RU97206U1

RU97206U1 - SUPERCONDUCTING CABLE CURRENT INPUT

Info

Publication number: RU97206U1
Application number: RU2010116851/07U
Authority: RU
Inventors: Виктор Евгеньевич Сытников; Виталий Сергеевич Высоцкий; Сергей Сергеевич Фетисов; Александр Анатольевич Носов; Ольга Николаевна Бородкина; Александр Владимирович Карпышев; Валерий Петрович Фирсов
Priority date: 2010-04-29
Filing date: 2010-04-29
Publication date: 2010-08-27

Abstract

1. Токовый ввод сверхпроводящего кабеля, содержащий силовой токонесущий элемент, токонесущий элемент вывода экрана, высоковольтный изолятор, криостат с криогенными интерфейсами, один из которых предназначен для соединения со сверхпроводящим кабелем, а другой - для соединения с источником переохлажденного азота, отличающийся тем, что он снабжен азотным каналом, в котором размещены вывод экрана и соединение выводов экрана. ! 2. Токовый ввод по п.1, в котором вывод экрана содержит сверхпроводящие вставки. ! 3. Токовый ввод по п.1, в котором соединение выводов экрана содержит сверхпроводящие вставки. 1. A current lead-in of a superconducting cable, containing a power current-carrying element, a current-carrying element of a screen lead, a high-voltage insulator, a cryostat with cryogenic interfaces, one of which is intended for connection with a superconducting cable, and the other for connection with a source of supercooled nitrogen, characterized in that it equipped with a nitrogen channel in which the shield lead and the shield lead connection are located. ! 2. A current input according to claim 1, wherein the shield output comprises superconducting inserts. ! 3. The current input of claim 1, wherein the connection of the shield leads comprises superconducting inserts.

Description

Полезная модель относится к сверхпроводящим кабелям, а именно к токовым вводам и может быть применена для сопряжения сверхпроводящего кабеля с элементами высоковольтного оборудования, работающими при нормальной температуре и давлении.The utility model relates to superconducting cables, namely to current inputs and can be used to interface the superconducting cable with elements of high-voltage equipment operating at normal temperature and pressure.

Известны конструкции токовых вводов (муфт) сверхпроводящего кабеля, предназначенных для сопряжения с высоковольтным оборудованием, работающим в нормальных условиях. Наиболее близким из числа известных к предлагаемому по совокупности признаков является токовый ввод сверхпроводящего кабеля, который содержит силовой токонесущий элемент, токонесущий элемент вывода экрана, высоковольтный изолятор, криостат с криогенными интерфейсами, один из которых предназначен для соединения со сверхпроводящим кабелем а другой для соединения с источником переохлажденного азота (патент США №6936771, 2004 г.).Known designs of current inputs (couplings) of a superconducting cable designed to interface with high-voltage equipment operating under normal conditions. The closest known feature to the proposed combination of features is the current input of a superconducting cable that contains a power current-carrying element, a current-carrying screen output element, a high-voltage insulator, a cryostat with cryogenic interfaces, one of which is designed to connect to a superconducting cable and the other to connect to a source supercooled nitrogen (US patent No. 6936771, 2004).

Конструкция этого токового ввода предполагает соединение выводов экрана производить снаружи токового ввода при температуре окружающей среды, в так называемой теплой зоне, тогда как внутри токового ввода во время работы с помощью потока жидкого азота поддерживаются криогенные температуры, необходимые для сохранения сверхпроводящих свойств кабеля (зона криогенных температур).The design of this current input involves connecting the screen leads outside the current input at ambient temperature, in the so-called warm zone, while the cryogenic temperatures are maintained inside the current input during operation using a liquid nitrogen stream, which are necessary to maintain the superconducting properties of the cable (cryogenic temperature zone )

Недостаток известного устройства состоит в следующем. На переменном токе в сверхпроводящем экране текут токи практически равные токам в кабеле, и токовые выводы для соединения экранов приходится делать аналогично силовому выводу, только без высоковольтного изолятора. Следует заметить, что основная теплопередача в зону криогенных температур идет по токонесущим элементам, и наличие двух подобных токовых выводов влечет за собой большой уровень тепловых потерь.A disadvantage of the known device is as follows. On alternating current, currents almost equal to the currents in the cable flow in the superconducting screen, and the current outputs for connecting the screens have to be made similar to the power output, only without a high-voltage insulator. It should be noted that the main heat transfer to the cryogenic temperature zone is via current-carrying elements, and the presence of two similar current leads entails a large level of heat loss.

