一種用于超導電力設備的氣冷電流引線的制作方法
【專利摘要】一種用于超導電力設備的氣冷電流引線，由導電桿(1)和氣冷管道(2)組成。導電桿(1)為圓柱形，氣冷管道(2)為中空的圓柱形管道。導電桿(1)有一個和氣冷管道(2)頂部端面法蘭配合的法蘭端面，導電桿(1)法蘭端面下方的部分穿過氣冷管道(2)的中心通孔。導電桿(1)和氣冷管道(2)同軸安裝，通過導電桿(1)的法蘭端面與氣冷管道(2)頂部端面法蘭緊固。氣冷電流引線通過氣冷管道(2)的安裝端面安裝在杜瓦蓋板(3)上，通過氣冷管道(2)低溫側的螺紋配合螺母進行緊固。
【專利說明】—種用于超導電力設備的氣冷電流弓I線
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種應用于超導電力設備的高電壓氣冷電流引線。
【背景技術】
[0002]近年來，諸如超導變壓器、超導限流器等高電壓超導電力設備的研究開發取得了較大進展。當前超導電力設備大多運行于液氮溫區，較多采用液氮蒸發冷卻形式維持超導電力設備中超導部件所需的低溫環境。
[0003]電流引線是高電壓超導電力設備的關鍵部件，其用于連接低溫超導部件和室溫側電源。然而，外部熱源經由電流引線進入杜瓦內部，導致系統的冷卻效率極大降低。由于液氮蒸發后產生的氮氣具有較大的顯熱，可以充分利用蒸發的冷氮氣來帶走引線產生的焦耳熱以及外部熱源向引線的漏熱。
[0004]中國發明專利201110067987.5公開了一種氣冷引線的低溫絕緣結構，其結構包括真空法蘭盤和設在氣冷引線外表面的三層絕緣結構。該發明的結構只解決了電流引線導體外表面的絕緣問題，沒有考慮電流引線在室溫部分導體結霜帶來的絕緣問題。
[0005]中國發明專利201310236984.9公開了一種應用于高壓超導電力設備的出現套管，其由玻璃鋼護套、低溫膠浸紙、引線和傘群組成。該發明只解決了電流引線導體與杜瓦間的絕緣問題，沒有考慮氣冷弓丨線結構。
[0006]中國發明專利201210042720.5公開了一種超導電力裝置用高電壓絕緣電流引線，其主要包含紫銅導體、絕緣子、絕緣套管等部分。該發明同樣只解決了電流引線導體與外部環境的絕緣問題，沒有考慮氣冷引線結構。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是克服現有技術的缺點，針對電流引線外部結霜對絕緣的影響和絕緣層過厚影響氣冷引線換熱效率的問題，提供一種用于超導電力設備的高電壓氣冷電流引線。本發明為一種真空絕熱管道高電壓氣冷電流引線，采用膠浸紙結合環氧樹脂傘裙法蘭的技術方案，適用于不超過35kV的大電流超導電力設備。
[0008]本發明的氣冷電流引線主要由導電桿和氣冷管道兩大部件組成。
[0009]所述的導電桿為圓柱形。所述的氣冷管道為中空的圓柱形管道。導電桿有一個和氣冷管道頂部端面法蘭配合的法蘭端面，導電桿法蘭端面下方的部分穿過氣冷管道的中心通孔。導電桿和氣冷管道同軸安裝，通過導電桿的法蘭端面與氣冷管道頂部端面法蘭緊固。氣冷電流引線通過氣冷管道的安裝端面安裝在杜瓦蓋板上，通過氣冷管道低溫側的螺紋配合螺母進行緊固。
[0010]所述的導電桿包含通電導體、室溫端子、傘裙法蘭、膠浸紙絕緣套管和上密封O圈。通電導體與室溫端子間通過螺紋同軸連接；通電導體和傘裙法蘭間通過螺紋同軸連接，且傘裙法蘭位于室溫端子的下方。上密封O圈位于室溫端子和傘裙法蘭之間，與室溫端子同軸；膠浸紙絕緣套管位于傘群法蘭的下方，與通電導體同軸安裝。
[0011]所述的通電導體為一根形狀均勻的圓形棒，由高電導率材料制成，通常采用紫銅棒。通電導體的一端，即低溫端穿過真空絕熱管道后插入杜瓦內部；通電導體的中溫端加工有一段外螺紋，用于與室溫端子和傘裙法蘭連接。
[0012]所述的室溫端子為圓柱形，室溫端子的直徑大于通電導體的直徑，室溫端子采用與通電導體相同材質的棒材加工而成。室溫端子與通電導體連接的一端的底面加工有密封凹槽，該密封凹槽為圓環形，密封凹槽的內徑和外徑分別與上密封O圈的內徑和外徑相等，用于放置上密封O圈。所述室溫端子與通電導體連接的一端的底面中心開有內螺紋孔，內螺紋孔位于圓形凹槽的中心部位，與密封凹槽同心。內螺紋孔的外徑小于圓形凹槽的內徑，用于和通電導體連接。
