高温超导电缆终端恒温器研制

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35-110kV高温超导电缆终端低温恒温器热负荷分析

低温与超导
超导技术
Ｓｐｒｏｕｔｖｔｕｅｃｎｄｃｉｉｙ
Ｃｙ．Ｓｐｒｏｄｒｏ＆ｕｅｃｎ．
Ｖ０．８Ｎｏ６１３．
第３８卷
第６期
器３５—１Ｖ高温超导终端低温恒温ｋ１０电缆热负荷分析
传输管线的传导漏热占系统总漏热的２２％左右。计算结果为该高温超导电缆终端低温系统的设计和进一步优化
提供了依据。关键词 Fra bibliotek 高温超导电缆终端；温恒温器；低热负荷；电流引线
ＡｎｌｓｓｏｅｔｔａｓｅｆｔｅｃｙｓａｏａｙｉｎｈａｒｎｆｒｏｈｒｏｔｔｆｒＨＴＳｐｗｅａｌｅｍｉａｉｎｏｒｃｂｅｔｒｎｔｏ
２Ｉｓｔｔｏｒｏｅｉｓｎｕｅｃｎｕｔｉｅｈｏｇ，ＩＨｂｎ１０８，ｈｎ）．ｎｔｕｅｆｙｇｎｄＳｐｒｏｄｃｖｙＴｃｎｌｙＨＴ，ａｉ５００ＣｉａｉＣｃａｉｔｏｒ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：ＨＴｏｒｃｂｅｔｒｎｔｎｉａｆｕｎｔｗｈｒｕｅｃｎｕｔｇｃｌＯｐｒｔｇａｏｅｅａｕｅＳｐｗｅａｌｅｍｉａｉｓｌａｆｘｕｉｏｌｌｅｅｓｐｒｏｄｃｎａｅＣｒｏｅａｉｔｌｗｔｍｐｒｔｒｉｂｅｎｎｅｓｔｒｎｉｔｅｂｓｂｉｏｍｅｅａｕｅａｄｈｇｏｔｇ．Ａｒｏｔｔｉｈｃｕｄｂｉａｓｍｂｅｉｈｕｅｏ－ｅｄｏｔａｓｈｕａｗｔｌｏｔｍｐｒｔｒｎｉｈｖｌｅｔｒｈａｃｓａｃｏｌｅｄｓｓｅｌｄｗｔｔｅｓｐｒｎｙｗｈｈｅ