Поставленная задача состояла в разработке конструкции токового ввода сверхпроводящего кабеля с пониженным уровнем тепловых потерь.The task was to develop a design for the current input of a superconducting cable with a reduced level of heat loss.

Технический результат достигается тем, что в токовый ввод сверхпроводящего кабеля, содержащий силовой токонесущий элемент, токонесущий элемент вывода экрана, высоковольтный изолятор, криостат с криогенными интерфейсами, один из которых предназначен для соединения со сверхпроводящим кабелем а другой для соединения с источником переохлажденного азота, снабжен азотным каналом в котором размещены вывод экрана и соединение выводов экрана. Вывод экрана и соединение выводов экранов может содержать сверхпроводящие вставки.The technical result is achieved in that a current input of a superconducting cable containing a power current-carrying element, a current-carrying screen output element, a high-voltage insulator, a cryostat with cryogenic interfaces, one of which is designed to connect to a superconducting cable and the other to connect to a source of supercooled nitrogen, is equipped with nitrogen the channel in which the screen output and the connection of the screen leads are placed. The screen output and the connection of the screen outputs may include superconducting inserts.

Для передачи трехфазного тока применяется система из трех криостатов с каждой стороны сверхпроводящей силовой кабельной линии.To transfer three-phase current, a system of three cryostats is used on each side of the superconducting power cable line.

Полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором изображен токовый ввод в разрезе с подсоединенным сверхпроводящим кабелем (Фиг.1) и общая компоновка токовых вводов в линии передачи трехфазного тока (Фиг.2).The utility model is illustrated in the drawing, which shows the current input in section with a connected superconducting cable (Figure 1) and the general layout of the current inputs in the transmission line of a three-phase current (Figure 2).

Устройство содержит: сверхпроводящий кабель 1, силовой токонесущий элемент 2, высоковольтный изолятор 3, криостат 4, криогенный интерфейс 5 для соединения гибкого криостата с сверхпроводящим кабелем и криогенный интерфейс 6 для подачи переохлажденного азота, а так же вывод экрана 7 и соединение выводов экрана 8 в азотном канале 9.The device comprises: a superconducting cable 1, a power current-carrying element 2, a high-voltage insulator 3, a cryostat 4, a cryogenic interface 5 for connecting a flexible cryostat with a superconducting cable, and a cryogenic interface 6 for supplying supercooled nitrogen, as well as a screen 7 and a connection of the screen 8 nitrogen channel 9.

При изготовлении токоввода применяются промышленно выпускаемые материалы.In the manufacture of a current lead, industrially produced materials are used.

Силовой токонесущий элемент, оптимизирован по отношению длины к сечению на заданное значение тока и может быть выполнен, например, в виде трубы, внутри которой дополнительно могут быть размещены токопроводящие жилы или стержни. В обоих торцах токонесущего элемента установлены стыковочные блоки, к которым подсоединены труба, жилы либо стержни.The power current-carrying element is optimized in relation to the length to the cross section by a predetermined current value and can be made, for example, in the form of a pipe, inside which conductive conductors or rods can be additionally placed. At both ends of the current-carrying element, docking blocks are installed to which a pipe, cores or rods are connected.