[0013]所述的室溫端子根據外徑的不同分為兩段，其中一段用于與外部接線端子電氣連接，位于室溫端子的上部。室溫端子的另一段用于和傘裙法蘭之間的密封連接，位于室溫端子的下部，且該段的直徑約為室溫端子上段直徑的1.5倍。所述的室溫端子雖然兩段直徑不同，但是均由一根整體的圓柱形銅棒加工而成。室溫端子的尺寸根據實際使用的外部連接端子尺寸確定。
[0014]所述的外部連接端子是用于電氣設備與外部電纜連接的連接件。
[0015]所述的傘裙法蘭由環氧樹脂塊材加工而成，具有防水結構。傘裙法蘭上部為一個平臺，傘裙法蘭中間部分加工有內螺紋，該內螺紋與通電導體上部的外螺紋配合，利用通電導體上部的外螺紋，使傘裙法蘭沿通電導體的軸向運動，在保持室溫端子和通電導體相對位置不動的情況下，通過螺紋旋轉帶動傘裙法蘭的室溫端平面沿軸向往室溫端子的底面運動，從而可以壓緊置于室溫端子的底面圓環形凹槽中的上密封O圈。傘群法蘭上部平臺上與真空絕熱管道配合處加工有沉頭法蘭孔，用螺母將真空絕熱管道頂部的下密封O圈壓緊。
[0016]所述的膠浸紙絕緣套管為中空的圓柱形，其中心的通孔直徑與通電導體的外徑相等，圓柱形膠浸紙絕緣套管的壁厚根據絕緣等級的不同進行調整，一般選擇依據約為Imm厚度對應1kV絕緣要求。所述的膠浸紙絕緣套管長度約比通電導體的長度小50mm，且同軸套裝在通電導體外。制作時，先將通電導體、室溫端子和傘裙法蘭裝配完畢，然后再采用采用真空壓力灌封或真空壓力浸潰工藝，將包覆層完全浸潤低溫膠或漆。所述包覆層采用耐低溫、高耐壓強度、易浸潰的聚芳酰胺紙(Nomex)或聚丙烯層壓紙(PPLP)或聚酰亞胺玻璃絲布復合紙。包覆層均勻纏繞在通電導體外側。通電導體處于低溫側的端部有一段不纏繞包覆層，以用作電氣連接。纏繞包覆層時，使通電導體與傘裙法蘭連接處緊密連接并密封，不得露出通電導體。
[0017]所述的上密封O圈為密封用橡膠圈，上密封O圈放置于室溫端子底部的凹槽內，并由傘裙法蘭通過螺紋壓緊，防止氣體從傘裙法蘭和室溫端子之間的接合部位溢出。
[0018]所述的氣冷管道包含真空絕熱管道、通氣絕緣支架、下密封O圈、鎖緊螺母以及密封墊等部件。其中，通氣絕緣支架同軸安裝在真空絕熱管道的底部，下密封O圈同軸安裝在真空絕熱管道的頂部，密封墊同軸安裝在距離真空絕熱管道頂部端面約4/5真空絕熱管道總長度的位置，鎖緊螺母與真空絕熱管道同軸安裝，安裝在密封墊以下距離一倍于杜瓦蓋板厚度的位置。
[0019]所述的真空絕熱管道為一根中心為等徑通孔的真空管道，采用不銹鋼加工而成，包含室溫端、排氣孔、安裝端，以及低溫端。根據該真空絕熱管道外徑的不同分為室溫側和低溫側兩段；室溫側為真空絕熱管道位于杜瓦蓋板以上的部分，低溫側為是指真空絕熱管道位于杜瓦蓋板以下的部分；室溫側的外徑約為低溫側外徑的倍，室溫側的長度約為整個真空絕熱管道長度的4/5，低溫側的長度約為整個真空絕熱管道長度的1/5。室溫端位于真空絕熱管道室溫側的最頂部。排氣孔位于真空絕熱管道室溫側偏下部位，排氣孔的中心距離室溫端的長度約為真空絕熱管道總長度的3/5 ;安裝端位于排氣孔下方，安裝端距離室溫端的長度約為真空絕熱管道總長度的4/5 ;低溫端位于安裝端的下方，是真空絕熱管道的最底端。真空絕熱管道的長度與膠浸紙絕緣套管的長度相等。
[0020]真空絕熱管道的室溫端用于與導電桿連接，該端面加工有法蘭孔，法蘭孔的數量和尺寸與傘裙法蘭的室溫端的沉頭法蘭孔數量和尺寸相同。真空絕熱管道的室溫端加工有圓環形凹槽，該凹槽與真空絕熱管道同心，用于安放下密封O圈。該凹槽的內徑和外徑分別與下密封O圈的內徑和外徑相等。真空絕熱管道的排氣孔位于真空絕熱管道中部偏下的位置，即所述排氣孔的中心距離室溫端的長度約為3/5真空絕熱管道的長度。所述的排氣孔用于將冷卻氣體排放至外部管道。真空絕熱管道的安裝端為一個環形平臺，且安裝端距離排氣孔中心的長度約為1/5真空絕熱管道的長度。真空絕熱管道的安裝端處的平臺下部加工有30?40mm長的外螺紋，用于將真空絕熱管道固定在杜瓦蓋板上。真空絕熱管道的低溫端為一個凹形的環狀平臺，用于放置通氣絕緣支架。