110kV高温超导电缆内冷却介质的热力特性研究的开题报告

110kV高温超导电缆内冷却介质的热力特性研究的开题报告一、选题背景随着能源需求的不断增加，电力传输系统对电能传输效率和传输容量的要求也越来越高。

传统的电缆系统由于电阻和电感的限制，其传输效率和传输容量均较低。

而高温超导电缆（High temperature superconducting cable，HTS）能够完美地解决这些问题。

高温超导体材料具有极低的电阻和高的临界电流密度，可以实现非常高的电能传输效率和传输容量。

但是，高温超导电缆的制作和运行非常复杂，需要涉及到超导体材料的制备、电缆结构的设计以及冷却系统的建立等方面的研究。

目前，高温超导电缆的冷却系统主要采用液氮或制冷机等低温介质进行内部冷却，以保证超导体的工作温度。

然而，在高温超导电缆中，冷却介质的热力特性对于电缆的运行稳定性和传输能力都有着重要的影响。

因此，对高温超导电缆内冷却介质的热力特性进行深入研究，可以为电缆的制作和运行提供理论依据和实验基础。

二、研究内容本研究的主要内容为研究高温超导电缆内冷却介质的热力学特性。

具体研究内容包括以下方面：1. 确定研究对象：选择一种高温超导电缆作为研究对象，对其内部冷却介质进行分析。

2. 冷却介质的热力学性质研究：通过实验或计算等方法，对冷却介质的热容、导热系数、热传导等特性进行测试和分析。

3. 冷却介质流动特性研究：通过实验或计算等方法，对冷却介质在电缆内部的流动特性进行测试和分析，研究冷却介质的流速和流量对电缆传输能力的影响。

4. 不同工况下的热力学特性研究：研究不同温度、不同热负荷和不同流速等工况下，冷却介质的热力学特性和流动特性变化情况。

5. 数据分析和建模：将实验数据进行分析和处理，建立热力学模型，评估冷却介质的热力学特性对电缆传输能力的影响。

三、研究意义高温超导电缆作为未来电力传输系统的重要组成部分，其制作和运行技术的研究具有重要的意义。

冷却介质的热力学特性是影响高温超导电缆传输能力和稳定运行的关键因素之一。

三相同轴高温超导电缆制造关键技术与应用

三相同轴高温超导电缆制造关键技术与应用1. 引言1.1 概述随着能源需求的不断增长和环境问题的日益严重，高温超导技术作为一种具有革命性潜力的新型能源技术备受关注。

而高温超导电缆作为高温超导技术的重要应用之一，在电力输送、医疗设备以及其他领域都具有广阔的应用前景。

本文将详细探讨三相同轴高温超导电缆制造关键技术以及其在各应用领域中的潜在价值。

1.2 研究背景传统的输电线路存在较大能量损耗和带宽限制等问题，限制了电力传输效率和可持续发展。

而高温超导材料具有零电阻和巨大磁场容纳量等优异特性，可以有效降低能量损耗并提升电力传输效率。

因此，研究和开发高温超导电缆成为当前热点话题，并得到了广泛关注。

1.3 目的与意义本文旨在系统地介绍三相同轴高温超导电缆制造的关键技术，并深入分析其在电力输送和医疗设备等领域的应用潜力。

具体而言，我们将探讨导体制备工艺、绝缘层材料选择与处理技术以及外包覆保护层材质与工艺要求等制造关键技术，并结合实际案例进行分析。

此外，本文还将展望高温超导电缆在未来的发展前景，并提出一些建议和研究方向，为相关领域的科学家和工程师提供参考。

通过全面了解高温超导电缆的制造技术和应用领域，我们可以更好地推动其产业化进程并促进能源领域的可持续发展。

2. 高温超导材料概述2.1 高温超导体特点高温超导体是一种能够在相对较高温度下表现出超导特性的材料。

相比于传统的低温超导体，高温超导体具有以下几个特点：首先，高温超导体的临界温度较低温超导体更高。

传统的低温超导体需要在极低的温度（接近绝对零度）下才能表现出超导特性，而高温超导体的临界温度通常在液氮沸点（77K）以上，甚至可以达到室温附近。

其次，高温超导体具有较大的电流密度。

这意味着同样尺寸和长度下，高温超导体可以承受更大的电流，从而实现更大功率传输和更高负载能力。

此外，高温超导体还具有良好的耐磁场性能。

相比传统低温超导器件，在强磁场环境下，高温超导材料仍然可以保持其优越的电学性能。

自主研发高温超导电缆完成7000h配电运行

研究人员们考察了临界温度为８Ｋ的铋锶钙铜氧。在每个扫描位置上都进行了几项测８
量，包括探测配对电子和晶格振动。当电压升高时，电流都会出现一次突变。研究人员发现掺入其它原子后的情况也一样。这些样品中掺入的原子会在晶体中形成空穴。因为空穴改变了晶体的磁场分布，所以说明磁效应不能解释电子配对。另外，他们还用氧的同位素（８）取代铜氧化物中氧的位置。这种情况改变了测量结果，所以它再次支持１０了原子振动对电子配对有影响的观点。
பைடு நூலகம்
作集中了国内在超导技术、低温技术、电缆绝缘和制造技术等方面的优势力量，由中科院电工研究所牵头，甘肃长通电缆科技股份有限公司、中科院理化技术所、河北宝丰企业集团有限公司、深圳市沃尔核材股份有限公司等单位共同完成。高温超导电缆是采用无阻、能传输高电流密度的超导材料作为导电体并能传输大电流的种电力设施，具有体积小、重量轻、损耗低和传输容量大的优点，可以实现低损耗、高效
自主研发高温超导电缆完成７０ｈ００配电运行由中国科学院电工研究所牵头研制的７ｍ长１．Ｖ１ｋ５０ｋ／．Ａ三相交流高温超导电缆，完５５成了７０ｈ的配电网试验运行，未出现任何故障，并获得了大量实时数据，为今后更长距离００更大容量高温超导电缆的研发打下了坚实的基础。高温超导电缆主要由电缆芯、维持电缆芯低温环境的低温容器、电压绝缘、高电缆终端、电缆低温系统及电缆监测系统等部分组成。电工所等单位采用商业化的高温超导材料，自主

