[发明专利]铠装电缆导体超导母线的绝缘对地屏蔽层的加工工艺

说明书

技术领域

本发明涉及低温超导磁体馈线技术领域，具体是一种铠装电缆导体超导母线的绝缘对地屏蔽层的加工工艺。

背景技术

铠装电缆导体(CICC)超导母线(见图1)是大型磁约束核聚变装置中超导馈线系统传输电能的部件，CICC超导母线外表面通常采用湿法涂胶或预浸渍工艺加工一层固体环氧基玻璃纤维绝缘层，以满足磁体运行时交直流耐电压要求，绝缘层的外层需制作对地屏蔽层以形成完整的电回路。

对地屏蔽层通常的做法是在绝缘层外表面直接包裹一层或多层金属箔，金属箔多选择铝箔或不锈钢箔，表面带胶易于粘结。在金属箔包裹时绝缘层已处于固化完成状态。我国在运行的EAST超导托卡马克聚变装置的磁体馈线全部采用的是此类型的对地屏蔽形式。这种方法虽然操作方法简单，但由于CICC超导母线绝缘层固化后表面并不平整，金属箔在包绕与粘贴后也很难保持平整，极易夹杂气泡或其他杂质，这带来的最大坏处是当超导母线处于交流工况下，夹杂的空气会因介电强度低在较低的运行电压下就会发生局部放电现象，从而降低绝缘层整体寿命；另外由于超导母线在运行时候会受到周期性的应力作用，较薄的金属箔很容易磨损或开裂，尤其在超导母线被夹持的位置，而这对于磁体安全运行是极为不利的现象。

国际热核聚变反应堆(ITER)的超导馈线系统中，超导母线绝缘对地屏蔽对以上技术进行了改进，其在绝缘层包绕时就半迭包上一层0.1mm厚的不带胶铝箔，并在铝箔外侧再包绕一层预浸料带，这样绝缘层与对地屏蔽层一同固化。这样做的目的是降低对地屏蔽层施工时带入的空气，并且最外层的预浸料在固化后可以起到对地屏蔽保护的作用。但从实施的效果来看，结果并不理想，主要原因是铝箔包绕时，其下部的绝缘层并未固化，处于相对蓬松的状态，而在其外层又要包绕预浸料带，包绕时的张力、固化时绝缘层收缩产生的应力使得这层铝箔对地屏蔽产生较为严重的褶皱，而褶皱的对地屏蔽必然会在绝缘层局部产生不均匀电场分布，这些都是磁体长时间安全运行的隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种铠装电缆导体超导母线的绝缘对地屏蔽层的加工工艺，以解决现有技术存在的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

铠装电缆导体超导母线的绝缘对地屏蔽层的加工工艺，其特征在于：包括以下步骤：

(1)、首先将CICC超导母线预弯成特定形状后，采用预浸料工艺制造绝缘层，预浸料为环氧玻璃纤维预浸带，根据耐电压等级采用平包或半迭包的方式将构成绝缘层的环氧玻璃纤维预浸带包绕到CICC超导母线外层至规定厚度；

(2)、包绕绝缘层完成后，在绝缘层上依次包绕两层碳纤维预浸料带，碳纤维预浸料带包绕时需平整无褶皱，施加不小于5kg的张力，张力尽可能保持恒定，并且包绕方式与包绕方向与其依附的由环氧玻璃纤维预浸带构成的绝缘层相同，可采用手工或机器自动包绕方式，由两层碳纤维预浸料带形成碳纤维材料对地屏蔽层；

(3)、碳纤维材料对地屏蔽层包绕完成后，在碳纤维材料对地屏蔽层外部包绕一层脱模布，脱模布外包绕吸胶毡或干玻璃纤维带，在吸胶毡或干玻璃纤维带外套入真空袋膜，并用密封胶条密封真空袋膜，真空袋膜上留有真空抽口；

(4)、将真空袋膜上真空抽口通过真空阀门及相应管路连接至真空泵系统，并使用真空计系统测试真空袋膜中的真空度，通过真空泵系统将真空袋膜内抽真空至<1000Pa量级，待真空袋膜干瘪后，把整个CICC超导母线置于热压罐之中，按照树脂要求固化温度曲线实施固化；

(5)、固化完成待温度降至室温，拆开真空袋膜及密封胶条，如碳纤维材料对地屏蔽层表面有富胶或不平整区，使用砂纸打磨掉即可。

所述的铠装电缆导体超导母线的绝缘对地屏蔽层的加工工艺，其特征在于：步骤(4)中，如不使用热压罐，可使用加热带或其他加热装置对整个CICC超导母线加温固化。

所述的铠装电缆导体超导母线的绝缘对地屏蔽层的加工工艺，其特征在于：碳纤维预浸料带与环氧玻璃纤维预浸带需有着相同的纤维编织形式以及尺寸，并且碳纤维预浸料带与环氧玻璃纤维预浸带必须采用相同体系的环氧树脂胶。