[0021]所述的通氣絕緣支架為圓環形，通氣絕緣支架的外徑與真空絕熱管道的低溫端處的凹形平臺外徑一致，裝配時將通氣絕緣支架置于該凹形平臺的凹槽中，用于防止膠浸紙絕緣套管側方位移動。通氣絕緣支架中心加工有一個通孔，該通孔的直徑與膠浸紙絕緣套管的外徑相等。通氣絕緣支架的內圓為鋸齒狀。低溫冷卻氣體通過通氣絕緣支架進入真空絕熱管道內部。
[0022]所述的下密封O圈為密封用橡膠圈，下密封O圈放置于真空絕熱管道頂部的凹槽內，并由傘裙法蘭通過螺釘壓緊，防止氣體從傘裙法蘭和真空絕熱管道之間的接合部位溢出。
[0023]所述的密封墊為聚四氟乙烯材料制作的平墊，密封墊平整放置于真空絕熱管道下部與杜瓦蓋板接合部位的凸臺上，由處于杜瓦蓋板內側的螺母壓緊，防止氣體從真空絕熱管道與杜瓦蓋板結合部位溢出。
[0024]所述的鎖緊螺母為不銹鋼材料制作，其內螺紋的直徑和真空絕熱管道安裝端處平臺下方的外螺紋直徑相等。鎖緊螺母用于將真空絕熱管道密封固定在杜瓦蓋板上。
[0025]所述的杜瓦是能夠提供低溫保溫環境的一種容器，為本領域的基本專業術語，是本領域專業技術人員的公知常識。所述的杜瓦蓋板，是指杜瓦頂部起密封連接的一個法蘭，通常與杜瓦內部聯系的介質流通和電氣連接等通道都安裝在蓋板上，為本領域的基本專業術語，是本領域專業技術人員的公知常識。
[0026]本發明的氣冷電流引線在通電導體外側增加膠浸紙絕緣套管，在保證氣冷引線換熱效率的同時確保了絕緣強度。本發明在氣冷引線外側增加傘群法蘭，使得氣冷引線室溫端子側即便有大量冷凝水的條件下依舊可以保證絕緣強度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖1氣冷電流引線結構圖，圖中:1導電桿、2氣冷管道、3杜瓦蓋板；
[0028]圖2導電桿I結構圖，圖中:11室溫端子、12上密封O圈、13傘裙法蘭、14通電導體、15膠浸紙絕緣套管、A通電導體14的中溫端、B通電導體14的低溫端、C膠浸紙絕緣套管15的中溫端、D膠浸紙絕緣套管15的低溫端、E傘裙法蘭13的室溫端、F傘裙法蘭13的中溫端、G室溫端子11的底面、I1浸紙絕緣套管15的長度、I2室溫端子11的長度、I3室溫端子11的螺紋孔深度、I4傘裙法蘭13的平臺厚度、I5通電導體14的長度、I6通電導體14的螺紋長度；
[0029]圖3氣冷管道2結構圖，圖中:21真空絕熱管道、22下密封O圈、23密封墊、24鎖緊螺母、25通氣絕緣支架、H真空絕熱管道21的室溫側、I真空絕熱管道21的排氣孔、J真空絕熱管道21的安裝端、K真空絕熱管道21的低溫側、I7真空絕熱管道21的長度、I8真空絕熱管道21的排氣孔I的中心距離真空絕熱管道21的室溫側H的長度、I9真空絕熱管道21的安裝端J距離真空絕熱管道21的排氣孔I中心的長度；
[0030]圖4導電桿I和氣冷管道2裝配示意圖。
【具體實施方式】
[0031 ] 下面結合附圖和【具體實施方式】進一步說明本發明。
[0032]如圖1所示，本發明的氣冷電流引線主要由導電桿I和氣冷管道2組成。所述的導電桿I為多個零件組成的復合結構，總體為圓柱形。所述的氣冷管道2為多個零件組成的復合結構，總體為中空的圓柱形管道。導電桿I具有一個和氣冷管道2頂部端面法蘭配合的法蘭端面，導電桿I法蘭端面下方的部分穿過氣冷管道2的中心通孔。導電桿I和氣冷管道2同軸安裝，由導電桿I的法蘭端面與氣冷管道2頂部端面法蘭進行緊固。氣冷電流引線通過氣冷管道2的安裝端面安裝在杜瓦蓋板3上，通過氣冷管道2低溫側的螺紋配合螺母進行緊固。
[0033]如圖2所示，本發明的氣冷電流引線的導電桿I包含:室溫端子11、上密封O圈12、傘裙法蘭13、通電導體14和膠浸紙絕緣套管15。導電桿I用于傳輸電流，同時實現和氣冷管道2之間的主絕緣。
