CN101562283B - 用于两个超导体缆线的连接结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将两个超导体缆线(C、C’)连接在一起的连接结构，每个缆线包括具有至少一个超导部分的中央导体、围绕中央导体的电介质层(1、1’)、围绕电介质层的屏蔽部(2、2’、3、3’)和围绕屏蔽部的低温封壳(8)，该连接结构包括电拼接装置(4)，用于将中央导体和相应屏蔽部的被剥开电介质层拼接到一起。该连接结构还包括放置在两个屏蔽部端部之间的半导体材料制成的覆盖部(6)和用于将两个屏蔽部端部连接在一起的电连接装置(8)，该连接装置围绕覆盖部并被容纳在低温封壳中，并包括两个接头元件(5、5’)和电拼接结构(7)，每个接头元件电结合并机械结合至相应的屏蔽部端部，电拼接结构用于将这两个接头元件拼接到一起。

Description

用于两个超导体缆线的连接结构
技术领域
本发明涉及一种用于两个超导体缆线的连接结构。
背景技术
利用高压超导体缆线的电传输允许要被传输的大电流流过截面与用电阻电导体制成的标准缆线的截面小得多的缆线，同时限制缆线长度上的电损耗，特别是焦耳效应损耗，因为该现象在超导中非常少见。
公知的“冷电介质(cold dielectric)”超导体缆线由包括至少一个超导部分的中央超导体、围绕所述中央超导体的电介质层、围绕所述电介质层并且全部或部分由超导体制成的屏蔽部和围绕所述屏蔽部的低温封壳或“低温恒温器”构成。所述低温恒温器一般包括两个同心壳体，这两个壳体例如通过10-5毫巴(mbar)等级的真空而彼此热绝缘。容纳在低温恒温器的内部壳体中的低温流体通过电介质层——因此被称作“冷电介质”——来冷却中央超导体，直到到达导体处于超导状态的温度。通过例子，该温度大约为196℃，对此被成为“高温”超导体。
通过冷电介质超导体电缆，具有相似电流量被导致在中央导体和屏蔽部二者中流动，特别是如果屏蔽部整个或部分地由超导体制成时。对于高压缆线来说，电流量可以很高，例如2400安(A)。
被称为“温电介质(warm dielectric)”超导体的情况也是如此，其中，导体包括中空元件，一般是管，低温流体在该管中流通(circulate)。
用于将两个这样的超导体缆线连接在一起的一个方法是使用如文献FR2 878 654中所述的结构。
该文献描述了一种用于超导体缆线屏蔽部的连接结构，其包括在屏蔽部之间的超导连接缆线，该连接缆线包括连接超导体和围绕该连接超导体的低温护套(sheath)，连接超导体的两个端部的每一个都通过导电和导热的连接部而连结至其中一个屏蔽部。
但是，这样的结构是非常复杂和昂贵的，因为它需要用于低温流体的额外进口和出口以及特定的连接超导体。
为了解决这些问题，本发明涉及两个超导体缆线的结构，特别是当端对端地(end to end)连接在一起时，该结构具有简单的设计并且不需要额外的低温流体流通通路。
发明内容
为此，本发明提出了一种连接结构，用于将两个超导体缆线连接在一起，每个缆线包括具有至少一个超导部分的中央导体、围绕所述中央导体的电介质层、围绕所述电介质层的屏蔽部和围绕所述屏蔽部的低温封壳，连接结构包括电拼接装置，用于将所述中央导体和所述相应屏蔽部的所述被剥开的电介质层拼接到一起，其特征是，半导体材料制成的覆盖部放置在两个屏蔽部端部之间，和用于将两个屏蔽部端部连接在一起的电连接装置，围绕所述覆盖部的连接装置并被容纳在所述低温封壳中，并包括两个接头元件和电拼接结构，每个接头元件电连结并机械连结至相应一个的屏蔽部端部，电拼接结构用于将这两个接头元件拼接到一起。
半导体覆盖部将电场局限在电介质层中，且电连接装置用来传送被屏蔽部承载的电流。
在优选实施例中，所述电拼接结构包括多个导电编织条，这些导电编织条在它们的端部处连接至所述接头元件并围绕所述半导体覆盖部分布。
所述编织条由铜制成。
由于编织条的柔性，利用编织条的这种连接可被特别容易地放置在其位。并且其特别非常便宜。由于低温流体的温度，其还适应热收缩形式的变形。
有利地，每个所述接头元件通过管件形成，其内壁紧固至所述屏蔽部的外壁。
优选地，所述管件设置有环形凸缘，用于紧固所述编织条的端部。
每个所述接头元件有利地通过利用具有低熔点温度的合金进行硬钎焊或软钎焊而紧固至相应屏蔽部的端部。
所述接头元件由铜制成。
所述半导体材料覆盖部是炭黑纸带制成的缠绕部。
附图说明
图1是在第一步中正在被连接的两个超导体缆线的纵向截面图。
图2是在第二步中正在被连接的两个超导体缆线的纵向截面图。
图3是根据本发明的两个超导体缆线的连接结构的纵向截面图。
图4和5是详细透视图。
具体实施方式
如图1所示，首先将用于端对端地连接到一起的每个冷电介质超导体缆线C、C’的端部的屏蔽部移除，以便将围绕每个缆线中央导体的电介质层1、1’露出。例如，该电介质层包括多层聚丙烯层压纸(PPLP：polypropylenelaminated paper)。
在此，屏蔽部通过超导材料层2、2’和金属屏蔽部3、3’形成，该金属优选为铜，金属屏蔽部被切除，以便使超导材料层2、2’的一小段长度部分无遮盖。
连接结构首先包括电拼接装置(electrical splicing device)4，用于将中央导体和剥去了相应屏蔽部的电介质层拼接在一起。该拼接装置本身是已知的并且可以是专利EP 1 195 872中所述的类型。
在左边的缆线C上，接头元件(junction element)5电连结并机械连结至屏蔽部的端部，其方式是覆盖超导层2和金属屏蔽部3并与它们连结。该接头元件5可在图4中具体地看到。其由管件形成，用具有良好导电性的材料制成，优选是铜，其内侧壁紧固至屏蔽部的外侧壁，具体的是紧固至导电材料层2和金属屏蔽部3，该管件被放置为覆盖这两个部分。
为此，接头元件5通过利用具有低熔点温度的合金进行硬钎焊或软钎焊来连接，并被引入到设置在管件中的纵向切槽5A中。该合金确保导电材料层2不会被损坏。
该管件装备有环形凸缘5B，用于紧固端子(terminal)，如以下所述，为此，其装备有围绕管件5规则地按角度分布的孔5C。
根据本发明的连接结构包括放置在两个屏蔽部端部之间的半导体材料覆盖部和用于将两个屏蔽部端部连接在一起的电连接装置，该装置围绕该覆盖部并被容纳在含有缆线C、C’的低温封壳内，以下参考图2和3来描述。
如图2所示，每个屏蔽部端部设置有如先前所述地电且机械地与之连结的相应接头元件5、5’，且半导体材料的覆盖部6在连接长度上放置在两个接头元件5、5’之间，以通常的方式在不同直径之间形成过渡端锥形部。该半导体材料6的覆盖部优选地是用细铜网(fine copper mesh)强化的炭黑纸带(carbon black paper tape)的缠绕结构。
该半导体覆盖部6确保电场被局限在电介质层1、1’中。在制备连接结构的该阶段，覆盖部确保电压被维持但是不会传导被屏蔽部2、2’、3、3’携带的电流。
接下来，如图3所示，用于将两个接头元件5、5’拼接在一起的电拼接结构7围绕半导体覆盖部6放置在其位。该电拼接结构7可在图5中具体看到，并包括多个经校准的导电编织条(calibrated conductive braid)7A，其由具有良好导电性的材料制成，优选地是铜，这些编织条在它们的端部处连接至接头元件5、5’，并围绕半导体覆盖部6分布。这些编织条7A的直径基于要被携带的电流来计算，应理解，它们的电阻很低，因为它们随后被沉浸在冷却液体。
在图5中并没有示出全部编织条7A，以便改善可见性，但在该实施例中，有8个编织条，它们在它们的端部处设置有连接在孔5C中的端子7B，这些孔设置在每个接头元件的凸缘5B中。
包括外壁8A和内壁8B的低温封壳或低温恒温器8围绕该连接结构。例如液氮这样的低温流体能够在内壁8B内流通，以便冷却超导体缆线C、C’和连接部。内壁8B和外壁8A之间设置有热绝缘部，例如，10-5毫巴(mbar)等级的真空，以便避免加热和很高程度的低温流体消耗。
本发明还应用于将两个温电介质超导体缆线连接在一起，不同之处在于导体的构造，在该情况下，导体是管状的。

