[发明专利]一种基于蒸发冷却的多段式电流引线

说明书

本发明公开了一种基于蒸发冷却的多段式电流引线，包括连接超导电缆的第一引线段、用于连接第一引线段到液氮液面的第二引线段、用于连接第二引线段的第三引线段、用于连接第三引线段到室温端接线端子的第四引线段；第一引线段包裹超导电缆和引线；第二引线段用于增大引线与液氮之间的换热面积，加强引线与液氮之间的换热；第三引线段用于增大引线与蒸发氮气的换热面积，加强引线与蒸发氮气的换热，降低引线的温度，减少引线的漏热；第四引线段用于从所述第三引线段向室温端的温度过渡。本发明通过四段引线段的组合具有漏热小、接触电阻小、易拆装、结构清晰新颖、稳定可靠、防止过流时低温端过热以及不通流时高温端结冰等优点。

技术领域

本发明属于超导技术应用领域，更具体地，涉及一种基于蒸发冷却的多段式电流引线。

背景技术

随着我国社会经济的高速发展，城镇居民用电及工业生产用电需求激增；而且我国能源资源主要分布在西部，电力负荷则主要分布在东部，地理分布不均的矛盾逐渐突出。因此，大规模远距离输电对我国十分重要。在传统的输电方式中，特高压输电技术在大容量和远距离输电方面比传统的高压输电技术有很大的优势，但它仍占据着大量的输电走廊；高压电缆输电技术现在已经非常成熟，铺设于电缆沟中具有运行稳定，对环境污染小的优点，在城市配电网中得到了越来越多的应用，但是其在输配电环节中的损耗仍很大。超导输电技术是实现大规模远距离输电的潜在解决方案之一，近年来在国际上得到了较快发展，我国也有了很好的研发基础。高温超导电缆可利用现有的输电通道，结合超导体零电阻、高载流密度的特性，能在较低的电压水平下实现较高的输电能力，具有容量大、损耗低、体积小的优点。电流引线是超导装置不可或缺的一部分，它连接着室温电源和低温超导磁体，既将电流从电源传输到电缆中，又承担着电缆终端中温度的过渡。电流引线通电时产生的焦耳热和高低温差引起的传导热，是低温系统的主要漏热源。据有关文献，在大型超导装置中，电流引线漏热可占系统总漏热的50％以上。因此，电流引线的设计几乎决定了超导装置的可靠性。一个不佳的电流引线的设计会导致超导装置冷却系统的效率大大减小，降低运行的经济性，严重情况下，甚至会导致低温系统热崩溃，引起超导带材失超烧毁。

在电流引线设计的过程中，电流引线的材料、冷却方式、长度和横截面积，结构以及绝缘厚度等都会影响电流引线的性能，因而需要正确的影响设计，以保证电流引线的热电性能等能够满足设计要求，同时保证超导装置长期工作的安全稳定性。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于蒸发冷却的多段式电流引线，旨在减少引线的漏热，提高超导磁体的运行稳定性。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于蒸发冷却的多段式电流引线，包括连接超导电缆的第一引线段、用于连接第一引线段到液氮液面的第二引线段、用于连接第二引线段的第三引线段、用于连接第三引线段到室温端接线端子的第四引线段；

第一引线段为两片独立的铜板，包裹超导电缆和引线，两片铜板在两端分别为垂直方向的圆弧段，分别连接超导电缆和引线；

第二引线段用于增大引线与液氮之间的换热面积，从而加强引线与液氮之间的换热，防止短路故障时引线温度高于液氮沸点，导致液氮沸腾，电缆终端气压过大，造成终端爆炸；

第三引线段用于增大引线与蒸发氮气的换热面积，电缆终端中会有少量的氮气蒸发，这些蒸发的氮气可以从终端顶部的泄压阀中溢出。由于引线的漏热与其温度梯度有关，因此可利用低温蒸发氮气具有的冷能，增大其与引线的换热面积，从而加强引线与蒸发氮气的换热，降低引线的温度，减少引线的漏热；

第四引线段用于从第三引线段向室温端的温度过渡。

优选地，铜板纵向包裹超导电缆本体和轴向包裹引线本体中，使用铟压接。

优选地，第二段引线采用伞裙式设计，非伞裙部分截面积大于引线本体有效截面积。