[0034]所述的室溫端子11采用與通電導體14相同材質的棒材加工而成，本實施例中選用紫銅棒，用于傳輸電流和密封連接。所述的室溫端子11根據外徑的不同分為兩段，其中一段用于與外部接線端子電氣連接，位于室溫端子11的上部，為沿長度方向直徑相同的圓柱體。另一段用于和傘裙法蘭13之間的密封連接，位于室溫端子11的下部，為沿長度方向直徑相同的圓柱體，且該段的直徑約為室溫端子11上段直徑的1.5倍。所述的室溫端子11雖然兩段直徑不同，但是均由一根整體的圓柱形銅棒加工而成，因此室溫端子11的上部和下部之間不需要額外的連接，二者本質上即為一體。室溫端子11的尺寸根據實際使用的外部連接端子尺寸確定，其中室溫端子11的直徑需要比外部連接端子直徑大20mm左右，室溫端子11的長度I2約為外部連接端子高度的1.2倍左右。本實施例的室溫端子11選用紫銅棒，直徑為50mm,長度I2為100mm。室溫端子11的底面G開有圓環形凹槽,該凹槽與室溫端子11同心，用于安放上密封O圈12。凹槽的內徑和外徑分別與上密封O圈12的內徑和外徑相等。室溫端子11的底面G中心加工有內螺紋孔，內螺紋孔位于圓形凹槽的中心部位，且內螺紋孔的外徑約比圓形凹槽的內徑小6mm。室溫端子11的內螺紋孔深度I3為室溫端子11的長度I2的1/3左右，在本實施例中選擇室溫端子11的內螺紋孔深度I3為30_。內螺紋孔的外徑與通電導體14的外徑相等，用于與通電導體14的電氣和機械連接。室溫端子11的上部與外部接線端子連接，因此室溫端子11上部圓柱體的半徑和長度需根據外部接線端子的連接半徑和長度而定，在本實施例中室溫端子11的上部圓柱體直徑為33mm，長度為75mm。
[0035]所述的外部連接端子是用于電氣設備與外部電纜連接的連接件，為本領域專業技術人員公知的部件。
[0036]所述的上S封O圈12為橡I父S封圈，為標準廣品。
[0037]所述的傘裙法蘭13用整塊環氧樹脂加工而成。傘裙法蘭13整體為圓柱形，上部傘裙法蘭13的室溫端E和傘裙法蘭13的中溫端F之間為平臺結構，傘裙法蘭13的平臺厚度I4可以根據絕緣強度需求確定，一般選擇20_。傘裙法蘭13的下部中空，外側加工成傘裙，用于實現室溫端子對氣冷管道2之間的主絕緣與氣體密封。傘裙法蘭13的室溫端E為一個平面，上面加工有若干個沉頭法蘭孔，在本實施例中為6個。所述的法蘭孔用于將導電桿I固定在氣冷管道2上。傘裙法蘭13的中心加工有內螺紋，該螺紋的外徑與通電導體14的外徑相等。利用通電導體14上部的外螺紋，使傘裙法蘭13沿通電導體14的軸向運動，在保持室溫端子11和通電導體14位置相對不動的情況下，通過旋轉傘裙法蘭13，帶動傘裙法蘭13的室溫端E平面沿軸向往室溫端子11的底面G運動，從而可以壓緊置于室溫端子11的底面G圓環形凹槽中的上密封O圈12。傘裙法蘭13的中溫端F為一個平面，用于壓緊導電桿I和氣冷管道2之間的密封圈。傘裙法蘭13的下部傘裙主要用于防止室溫端子11的冷凝水滴在氣冷管道2上，如果冷凝水成串滴到氣冷管道2上，則會造成電氣短路，威脅到設備的運行安全。傘裙法蘭13的下部采用中空結構，與傘裙法蘭13同心。傘裙法蘭13下部空隙的直徑比氣冷管道2的外徑大5_，可以使得傘裙法蘭13的中溫端F能夠完全與氣冷管道2的頂部端面貼合。
[0038]所述的通電導體14采用與室溫端子11相同的材料制作，在本實施例中為紫銅棒，直徑20mm，用于傳輸電流。所述的通電導體14沿軸向分為兩段，分別為中溫側和低溫側，中溫側和低溫側的外徑相同，中溫側的長度約為整個通電導體14的長度I5的4/5，低溫側的長度約為整個通電導體14的長度I5的1/5。所述的通電導體14的中溫端A位于通電導體14中溫側的最頂部，用于與室溫端子11之間的緊固連接和傳輸電流；所述的通電導體14的低溫端B位于通電導體14低溫側的最底部，用于與杜瓦內部超導電力設備之間的電氣連接和傳輸電流。通電導體14的長度I5—般選擇為100mm左右，這樣既能保證使用時具有一定的溫度梯度，也不會因為過長而難以加工。通電導體14的中溫端A加工有外螺紋，該螺紋的外徑與通電導體14的直徑相等。通電導體14的螺紋長度I6比室溫端子11的螺紋孔深度I3與傘裙法蘭13的平臺厚度I4的和大3?5_。所述的膠浸紙絕緣套管15采用采用耐低溫、高耐壓強度、易浸潰的聚芳酰胺紙(Nomex)或聚丙烯層壓紙(PPLP)或聚酰亞胺玻璃絲布復合紙與低溫膠或漆制成，本實施例選用聚芳酰胺紙(Nomex)與低溫環氧膠制作。膠浸紙絕緣套管15套裝在通電導體14的外表面。傘裙法蘭13與通電導體14裝配完成后，將完全浸潤有低溫環氧膠的聚芳酰胺紙緊貼傘裙法蘭13的中溫端F，緊密纏繞在通電導體14的外表面。聚芳酰胺紙寬度為膠浸紙絕緣套管15的長度I1，且有膠浸紙絕緣套管15的長度I1等于通電導體14的長度I5減去通電導體14的螺紋長度I6 ;聚芳酰胺紙的纏繞層數根據主絕緣要求確定，若以η表示聚芳酰胺紙的纏繞層數，則對于n kV的絕緣要求需要纏繞η層聚芳酰胺紙。纏繞完成后，將膠浸紙絕緣套管15置于真空加熱爐中進行加溫固化，固化后的聚芳酰胺紙即為膠浸紙絕緣套管15。
