[发明专利]一种冷绝缘高温超导电缆导体端部连接方法

说明书

技术领域

本发明属于超导电工领域，特别涉及一种冷绝缘高温超导电缆导体端部连接方法。

背景技术

自从1986年发现高温超导材料以来，超导体的工作区间由液氦温区(4.2K)提高到了液氮温区(77K)下运行，高温超导电力装置的研究备受关注。随着城市供电需求的不断扩大，电能容量需要大幅增加，但是人口密集地区输电空间狭窄，电压等级不宜过高。由于高温超导电缆输电系统具有大容量，高效率，低损耗等优点，同时在技术上又可以实现对旧的地下电缆网络进行改造，所以高温超导电缆输电技术受到世界各国的关注。经过几十年的发展，高温超导电缆正在向产业化，实用化的方向发展。

高温超导电缆系统由通电导体、低温杜瓦管、终端、低温冷却系统、检测与保护系统等部件组成。根据绝缘介质所处的温度环境不同，高温超导电缆又分为热绝缘和冷绝缘两种，即绝缘介质是否存在于液氮温度下。冷绝缘高温超导电缆导体端部又分为导体层端部和屏蔽层端部两个部分。由于超导带材十分脆弱(易折断，不耐受高温)，不方便直接与终端内的电流引线相连接，所以需要先将导体层与屏蔽层的超导带材与端部装置相连接，再通过机械连接的方法(焊接，螺纹连接等)与终端中的电流引线相连接。

对于这种端部装置，需要满足：大电流密度、低损耗、较高的机械强度、方便与终端内的电流引线相连接、满足冷却液氮的流动。而目前所用的连接方法，是将超导带材和铜骨架直接焊接在一起，由于不同金属的收缩率、延展性不同等原因，容易造成超导带材的弯曲和折断。因此，需要一种稳固的，同时便于操作的连接方法，以满足冷绝缘高温超导电缆对于端部连接的要求。

发明内容

本发明的目的是为了解决冷绝缘高温超导电缆导体端部连接问题，提供了一种冷绝缘高温超导电缆导体端部连接方法。

本发明采用的技术方案按以下步骤操作：

(1)将冷绝缘高温超导电缆导体待连接端的最前端一段剥除主绝缘层、超导屏蔽层和铜屏蔽层，露出超导导体层，形成冷绝缘高温超导电缆导体连接端前端；再往后一段剥除超导屏蔽层和铜屏蔽层，露出主绝缘层，形成冷绝缘高温超导电缆导体连接端中段；

(2)设置管状的导体层连接端，其一端设置一段内螺纹和外螺纹，分别与导体层连接端外套和导体层连接端内套通过螺纹连接；

(3)在冷绝缘高温超导电缆导体连接端前端位置设置锥筒形的导体层带材固定锥，将铜骨架和超导导体层隔开；在露出的铜骨架的范围内包裹一圈铜带，并将超导导体层与铜带焊接一段长度，最前端一段超导导体层截除；

(4)将冷绝缘高温超导电缆导体最前端的铜骨架和铜带插入到导体层连接端外套和导体层连接端内套之间的空隙中，并通过钎焊固定；

(5)在冷绝缘高温超导电缆导体连接端中段位置设置锥筒形的屏蔽层带材固定锥，将超导屏蔽层和铜屏蔽层撑起，与主绝缘层隔开；

(6)在冷绝缘高温超导电缆导体连接端中段的主绝缘层上套装屏蔽层连接端和屏蔽层连接外套；屏蔽层连接端和屏蔽层连接外套通过螺纹连接，两者间存在一个环形空间；将撑起的超导屏蔽层和铜屏蔽层插入屏蔽层连接端和屏蔽层连接外套之间的环形空间，并通过钎焊固定；

(7)对各焊接段进行清洗；

(8)将导体层连接端(21)与导体层外部电流引线焊接，套装屏蔽层连接端(31)与屏蔽层外部电流引线焊接，实现冷绝缘高温超导电缆与外部电流引线的连接。

所述超导导体层与铜带之间采用锡焊对接焊接方式，焊接长度不小于5cm，焊接温度不超过150℃。

所述导体层带材固定锥和屏蔽层带材固定锥的材料为PPLP或聚酰亚胺。

所述超导屏蔽层和铜屏蔽层与屏蔽层连接端、屏蔽层连接外套之间采用锡焊对接焊接方式，焊接温度不超过150℃。

所述导体层连接端、导体层连接端外套、导体层连接端内套、屏蔽层连接端、屏蔽层连接外套的材料均为铜。

所述超导导体层和超导屏蔽层所用超导带材形状为扁带。

本发明的有益效果为：

本发明将冷绝缘超导电缆导体内的铜骨架、超导带材与外部电流引线相连接，用该方法连接的冷绝缘高温超导电缆导体端部，可以减小端部的接触电阻及电缆的运行损耗，还可以提高电缆端部连接的机械强度，应用于冷绝缘高温超导电缆导体的端部连接，从而满足电缆的实际运行需求。

附图说明

图1为冷绝缘高温超导电缆截面示意图；

图2为导体层连接端截面示意图；

图3为导体层连接端与铜骨架、超导导体层连接后截面示意图；

图4为屏蔽层连接端截面示意图；