CN110401046B - 降低cicc超导导体接头盒内超导缆交流损耗的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种降低CICC超导导体接头盒内超导缆交流损耗的方法，分为子缆遮蔽处理和子缆间阻隔处理两部分，以解决子缆与超导接头盒铜面之间形成的交流损耗和子缆间串流造成的能量损耗。这两种损耗不仅消耗驱动超导磁体的能量，而且会产生热量，引起超导接头内部的温度变化，造成超导接头性能的不稳定。子缆遮蔽操作通过将电流回路中的一部分绝缘遮蔽，彻底打断电流回路，消除了超导缆与铜面之间的交流损耗。通过子缆间***阻隔片将子缆间的电阻情况回复到超导缆的原始状态，从来保证子缆间的串流造成的损耗降低到可以接受的范围内。本发明的结构特点是最大程度上降低超导接头内部的能量损耗，提高超导接头的电学性能。

Description

降低CICC超导导体接头盒内超导缆交流损耗的方法
技术领域
本发明涉及核聚变用超导接头盒领域，具体是降低CICC超导导体接头盒内超导缆交流损耗的方法。
背景技术
热核聚变将为人类提供取之不尽的清洁能源，国际热核聚变试验堆（ITER）计划将在未来十年内建成。超导接头不仅负责超导磁体内部的串联联接，而且负责联接外部的馈线***，因此超导接头的电学性能直接限制了总体超导磁体的性能。如图1所示，现有技术核聚变装置中超导接头的超导缆由以下结构组成：外方内圆的316L不锈钢铠甲7、圆形截面的超导缆8以及超导缆不锈钢花包带9组成。其中超导缆2由六个子缆1-6螺旋绞制而成，每个子缆外表面均包裹有子缆不锈钢花包带10，六个子缆围绕着一根中心螺线管11（提供液氦的冷却回路）。
由于超导磁体工作在交流工况下，交变的磁场会引起超导接头盒内的超导缆和接头盒的铜底面之间产生电流回路，从而引发交流损耗造成能量的损失。同时，在超导缆制造的过程中，需要去除超导缆子缆的不锈钢花包带，导致超导缆子缆之间的电阻大大减小，子缆间产生的交流损耗增大。这两种情况都对超导接头的性能造成不利影响，必须采取方法予以消除或者降低。
发明内容 本发明的目的是提供一种降低CICC超导导体接头盒内超导缆交流损耗的方法，以解决现有技术超导接头盒内超导缆损耗大的问题，实现超导接头性能提升和能耗降低的目的。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
降低CICC超导导体接头盒内超导缆交流损耗的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）、子缆遮蔽处理：
首先确认超导缆表面与超导接头盒内铜面相互接触的接触位置，并去除该接触位置处的不锈钢花包带以露出超导缆中的多个子缆；然后找出该接触位置处出现两次的子缆，对比出现两次的子缆其两次出现部分的面积，并选取其中面积较小的部分作为遮挡区域；最后采用聚酰亚胺带包裹遮挡区域；
（2）、子缆间阻隔处理：
在步骤（1）中接触位置处相邻两个子缆之间分别***非完全绝缘的阻隔片，以提高子缆之间电阻并确保子缆之间不是完全绝缘。
所述的降低CICC超导导体接头盒内超导缆交流损耗的方法，其特征在于：步骤（1）中，采用辅助模具寻找接触位置，该辅助模具为具有中心通孔的矩形体，其中中心通孔的直径与超导缆的直径一致，矩形体的尺寸与超导缆接头盒内铜面的尺寸一致，矩形体通过中心通孔套在超导缆上，矩形体侧面设有使超导缆露出的模具窗口，模具窗口显示的部分即为超导缆表面与超导接头盒内铜面接触的部分。
所述的降低CICC超导导体接头盒内超导缆交流损耗的方法，其特征在于：步骤（1）中，采用50%半叠包的方式在遮挡区域包裹聚酰亚胺带。
所述的降低CICC超导导体接头盒内超导缆交流损耗的方法，其特征在于：所述阻隔片为不锈钢阻隔片，不锈钢阻隔片***相邻两个子缆之间缝隙深处，且不锈钢阻隔片完全埋入两个子缆之间不露出。
所述的一种降低CICC超导导体接头内超导缆交流损耗的方法，其特征在于：所述不锈钢阻隔片的平面形状为扇形，不锈钢阻隔片的厚度与子缆不锈钢花包带的厚度一致。
本发明中，采用根据超导缆的直径和接头盒内铜面的尺寸特别订制的辅助模具，蒙在超导缆的表面，模具窗口显示的部分即为超导缆与接头盒内铜面接触的部分，从而精确测量到超导缆上与铜面二次接触的精确位置，以便进行后续的子缆遮蔽操作。
本发明中，超导缆上与铜面二次接触的子缆，选取其面积较小的那一部分进行绝缘处理，从而切断超导缆与铜底面之间电流回路，消除该部分的交流损耗，同时保留了该子缆面积较大的部分仍与铜面接触，最大限度保存了超导缆的导电能力。
本发明中，需要绝缘处理的子缆部位，采用50%半叠包的方式包裹聚酰亚胺带，这样的绝缘处理方式坚固耐磨，即便部分区域破损，整体的绝缘也不会失效。
本发明中，将不锈钢阻隔片***到超导缆的子缆之间的缝隙里，提高子缆之间的电阻，从而将交流损耗降到可接受的范围内，同时子缆之间并不是完全绝缘，确保超导缆在部分子缆发生失超现象后，子缆之间仍有一定的分流能力。
本发明中，不锈钢阻隔片的厚度为0.1mm，平面形状为扇形，长度约在150mm~200mm。阻隔片的厚度采取和子缆不锈钢带的厚度一致，从而确保***阻隔片不会导致超短缆截面尺寸的变化，同时阻隔效果与原来的不锈钢带一致。平面形状呈现扇形，是因为超导缆的子缆间隙呈空间螺旋状，只有根据超导缆尺寸特制的扇形阻隔片才能服帖地***子缆间的间隙。阻隔片的长度选取150mm~200mm，因为阻隔片的长度太短就容易从超导缆的缝隙里掉出，长度太长会因为子缆间缝隙的局部不规则导致难以***和***后不服帖。
本发明通过两个特殊操作降低了超导接头的交流损耗，事实上，所有工作在交流工况下，采用多级绞缆超导缆的超导接头，均可应用本发明中的两种操作方法。本发明在聚变堆磁体制造以及超导领域具有较好的应用价值。
本发明的优点是：
本发明的处理方法简单明了，易操作，可以确保了超导接头内部最大程度的降低交流损耗，降低能量的消耗，提升了超导接头的载流能力，同时保证了超导接头的安全性和稳定性。
附图说明
图1为超导缆的结构示意图
图2为子缆遮蔽的原理示意图。
图3为子缆间***阻隔片示意图。
图4为辅助模具的结构和使用方法示意图，其中： 图a为正视图，图b为俯视图。
具体实施方式
如图2所示，子缆遮蔽操作：
首先确认超导缆表面会与超导接头盒铜面接触的位置，将辅助模具蒙在该位置上，辅助模具结构和使用方法如图4所示，该辅助模具为具有中心通孔的矩形体12，其中中心通孔的直径与超导缆8的直径一致，矩形体12的尺寸与超导缆8接头盒内铜面的尺寸一致，矩形体12通过中心通孔套在超导缆8上，矩形体12侧面设有使超导缆露出的模具窗口13。通过辅助模具上的窗口13，从一端开始数超导缆的子缆数量，并依次将子缆标记为1、2、3…6。本发明应用的超导缆只有6个子缆，故出现的第7根子缆是子缆1，第8根子缆是子缆2，依次类推。
找出模具窗口中出现两次的子缆，数量可能为1~3，对比每个子缆出现的两部分的面积，选取面积较小的部分作为遮蔽区域，并在超导缆上作标记。
子缆遮蔽处理:超导缆的部分子缆（可能有1~3个子缆）会与铜底面发生两次接触（如图2中所示，子缆1和子缆2都与铜面接触2次），两个接触区域之间有两条联接途径，一条是超导缆本身，一条是通过铜底面的传导，这样该子缆就与铜底面之间形成了一个电流回路。应对方法是选取同一个子缆的两个接触区域中面积较小的部分（如图2中所示，子缆1左侧部分和子缆2右侧部分），用聚酰亚胺带包裹，使其与铜底面之间绝缘，切断了电流回路的路径；
将标记的区域用聚酰亚胺带包裹，包裹的方式为50%半叠包。将打开的超导缆恢复原样。再次将辅助模具放在超导缆上，复测包裹遮蔽的区域是否正确无误。
子缆间***阻隔片操作：
如图3所示，从超导缆的一端开始，在去除子缆不锈钢花包带的区域，依次在6个子缆间隙中***阻隔片，确保阻隔片塞入到缝隙深处，不超出超导缆表面即可。
超导缆传入接头盒之前，需要去除超导缆子缆的不锈钢花包带，这导致子缆之间的接触电阻增加，相邻的子缆之间本就存在电流回路，接触电阻的降低导致交流损耗的提升。因此，本发明采取在不同子缆之间的缝隙内***厚度和材料均与原始花包带一致的扇形不锈钢阻隔片，从而将不同子缆之间的接触电阻恢复到原始超导缆的水平，不仅将交流损耗降到合适的水平，而且保持子缆间的分流能力。