[0039]導電桿I的裝配步驟如下:
[0040](I)將傘裙法蘭13中心的內螺紋旋入通電導體14的中溫端A的外螺紋；
[0041](2)將上密封O圈12置于室溫端子11的底面G的圓環形凹槽中；
[0042](3)將通電導體14的中溫端A的外螺紋旋入室溫端子11的底面G的內螺紋孔中；
[0043](4)旋轉傘裙法蘭13，使傘裙法蘭13的室溫端E盡量貼近室溫端子11的底面G，以確保上密封O圈完全被壓緊；
[0044](5)將完全浸潤低溫環氧膠的聚芳酰胺紙緊貼傘裙法蘭13的中溫端F，緊密纏繞在通電導體14的外表面；
[0045](6)纏繞完畢后，將導電桿I置于真空加熱爐中進行加溫固化，固化時間和溫度根據市售低溫環氧膠的使用說明書中規定的固化時間和溫度要求確定；
[0046](7)固化完成后，將導電桿I取出，即完成導電桿I的裝配。
[0047]如圖3所示，本發明的氣冷電流引線的氣冷管道2包含以下零部件:真空絕熱管道21、下密封O圈22、密封墊23、鎖緊螺母24和通氣絕緣支架25。氣冷管道2為通電導體14提供冷卻氣體，并為冷卻氣體提供排放通路。
[0048]所述的真空絕熱管道21，為一根中心為等徑通孔的真空管道，采用不銹鋼加工而成，包含室溫端H、排氣孔1、安裝端J，以及低溫端K。根據該真空絕熱管道21外徑的不同分為室溫側和低溫側兩段；室溫側為真空絕熱管道21位于杜瓦蓋板3以上的部分，低溫側為是指真空絕熱管道21位于杜瓦蓋板3以下的部分；室溫側的外徑約為低溫側外徑的1.5倍，室溫側的長度約為整個真空絕熱管道21長度的4/5，低溫側的長度約為整個真空絕熱管道21長度的1/5。室溫端H位于真空絕熱管道21室溫側的最頂部；排氣孔I位于真空絕熱管道21室溫側偏下部位，其中心距離室溫端H的長度約為真空絕熱管道21總長度的3/5 ;安裝端J位于排氣孔I下方，其距離室溫端H的長度約為真空絕熱管道21總長度的4/5 ;低溫端K位于安裝端J下方，是真空絕熱管道21的最底端。真空絕熱管道21的長度I7與膠浸紙絕緣套管15的長度I1相等。真空絕熱管道21的室溫端H用于與導電桿I連接，該端面加工有法蘭孔，法蘭孔的數量和尺寸與傘裙法蘭13的室溫端E的沉頭法蘭孔數量和尺寸相同。真空絕熱管道21的室溫端H加工有圓形凹槽，凹槽與真空絕熱管道21同心，用于安放下密封O圈22。該凹槽的內徑和外徑分別與下密封O圈22的內徑和外徑相等。真空絕熱管道21的排氣孔I位于真空絕熱管道21中部偏下的位置，即所述排氣孔I的中心距離室溫端H的長度I8約為3/5真空絕熱管道21的長度17。所述的排氣孔I用于將冷卻氣體排放至外部管道。真空絕熱管道21的安裝端J為一個環形平臺，且安裝端J距離排氣孔I中心的長度I9約為1/5真空絕熱管道21的長度17。真空絕熱管道21的安裝端J處的平臺下部加工有30?40mm長的外螺紋，用于將真空絕熱管道21固定在杜瓦蓋板3上。真空絕熱管道21的低溫端K為一個凹形的環狀平臺，用于放置通氣絕緣支架25。
[0049]所述的下密封O圈22是橡膠密封圈，為標準產品。
[0050]所述的密封墊23為聚四氟乙烯環，厚度為l_2mm，密封墊23的內徑和外徑與真空絕熱管道21的安裝端J處的平臺尺寸一致。裝配時，將密封墊23置于真空絕熱管道21的安裝端J處的平臺下部。
[0051]所述的鎖緊螺母24為不銹鋼材料制作，其內螺紋的直徑和真空絕熱管道21的安裝端J處平臺下方的外螺紋直徑相等。鎖緊螺母24與真空絕熱管道21的安裝端J處的外螺紋相配合，將真空絕熱管道2密封固定在杜瓦蓋板3上。