Claims (5)

1.一种用于将两个超导体缆线(C、C’)连接在一起的连接结构，每个缆线包括：具有至少一个超导部分的中央导体、围绕所述中央导体的电介质层(1、1’)、围绕所述电介质层的屏蔽部(2、2’、3、3’)和围绕所述屏蔽部的低温封壳(8)，该连接结构包括电拼接装置(4)，用于将所述中央导体和相应屏蔽部的被剥开的电介质层拼接到一起，其特征在于，所述连接结构还包括放置在两个屏蔽部端部之间的半导体材料制成的覆盖部(6)和用于将两个屏蔽部端部连接在一起的电连接装置，该连接装置围绕所述覆盖部并被容纳在所述低温封壳中，并包括两个接头元件(5、5’)和电拼接结构(7)，每个接头元件电连结并机械连结至相应的一个所述屏蔽部端部，该电拼接结构用于将这两个接头元件拼接到一起，所述电拼接结构(7)包括多个导电编织条(7A)，这些导电编织条在它们的端部处连接至所述接头元件(5、5’)并围绕所述半导体覆盖部(6)分布，每个所述接头元件(5、5’)通过管件形成，其内壁紧固至所述屏蔽部的外壁，且所述管件设置有环形凸缘(5B、5B’)，用于紧固所述编织条的端部端子。
2.如权利要求1所述的连接结构，其特征在于，所述编织条(7A)由铜制成。
3.如权利要求1或2所述的连接结构，其特征在于，每个所述接头元件(5、5’)通过利用具有低熔点温度的合金进行硬钎焊或软钎焊而紧固至相应屏蔽部的端部。
4.如权利要求3所述的连接结构，其特征在于，所述接头元件(5、5’)由铜制成。
5.如权利要求1或2所述的连接结构，其特征在于，所述半导体材料覆盖部(6)是炭黑纸带制成的缠绕部。
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