高温超导电缆技术概述

高温超导电缆技术概述高温超导电缆是高温超导技术的重要应用之一，它集成了超导材料、低温制冷、电力工程、电缆等多学科技术于一身，是21世纪电力传输的新材料，并以其特有的优势，开始在世界范围内应用。

一、概述超导材料的零电阻特性使其成为电流传输的理想导体。

使用超导材料作为导体的电力传输电缆被称为超导电缆。

低温超导体应用时以液氦作为冷却剂，液氦的价格很高，这就使低温超导电缆失去了工业化应用的可行性。

使用高温超导材料制作超导电缆，可以在液氮的冷却下无电阻地传送电能，由于液氮的价格低廉，使高温超导技术的大规模应用成为可能。

（一）高温超导电缆使用的导体材料目前市场上可以用来制造高温超导电缆的材料主要是银包套的铋系高温超导材料（Bi,Pb）2Sr2Ca2Cu3O10的多芯带材，它的超导临界转变温度为105K～110K，临界工程电流密度为8000～12000A/cm2 。

目前世界上最大的生产厂家是美国超导公司（American Superconductor,Co.），其生产能力和产品技术指标都处于领先地位。

我国的北京云电英纳超导电缆有限公司的生产能力和产品技术指标也处于世界前列。

（二）高温超导电缆的基本结构（1）内支撑管：通常为罩有密致金属网的金属波纹管，作为超导带材排绕的基准支撑物，同时用于液氮冷却流通管道；（2）电缆导体：铋系高温超导带材绕制而成，一般为多层；（3）热绝缘层：通常由同轴双层金属波纹管套制，两层波纹管间抽真空并嵌有多层防辐射金属箔，其功能是使电缆超导导体与外部环境实现热绝缘，保证超导导体安全运行的低温环境；（4）电绝缘层：电绝缘层置于热绝缘层外面，因其处于环境温度下，故习惯上被称为常温绝缘超导电缆（或热绝缘超导电缆）。

电绝缘层置于热绝缘层里面，电缆运行时处于低温环境，故被称为冷绝缘超导电缆；（5）电缆屏蔽层的护层：电缆屏蔽层和护层的功能与常规电力电缆类似，即电磁屏蔽层，短路保护及物理、化学、环境防护等。

35kV2kA高温超导电缆系统的研制及测试

１．５监控保护系统监控保护系统负责对整个超导电缆系统的电流、电压、温度、液氮流量、压力、液位以及制冷机组开闭等参数进行实时检测和控制。除了常规的
６９
豳：！！！！墨堕皇垄垫查迨堡笙壅塞：
表２—１单相超导电缆直流电阻试验结果
试验项目试验结果
Ａ相１０．６ｍｎ
２．２电气绝缘测试电气绝缘试验参照ＩＥＣ相关标准进行，电缆本体和终端分别完成了出厂试验，现场安装完成后，总体进行了交接试验，试验时制冷系统接地。主要试验的结果如表七所示。热绝缘结构的超导电缆，电气绝缘的构成和常规电力电缆相同，试验标准及试验方法可以参照进行。２．３系统损耗试验由于普吉变电站＃２主变３５ｋＶ侧实际最大运行电流为８００Ａ左右，根据现场实际运行的数据采集，得出以下超导电缆运行损耗结果：表２—４超导电缆系统的实际运行损耗值
３５ｋＶ／２ｋＡ高温超导电缆系统的研制及测试
侯波廖泽龙韩征和肖鹏侣蜀明信赢刘庆毕延芳（１．云南电网有限公司云南省昆明市拓东路４９号６５。０１１）
１００１７６）
（２云电英纳超导电缆有限公司北京经济技术开发区荣昌东街７号隆胜工业团（３．中国南方电网有限责任公司广东省广州市天河区珠江新城华穗路６号
１
３５ｋＶ／２ｋＡ高温超导电缆系统研制
以铋、锶、钙，铜、氧等元素为主要成分的铋
系高温超导线材．在８０Ｋ（零下１９３℃）左右具有零电阻特性。用铋系超导线材研制的电力电缆．具有容量大、损耗低．输电通道占用少的特点．被各茇达国家确定为电力新技术的优先发展项目．美国和丹麦率先于１９９９年和２。０１年研制成功了３０米缎高温超导电缆系统，并分别投＾企业内部电阿和室内变电站运行。
衰Ｉ一１电缆本体主要设计参数
电缆长度（ｍ）额定自Ⅱ（ｋｖ）额定电流（ｋ＾）热稳定《路自％