[0052]所述的通氣絕緣支架25為環氧板加工而成，為環狀結構。通氣絕緣支架25中心有通孔。通氣絕緣支架25的直徑與膠浸紙絕緣套管15的外徑相等。通氣絕緣支架25內圓加工成鋸齒狀凹槽，用作冷卻氣體通道。通氣絕緣支架25的外徑與真空絕熱管道21的低溫端K處的凹形平臺外徑一致，裝配時將通氣絕緣支架25置于該凹形平臺的凹槽中。
[0053]按照以下步驟裝配氣冷管道2:
[0054](I)將密封墊23置于真空絕熱管道21的安裝端J處的平臺下，確保裝配時不會掉出；
[0055](2)將真空絕熱管道21的低溫端K從正面穿過杜瓦蓋板3上的安裝孔，直至密封墊23與杜瓦蓋板3完全均勻接觸；
[0056](3)將鎖緊螺母24旋入真空絕熱管道21的安裝端J的外螺紋，確保密封墊23被完全壓實；
[0057](4)將通氣絕緣支架25置于真空絕熱管道21的低溫端K處的凹形平臺內，并用低溫環氧膠粘接牢固；
[0058](5)待低溫環氧膠完全固化后，即完成氣冷管道2的裝配。
[0059]如圖4所示，將分別裝配完成的導電桿I和氣冷管道2裝配在一起，即得到完整的氣冷電流引線，裝配步驟如下:
[0060](I)將下密封O圈22置于真空絕熱管道21的室溫端H —端的圓環形凹槽內；
[0061](2)將導電桿I的通電導體B端相繼穿過真空絕熱管道21的室溫端H處的中心通孔和真空絕熱管道21的低溫端K處通氣絕緣支架25的中心通孔，直至導電桿I的傘裙法蘭13的中溫端F貼近真空絕熱管道21的室溫端H ；
[0062](3)旋轉導電桿1，使傘裙法蘭13的室溫端E上的沉頭法蘭孔與真空絕熱管道21的室溫端H上法蘭孔完全對正，并用螺釘連接，確保已經將下密封O圈22完全壓緊；
[0063](4)至此完成氣冷電流引線的裝配。
[0064]本發明提供了一種膠浸紙結合環氧樹脂傘裙法蘭的真空絕熱管道高電壓氣冷電流引線，采用環氧傘群極大避免了電流引線外部結霜對絕緣的影響，采用膠浸紙極大降低了絕緣層過厚對氣冷引線換熱效率的影響，可以應用于不超過35kV的大電流高溫超導電力設備。
【權利要求】
1.一種用于超導電力設備的氣冷電流引線，其特征在于，所述的氣冷電流引線由導電桿(I)和氣冷管道(2)組成；所述的導電桿(I)為圓柱形，所述的氣冷管道(2)為中空的圓柱形管道；導電桿⑴有一個和氣冷管道⑵頂部端面法蘭配合的法蘭端面，導電桿⑴法蘭端面下方的部分穿過氣冷管道(2)的中心通孔；導電桿(I)和氣冷管道(2)同軸安裝，通過導電桿(I)的法蘭端面與氣冷管道(2)頂部端面法蘭緊固；氣冷電流引線通過氣冷管道(2)的安裝端面安裝在杜瓦蓋板(3)上，通過氣冷管道(2)低溫側的螺紋配合螺母進行緊固。
2.按照權利要求1所述的用于超導電力設備的氣冷電流引線，其特征在于，所述的導電桿(I)包含通電導體(14)、室溫端子(11)、傘裙法蘭(13)、膠浸紙絕緣套管(15)和上密封O圈(12);通電導體(14)與室溫端子(11)間通過螺紋同軸連接；通電導體(14)和傘裙法蘭(13)間通過螺紋同軸連接，且傘裙法蘭(13)位于室溫端子(11)的下方；上密封O圈(12)位于室溫端子(11)和傘裙法蘭(13)之間，與室溫端子(11)同軸；膠浸紙絕緣套管(15)位于傘群法蘭(13)的下方，與通電導體(14)同軸安裝； 所述的通電導體(14)為紫銅棒；通電導體(14)的一端，即低溫端穿過氣冷管道(2)的真空絕熱管道(21)插入杜瓦內部；通電導體(14)的另一端加工有一段螺紋，用于與室溫端子(11)和傘裙法蘭(13)連接； 所述的室溫端子(11)為圓柱體，室溫端子(11)的直徑大于通電導體(14)的直徑，采用與通電導體(14)相同材質的棒材加工而成；室溫端子(11)與通電導體(14)連接的一端的端面中心有內螺紋孔，用于和通電導體(14)連接；室溫端子(11)與通電導體(14)連接的一端還加工有密封凹槽，該密封凹槽為圓環形，密封凹槽的內徑大于所述內螺紋孔的外徑，且密封凹槽與內螺紋同心，用于放置上密封O圈(12)； 