的螺纹配合螺母进行紧固。

所述的导电杆包含通电导体、室温端子、伞裙法兰、胶浸纸绝缘套管和上密封O圈。通电导体与室温端子间通过螺纹同轴连接；通电导体和伞裙法兰间通过螺纹同轴连接，且伞裙法兰位于室温端子的下方。上密封O圈位于室温端子和伞裙法兰之间，与室温端子同轴；胶浸纸绝缘套管位于伞群法兰的下方，与通电导体同轴安装。

所述的通电导体为一根形状均匀的圆形棒，由高电导率材料制成，通常采用紫铜棒。通电导体的一端，即低温端穿过真空绝热管道后插入杜瓦内部；通电导体的中温端加工有一段外螺纹，用于与室温端子和伞裙法兰连接。

所述的室温端子为圆柱形，室温端子的直径大于通电导体的直径，室温端子采用与通电导体相同材质的棒材加工而成。室温端子与通电导体连接的一端的底面加工有密封凹槽，该密封凹槽为圆环形，密封凹槽的内径和外径分别与上密封O圈的内径和外径相等，用于放置上密封O圈。所述室温端子与通电导体连接的一端的底面中心开有内螺纹孔，内螺纹孔位于圆形凹槽的中心部位，与密封凹槽同心。内螺纹孔的外径小于圆形凹槽的内径，用于和通电导体连接。

所述的室温端子根据外径的不同分为两段，其中一段用于与外部接线端子电气连接，位于室温端子的上部。室温端子的另一段用于和伞裙法兰之间的密封连接，位于室温端子的下部，且该段的直径约为室温端子上段直径的1.5倍。所述的室温端子虽然两段直径不同，但是均由一根整体的圆柱形铜棒加工而成。室温端子的尺寸根据实际使用的外部连接端子尺寸确定。

所述的外部连接端子是用于电气设备与外部电缆连接的连接件。

所述的伞裙法兰由环氧树脂块材加工而成，具有防水结构。伞裙法兰上部为一个平台，伞裙法兰中间部分加工有内螺纹，该内螺纹与通电导体上部的外螺纹配合，利用通电导体上部的外螺纹，使伞裙法兰沿通电导体的轴向运动，在保持室温端子和通电导体相对位置不动的情况下，通过螺纹旋转带动伞裙法兰的室温端平面沿轴向往室温端子的底面运动，从而可以压紧置于室温端子的底面圆环形凹槽中的上密封O圈。伞群法兰上部平台上与真空绝热管道配合处加工有沉头法兰孔，用螺母将真空绝热管道顶部的下密封O圈压紧。