【CN109855759A】一种高温超导电缆温度测量系统【专利】

( 19 )中华人民共和国国家知识产权局
( 12 )发明专利申请
(21)申请号 201910062551 .3
(22)申请日 2019 .01 .23
(71)申请人深圳供电局有限公司地址 518000 广东省深圳市罗湖区深南东路4020号电力调度通信大楼
(72)发明人庞骁刚胡子珩廖建平章彬汪桢子汪伟

(10)申请公布号 CN 109855759 A (43)申请公布日 2019.06.07
权利要求书2页说明书9页附图3页
CN 109855759 A
CN 109855759 A
权利要求书
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1 .一种高温超导电缆温度测量系统，应用于相互连接的高温超导电缆和终端冷却系统中，其特征在于，包括：
式中，IAS为反斯托克斯光强；IS为斯托克斯光强；h是普朗克常量；k是布鲁兹曼常数；v 是激光的频率；vi是振动频率；T是绝对温度；激光源确定后，v为常数；vi由光纤材料决定，光纤确定后，其为常数；
位置测量单元，用于基于光时域反射(OTDR)技术对所述低温测温光纤的各温度测量点进行位置定位，获得各温度测量点的位置信息。
6 .如权利要求1至5任一项所述的高温超导电缆温度测量系统，其特征在于，所述高温超导电缆，其从外至内包括：低温恒温器、屏蔽层、至少一层绝缘层和相导体，以及电缆骨架；在所述低温恒温器与屏蔽层之间以及在电缆骨架内均填充有液氮，其特征在于，
在所述高温超导电缆里面进一步安装有耐低温测温光纤，所述耐低温测温光纤至少安装在下述三个位置的其中一个：屏蔽层外表面、最外层的绝缘层和最外层的相导体之间、电缆骨架内表面。
2
CN 109855759 A

高温超导电缆的制备与性能研究

高温超导电缆的制备与性能研究随着科技的不断进步，人类对于电力的需求越来越大，但是传统的铜质电缆，由于电阻等因素，存在着较大的能耗和能量损失。

因此，高温超导电缆作为一种新型的电力传输方式，受到了广泛的关注。

一、高温超导电缆的原理高温超导电缆的原理是利用超导材料的特性，在低温下将其电阻减至零，从而实现超导。

然而，通常情况下需要极低的温度才能达到这种状态，如液氮温度下。

所以，为了利用超导的优势，需要选择高温超导材料。

二、高温超导材料的研究以前的研究表明，铜(铜氧化物)复合物作为高温超导材料，其临界温度(Tc)只能达到40K左右。

对于电力传输来说，这远远不够。

然而，随着材料科学的不断发展，超导材料的种类也在不断扩展。

例如，钕钯钇铜氧化物(ND-PBCO)、铜银氧化物(CCS)、铁硒化物(FeSe)等超导材料的临界温度都已突破了77K，其中ND-PBCO的临界温度甚至达到了118K。