所述的室溫端子(11)分為兩段，其中一段與外部接線端子電氣連接，位于室溫端子(11)的上部，另一段和傘裙法蘭(13)之間的密封連接，位于室溫端子(11)的下部，位于室溫端子(11)下段的直徑約為室溫端子(11)上段直徑的1.5倍；所述的室溫端子(11)均由一根整體的圓柱形銅棒加工而成:室溫端子(11)的尺寸根據所述的外部連接端子尺寸確定；室溫端子(11)的底面(G)開有圓環形密封凹槽，該凹槽與室溫端子(11)同心，用于安放上密封O圈(12);該凹槽的內徑和外徑分別與上密封O圈(12)的內徑和外徑相等；室溫端子(11)的底部中心開有內螺紋孔，該內螺紋孔位于圓環形凹槽的中心部位，且密封凹槽的內徑大于所述內螺紋孔的外徑，內螺紋孔的外徑與通電導體(14)的外徑相等，用于與通電導體(14)的電氣和機械連接； 所述的傘裙法蘭(13)由環氧樹脂塊材加工而成，整體為圓柱形，傘裙法蘭(13)的室溫端(E)和傘裙法蘭(13)的中溫端(F)之間為平臺結構，用于壓緊導電桿(I)和氣冷管道(2)之間的密封圈；傘裙法蘭(13)的中心加工有內螺紋孔，該內螺紋孔與通電導體(14)上部的外螺紋配合，利用通電導體(14)上部的外螺紋，使傘裙法蘭(13)沿通電導體(14)的軸向運動。在保持室溫端子(11)和通電導體(14)相對位置不動的情況下，通過旋轉傘裙法蘭(13)，帶動傘裙法蘭(13)的室溫端(E)平面沿軸向往室溫端子(11)的底面(G)運動，壓緊置于室溫端子(11)的底面(G)圓環形凹槽中的上密封O圈(12);傘群法蘭(13)上部平臺上與氣冷管道(2)的真空絕熱管道(21)配合處加工有沉頭法蘭孔，用螺母將所述真空絕熱管道(21)頂部的氣冷管道(2)的下密封O圈(22)壓緊；傘裙法蘭(13)的下部中空，外側加工成傘裙，用于實現室溫端子(11)對氣冷管道(2)之間的主絕緣與氣體密封； 所述的膠浸紙絕緣套管(15)為中空的圓柱形，其中心的通孔直徑與通電導體(14)的外徑相等，膠浸紙絕緣套管(15)的壁厚根據絕緣等級的不同調整；所述的膠浸紙絕緣套管(15)的長度約比通電導體(14)的長度小50mm，且同軸套裝在通電導體(14)外； 所述的上密封O圈(12)為密封用橡膠圈，上密封O圈(12)放置于室溫端子(11)底部的圓環形凹槽內，并通過傘裙法蘭(13)和通電導體(14)之間沿軸向的相對運動壓緊，防止氣體從傘裙法蘭(13)和室溫端子(11)之間的結合部位溢出。
3.按照權利要求1所述的用于超導電力設備的氣冷電流引線，其特征在于，所述的氣冷管道(2)包含真空絕熱管道(21)、通氣絕緣支架(25)、下密封O圈(22)、鎖緊螺母(24)以及密封墊(23);所述的通氣絕緣支架(25)同軸安裝在真空絕熱管道(21)的底部，下密封O圈(22)同軸安裝在真空絕熱管道(21)的頂部，密封墊(23)同軸安裝在距離真空絕熱管道(21)頂部端面約4/5真空絕熱管道(21)總長度的位置；鎖緊螺母(24)為不銹鋼材料制作，鎖緊螺母(24)內螺紋的直徑和真空絕熱管道(21)安裝端(J)處平臺下方的外螺紋直徑相等，通過螺紋與真空絕熱管道(21)同軸安裝，鎖緊螺母(24)安裝在密封墊(23)以下距離一倍于杜瓦蓋板(3)厚度的位置，用于將真空絕熱管道(21)密封固定在杜瓦蓋板(3)上。
4.按照權利要求2所述的用于超導電力設備的氣冷電流引線，其特征在于，所述的真空絕熱管道(21)為一根中心為等徑通孔的真空管道，分為室溫側和低溫側兩段；室溫側為真空絕熱管道(21)位于杜瓦蓋板(3)以上的部分，低溫側為真空絕熱管道(21)位于杜瓦蓋板(3)以下的部分；真空絕熱管道(21)室溫側的外徑約為低溫側外徑的1.5倍；室溫側的長度約為整個真空絕熱管道(21)長度的4/5，低溫側的長度約為整個管道長度的1/5 ;所述的真空絕熱管道(21)位于氣冷管道(2)的最外層，通電導體(14)與真空絕熱管道(21)同軸，安裝在真空絕熱管道(21)的中心通孔內；導電桿⑴的室溫端子(11)與通電導體(14)連接后與真空絕熱管道(21)同軸安裝在真空絕熱管道(21)頂部平臺處；所述的真空絕熱管道(21)位于杜瓦內部的一段的外徑小于位于杜瓦外的一段外徑；在真空絕熱管道(21)外徑變化的部位有一個圓環狀的平臺，所述的密封墊(24)平整置于該平臺上，通過螺紋將真空絕熱管道(21)固定在杜瓦蓋板(3)上；在所述的真空絕熱管道(21)的室溫側開有一個圓形排氣孔，用于冷卻氣體的排放，該排氣孔的直徑與真空絕熱管道(21)的中心通孔直徑相等，排氣孔的中心距離真空絕熱管道(21)室溫側的頂部端面約為真空絕熱管道(21)總長度的3/5 ;真空絕熱管道(21)頂部開有法蘭孔，用于與傘裙法蘭(13)連接；真空絕熱管道(21)頂部法蘭孔內側有密封槽，密封槽用于安裝下密封O圈(22)。