Claims (4)

1.降低CICC超导导体接头盒内超导缆交流损耗的方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）、子缆遮蔽处理：首先确认超导缆表面与超导接头盒内铜面相互接触的接触位置，并去除该接触位置处的不锈钢花包带以露出超导缆中的多个子缆；然后找出该接触位置处出现两次的子缆，对比出现两次的子缆其两次出现部分的面积，并选取其中面积较小的部分作为遮挡区域；最后采用聚酰亚胺带包裹遮挡区域；（2）、子缆间阻隔处理：在步骤（1）中接触位置处相邻两个子缆之间分别***非完全绝缘的阻隔片，以提高子缆之间电阻并确保子缆之间不是完全绝缘；
所述阻隔片为不锈钢阻隔片，不锈钢阻隔片***相邻两个子缆之间缝隙深处，且不锈钢阻隔片完全埋入两个子缆之间不露出。
2.根据权利要求1所述的降低CICC超导导体接头盒内超导缆交流损耗的方法，其特征在于：步骤（1）中，采用辅助模具寻找接触位置，该辅助模具为具有中心通孔的矩形体，其中中心通孔的直径与超导缆的直径一致，矩形体的尺寸与超导缆接头盒内铜面的尺寸一致，矩形体通过中心通孔套在超导缆上，矩形体侧面设有使超导缆露出的模具窗口，模具窗口显示的部分即为超导缆表面与超导接头盒内铜面接触的部分。
3.根据权利要求1所述的降低CICC超导导体接头盒内超导缆交流损耗的方法，其特征在于：步骤（1）中，采用50%半叠包的方式在遮挡区域包裹聚酰亚胺带。
4.根据权利要求1所述的一种降低CICC超导导体接头盒内超导缆交流损耗的方法，其特征在于：所述不锈钢阻隔片的平面形状为扇形，不锈钢阻隔片的厚度与子缆不锈钢花包带的厚度一致。
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