三、高温超导电缆的制备高温超导电缆的制备过程中最关键的是制备超导材料及其组装。

制备超导材料的方法有多种，其中一种主流的制备方法是烧结法。

该方法是将超导材料粉末进行混合，压制成所需形状，然后在高温下进行烧结。

烧结过程中，超导材料会发生有序的化学反应，形成均匀的超导相。

通过热处理或其他方法，可以使其获得优异的超导性能。

组装高温超导电缆比较困难，因为在组装过程中需要保证超导材料在低温环境下的稳定性和机械性能。

传统的组装方法很难满足这些要求。

因此，研究人员提出了一种“套绕式”组装方法。

该方法首先将超导材料绕成不同形状的线圈，然后将这些线圈套在一起。

通过这种方式，可以使超导材料最大限度地发挥其优良性能，并保证其在低温环境下的稳定性和机械性能。

四、高温超导电缆的性能高温超导电缆相比传统的铜电缆具有许多优势。

可以实现无损传输，节约电能；可以通过减小电缆的直径和无需进行冷却等手段减小电缆的体积和重量，方便运输和安装；同时也更加环保，减少对环境的影响。

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Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｃｒｙｏｓｔａｔｆｏｒｈｉｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ（ＨＴＳ）ｐｏｗｅｒｃａｂｅｌｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｉｓａｎｉｍｏｒｐｔａｎｔｐａｒｔａｎｄｉｔｓｌｏｎｇ
低温与超导第４１卷第８期
低温技术
Ｃｒｙｏｇｅｎｉｃｓ
Ｃｒｙｏ．＆Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄ
ＶｏｌＪ４１Ｎｏ．８
高温超导电缆终端恒温器研制
何超峰，郁欢强，宣伟，张俊峰。，武义锋，仰叶
端恒温器的进一步优化指明了方向。
关键词：高温超导电缆终端；恒温器；热负荷；电流引线
ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｃｒｙｏｓｔａｔｆｏｒＨＴＳｐｏｗｅｒｃａｂｌｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ
ｆｌａｎｇｅｓｉｎｌｏｗ —ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｖａｃｃｕｍｐｒｅｓｓｕｒｅｅｎｖｉｒｏｍｅｎｔｇｏｔａｂｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈＴｈｅｓｅａｌｓｔｕｃｒｔｕｒｅｆｏｒｃｒｙｏｇｅｎｉｃｌｉｑｕｉｄｓｏｃｋｅｔｐｉｐｅ
ＨｅＣｈａｏｆｅｎｇ，ＹｕＨｕａｎｑｉａｎ，ＸｕａｎＷｅｉ，ＺｈａｎｇＪｕｎｆｅｎｇ，ＷｕＹｉ￣ｎｇ，ＹａｎｇＹｅ。＇
（１．Ｔｈｅ１６ｔｈＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＧｒｏｕｐＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｈｅｆｅｉ２３００４３，Ｃｈｉｎａ；２．ＡｎｈｕｉＶａｃｒｅｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈｅｆｅｉ２３００８８，Ｃｈｉｎａ）
—
ｔｅｍｒｒｅｌｉａｂｌｅａｎｄｓｔａｂｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｗｉｌｌｌａｙａｓｏ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ｉｄｏｕｆｎｄｔｉａｏｎｆｏｒｔｈｅｗｈｏｌｅｓｙｓｔｅｍ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄ—ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ
ｃｒｙｏｓｔａｔｆｏｒＨＴＳｐｏｗｅｒｅａｂｅｌｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，ａｎｙｌｙｓｉｓａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍａｒｌｌｏａｄ．ＴｅｓｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｈｅｔｄｅｓｉｇｎｏｎｔｈｅｅｒｙｏｓｔａｔｆｏｒＨＴＳｐｏｗｅｒｃｂｌａｅｔｅｒ —
ｍｉｎａｔｉｏｎｉｓｒｅｓｏｎａｂｌｅＳＯｔｈａｔｗｅｃａｎｏｐｅｒａｔｅｉｔｅａｓｉｌｙ．Ｔｈｅｓｅａｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｙｇｗｉｔｈｇｏｏｄｐｅｆｒｏｒｍａｎｃｅｏｒｆｌａｒｇｅｄｉａｍｉｔｅｒｒｅｍｏｖｅａｂｌｅ
（１．中国电子科技集团公司第十六研究所，合肥２３００４３；２．安徽万瑞冷电科技有限公司，合肥２３００８８）
摘要：高温超导电缆终端恒温器是高温超导电缆终端系统的重要组成部分，其长期可靠稳定的运行将为整个系统的良好运转奠定坚实基础。文中对成功研制的高温超导电缆终端恒温器进行了详细介绍，包括技术指标及相关要求、总体结构、关键技术、热负荷分析与计算等。试验表明，高温超导电缆终端恒温器结构设计合理、操作方便；大口径可拆法兰低温真空压力环境下的密封技术得到突破、密封性能良好；低温液体输送管道承插密封结构设计新颖、满足工作要求。热负荷的分析与计算为高温超导电缆制冷系统所需冷量的确定提供了依据，同时也为终