5.按照權利要求2所述的用于超導電力設備的氣冷電流引線，其特征在于，所述的通氣絕緣支架(25)為圓環形，置于真空絕熱管道(21)處于杜瓦內一段的端面，用于防止通電導體(14)側方位移動；通氣絕緣支架(25)中心有一個通孔，該通孔的直徑與通電導體(14)的外徑相等。
6.按照權利要求2所述的用于超導電力設備的氣冷電流引線，其特征在于，所述的下密封O圈(22)為橡膠圈，下密封O圈(22)放置于真空絕熱管道(21)頂部的凹槽內，并由傘裙法蘭(13)通過螺釘壓緊，防止氣體從傘裙法蘭(13)和真空絕熱管道(21)之間的接合部位溢出。
7.按照權利要求2所述的用于超導電力設備的氣冷電流引線，其特征在于，所述的密封墊(23)為聚四氟乙烯制作的平墊，密封墊(23)平整放置于真空絕熱管道(21)下部與杜瓦蓋板(3)接合部位的凸臺上，由處于杜瓦蓋板(3)內側的鎖緊螺母(24)壓緊，防止氣體從真空絕熱管道(21)與杜瓦蓋板(3)結合部位溢出。
8.按照權利要求1所述的用于超導電力設備的氣冷電流引線，其特征在于，所述的導電桿⑴的裝配步驟如下: (1)將傘裙法蘭(13)中心的內螺紋旋入通電導體(14)的中溫端A的外螺紋； (2)將上密封O圈(12)置于室溫端子(11)的底面(G)的凹槽中； (3)將通電導體(14)的中溫端(A)的外螺紋旋入室溫端子(11)的底面(G)中心螺紋孔中； (4)旋轉傘裙法蘭(13)，使傘裙法蘭(13)的室溫端(E)盡量貼近室溫端子(11)的底面(G)，以確保上密封O圈(12)被壓緊； (5)將完全浸潤低溫環氧膠的聚芳酰胺紙緊貼傘裙法蘭(13)的中溫端(F)，緊密纏繞在通電導體(14)的外表面； (6)纏繞完畢后，將導電桿(I)置于真空加熱爐中進行加溫固化，固化時間和溫度根據市售低溫環氧膠的使用說明書給出的加熱溫度和時間要求確定； 固化完成后，將導電桿⑴取出，即完成導電桿⑴的裝配。
9.按照權利要求1所述的用于超導電力設備的氣冷電流引線，其特征在于，所述的氣冷管道(2)的裝配步驟如下: (1)將密封墊(23)置于真空絕熱管道(21)的安裝端(J)處的平臺下，確保裝配時不會掉出； (2)將真空絕熱管道(21)的低溫端(K)從正面穿過杜瓦蓋板(3)上的安裝孔，直至密封墊(23)與杜瓦蓋板(3)完全均勻接觸； (3)將鎖緊螺母(24)旋入真空絕熱管道(21)的安裝端(J)的外螺紋，確保密封墊(23)被完全壓實； (4)將通氣絕緣支架(25)置于真空絕熱管道(21)的低溫端(K)處的凹形平臺內，并用低溫環氧膠粘接牢固； (5)待低溫環氧膠完全固化后，即完成氣冷管道(2)的裝配。
10.按照權利要求1所述的用于超導電力設備的氣冷電流引線，其特征在于，所述的氣冷電流引線，裝配步驟如下: (1)將下密封O圈(22)置于真空絕熱管道(21)的室溫端(H)上的凹槽內； (2)將導電桿⑴的通電導體⑶端相繼穿過真空絕熱管道(21)的室溫端⑶處的中心通孔和真空絕熱管道(21)的低溫端(K)處通氣絕緣支架(25)的中心通孔，直至導電桿(I)的傘裙法蘭(13)的中溫端(F)貼近真空絕熱管道(21)的室溫端(H)； (3)旋轉導電桿(I)，使傘裙法蘭(13)的室溫端E上的沉頭法蘭孔與真空絕熱管道(21)的室溫端H上法蘭孔對正，并用螺釘連接，將下密封O圈(22)壓緊； 至此完成氣冷電流引線的裝配。
【文檔編號】H01B12/14GK104332248SQ201410515897
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年9月29日 優先權日:2014年9月29日
【發明者】馬韜, 邱清泉, 戴少濤, 魏周榮, 薛天軍, 李景珍, 朱志芹, 滕玉平, 胡磊 申請人:中國科學院電工研究所, 白銀有色長通電線電纜有限責任公司