[发明专利]高温超导电缆电流引线结构及其设计方法

权利要求书

1.高温超导电缆电流引线结构的设计方法，其特征在于，

所述设计方法的步骤如下：

步骤1，测量高温超导电缆终端内液氮液面至室温接线端子之间的距离、液氮液面至环氧板之间的距离；分别确定电流引线中第一引线段、第二引线段和第三引线段的长度；

步骤2，测量电流引线的外径，根据电流引线的额定电流，设置电流引线中第二引线段的内径初始值；

步骤3，测量液氮液面温度、环氧板位置温度和室温接线端子温度；

步骤4，基于电流引线的热场和电场的耦合模型，采用仿真手段，以电流引线漏热最小为目标函数，从第二引线段的内径初始值开始，优化第二引线段的长度和内径；

步骤5，根据第二引线段的长度和内径的优化结果，确定电流引线中第一引线段和第三引线段的长度。

2.根据权利要求1所述的高温超导电缆电流引线结构的设计方法，其特征在于，

步骤1包括：

步骤1.1，以液氮液面至室温接线端子之间的距离作为电流引线中第一引线段、第二引线段和第三引线段的总长；

步骤1.2，以液氮液面为第一引线段的底端，据此确定第一引线段的顶端；

步骤1.3，以第一引线段的顶端为第二引线段的底端，第二引线段的顶端不超过环氧板的位置，据此确定第二引线段的长度；

步骤1.4，以第二引线段的顶端为第三引线段的底端，以室温接线端子的位置为第三引线段的顶端，据此确定第三引线段的长度。

3.根据权利要求2所述的高温超导电缆电流引线结构的设计方法，其特征在于，

步骤1.2中，所述第一引线段的长度不小于200mm。

4.根据权利要求1所述的高温超导电缆电流引线结构的设计方法，其特征在于，

在步骤2中，电流引线中第一引线段、第二引线段和第三引线段的外径相同，第二引线段的内径满足30mm≤d≤56mmD，其中d表示第二引线段的内径，D表示第二引线段的外径。

5.根据权利要求1所述的高温超导电缆电流引线结构的设计方法，其特征在于，

在步骤4中，所述电流引线的热场模型满足如下关系式：

式中，

ρ表示电流引线材料的密度，

C_p表示电流引线材料的恒压热容，

表示电流引线外部流体的流速，

表示电流引线的热通量，

k表示电流引线材料的导热系数，

表示梯度算子，

T表示电流引线的温度，

Q_e表示电流引线的焦耳热损耗。

6.根据权利要求1所述的高温超导电缆电流引线结构的设计方法，其特征在于，

在步骤4中，所述电流引线的电场模型满足如下关系式：

式中，

表示电流引线的电流密度，

表示流过电流引线的电流与引线截面的比值，

表示电流引线的电场密度，

V表示电流引线的电势，

σ表示电流引线材料的电导率，

Q_e表示电流引线的焦耳热损耗，

表示梯度算子。

7.根据权利要求1所述的高温超导电缆电流引线结构的设计方法，其特征在于，

步骤4中，电流引线漏热最小为目标函数的约束条件是环氧板位置温度最接近接线端子温度。

8.根据权利要求7所述的高温超导电缆电流引线结构的设计方法，其特征在于，

步骤4中，电流引线漏热最小为目标函数的的边界条件包括：电流引线顶端温度为环境温度、电流引线底端温度为液氮沸腾温度、除了顶端和底端以外的电流引线边界均为热绝缘。