К торцу токонесущего элемента прикреплены гибкие шины на основе стандартного гибкого провода (например ПЩ-25), соединяющие его с окончанием сверхпроводящего кабеля. К верхнему торцу токонесущего элемента присоединено стандартное шинное окончание для соединения с типовой электрической сетью.Flexible buses based on a standard flexible wire (for example ПЩ-25) are attached to the end of the current-carrying element, connecting it to the end of the superconducting cable. A standard bus termination is connected to the upper end of the current-carrying element for connection to a typical electrical network.

Криостат и криогенный интерфейс выполняется из немагнитного нержавеющего металла с использованием экранно-вакуумной изоляции, и стандартных крио-вакуумных штыковых разъемов.The cryostat and cryogenic interface are made of non-magnetic stainless metal using screen-vacuum insulation, and standard cryo-vacuum bayonet connectors.

Изолятор изготавливается из композиционных материалов методом намотки на стыковочные фланцы, после чего обмотка покрывается силиконовой изоляцией.The insulator is made of composite materials by winding onto the connecting flanges, after which the winding is coated with silicone insulation.

Вывод экрана и соединение выводов экранов выполняется из отрезков криогенного кабеля, расположенных в азотном канале с дроссельным регулированием потоков жидкого азота. Можно использовать вставки из сверхпроводящих материалов, в частности, отрезки сверхпроводящего кабеля с оптимизированной скруткой повивов.The output of the screen and the connection of the conclusions of the screens is made from pieces of cryogenic cable located in the nitrogen channel with throttle control of liquid nitrogen flows. Inserts of superconducting materials can be used, in particular, segments of a superconducting cable with optimized twisting of coils.

Работает устройство следующим образом.The device operates as follows.

Криостаты сверхпроводящего силового кабеля соединяются с токовыми вводами через криогенный интерфейс. Сверхпроводящий кабель проходит внутри криостата и выходит во внутреннюю область токового ввода, где соединяется с токонесущим элементом токового ввода, а сверхпроводящий экран кабеля с выводом экрана. Выводы экранов системы трех криостатов соединяются друг с другом в азотном канале. Система криогенного обеспечения соединяется с токовым вводом через криогенный интерфейс. Жидкий азот подается через интерфейс 6 в токоввод и далее проходит через интерфейс 5 в криостат кабеля. Часть потока жидкого азота отводится в азотный канал соединения экранов.The cryostats of the superconducting power cable are connected to current inputs through a cryogenic interface. The superconducting cable passes inside the cryostat and enters the internal area of the current input, where it is connected to the current-carrying element of the current input, and the superconducting screen of the cable with the screen output. The terminals of the screens of the three cryostat system are connected to each other in the nitrogen channel. The cryogenic supply system is connected to the current input via a cryogenic interface. Liquid nitrogen is supplied through interface 6 to the current lead and then passes through interface 5 to the cable cryostat. Part of the liquid nitrogen stream is diverted to the nitrogen channel of the shield connection.

При достижении рабочей температуры (обычно 66-77 К) от электрической сети, подсоединенной к верхнему концу токового ввода, подается электрический ток и напряжение заданной величины. Изолятор обеспечивает электрическую прочность токового ввода.When the operating temperature is reached (usually 66-77 K), an electric current and voltage of a predetermined value are supplied from the mains connected to the upper end of the current input. The insulator provides the electric strength of the current input.

Соединение экранов на уровне криогенных температур обеспечивает значительное снижение тепловых потерь за счет отсутствия теплопритока по токонесущему элементу.The connection of the screens at the level of cryogenic temperatures provides a significant reduction in heat loss due to the absence of heat gain through the current-carrying element.

Claims

1. The current input of a superconducting cable containing a power current-carrying element, a current-carrying screen output element, a high-voltage insulator, a cryostat with cryogenic interfaces, one of which is designed to connect to a superconducting cable, and the other to connect to a source of supercooled nitrogen, characterized in that it equipped with a nitrogen channel in which the screen outlet and the connection of the screen leads are located.

2. The current input of claim 1, wherein the screen output comprises superconducting inserts.

3. The current input according to claim 1, in which the connection of the terminals of the screen contains superconducting inserts.