[发明专利]低局放冷绝缘高温超导电缆操作工艺流程及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种冷绝缘高温超导电缆的制作流程，主要解决冷绝缘超导电缆局部放电量大的问题，导体与绝缘的厚度较大，绕制时又必须保证紧度，严格控制制作质量，才能保证其电气性能。

背景技术

在冷绝缘高温超导电缆的研制过程中，局部放电量大是普遍存在而又难于控制的一项性能指标。产品达不到要求的主要原因是对制作工艺控制不合理、环节控制不严格造成的。对于常规电缆来说，绝缘材料和工艺比较成熟，其局部放电量要小的多。影响局放的三个主要因素为杂质、水分和气泡，其中杂质和气泡的排除与常规电缆基本相同，而对于冷绝缘超导电缆来说，主绝缘较厚，且浸渍在液氮中，能够很好控制绝缘材料的含水量和保证液氮的充分浸渍是控制局部放电量的两个关键环节，对于冷绝缘超导电缆所采用的绝缘材料一般耐高温性能较差，在制作过程中，水分的排除可通过高真空条件实现水分子在较低温度下汽化，利用常规电缆制作流程已不完全适用于冷绝缘超导电缆，本发明提供一种全新的制作流程，以满足冷绝缘超导电缆的电气性能指标要求。

目前超导电缆仍处于研发阶段，基础性能研究较为注重，局部放电量较大是普遍存在的问题，本发明专利应从超导电缆的低局放标准入手，按照规范工艺流程进行操作。超导电缆局部放电量的大小受诸多因素影响，任何一个环节出现问题，都将增加局部放电量。应从绝缘材料选择开始，经过零部件加工、电缆本体绕制、干燥、抽真空和注液氮和静放等环节才能进入最后的试验程序。每个环节应严格控制、不打折扣，这样才能有效降低局部放电量。与常规电缆工艺不同的是真空干燥和注入绝缘介质两个环节，常规电缆干燥在真空干燥炉内进行，其内真空度最高为40Pa，有利于水分的蒸发。而对于冷绝缘超导电缆来说，主绝缘厚度较大，而结构又与导体紧密绕制，若要使电缆绝缘内部水分完全去掉，则需要很长的时间进行干燥，基于冷绝缘超导电缆具有真空度较高的恒温器，真空度可高达10^-3Pa，我们可利用电缆本身的恒温器和电缆终端或电缆封头形成一个密封容器，将其内部抽真空，导体内外高真空的实现可加速绝缘的干燥。另外，液氮纯度和注液氮操作也是影响局部放电量的重要因素。

发明内容

冷绝缘高温超导电缆操作流程见图1，从绝缘材料选择到整体组装注液氮的全过程控制，才能有效将局部放电量控制在较低水平。

低局放冷绝缘高温超导电缆操作工艺方法，本发明特征在于：

a.原材料选择包括超导带材、半导体材料和绝缘层材料，所有材料均无边角、毛刺、凹坑、缺陷等以及绝缘材料应为低局放材质；

b.零部件加工绝缘件表面无尘土和汗渍污染；零部件加工应倒圆角；

c.零部件干燥绝缘件应干燥，去除其内水分；

d.本体制作主要包括超导带材绕制工艺、主绝缘绕制工艺；主要控制目标为超导带材绕制不应出现尖角和空隙；主绝缘绕制保证绕制紧度，不允许出现松包或较大空隙；

e.终端制作终端出线端应加装均压环；对电缆端部应力集中的部位采用应力锥、应力管或电容锥等措施来缓解电场集中问题，其中应力锥的缠绕应控制形状和表面棱角；

f.干燥先将恒温器真空层按照产品真空度要求抽好真空，再将本体空间抽真空，真空度要求为10^-1Pa及以下，然后导体通电，加热过程中持续抽真空，同时检测本体空间真空度；干燥完成判断方法：真空度可维持在10^-1Pa及以下保持2小时变化小于0.1，则可判定干燥完成；

g.冷却自然冷却时间会持续较长时间，采取换热冷却方式；方法：从电缆一端向本体空间充入干燥冷氮气，同时从电缆另一端将置换的热氮气用真空泵抽，如此循环可很快将电缆本体冷却至液氮温度，此时停止注入冷氮气；

h.抽真空完成步骤g后，用真空泵继续将本体空间抽至真空度为10^-1Pa，保持4～12小时；

i.注液氮在真空下注入液氮；

j.静放静放时间至少为4小时，具体可根据电缆长度、电流大小和电压等级不同而有所不同。