EP0723278A1 - High tension current lead between a S.C. device at low critical temperature and a high tension cable connection terminal on room temperature - Google Patents

High tension current lead between a S.C. device at low critical temperature and a high tension cable connection terminal on room temperature

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Publication number
EP0723278A1
EP0723278A1 EP96400092A EP96400092A EP0723278A1 EP 0723278 A1 EP0723278 A1 EP 0723278A1 EP 96400092 A EP96400092 A EP 96400092A EP 96400092 A EP96400092 A EP 96400092A EP 0723278 A1 EP0723278 A1 EP 0723278A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
critical temperature
metal
superconductive
temperature
supply
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP96400092A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Christian Cottevieille
Peter Friedrich Herrmann
Albert Leriche
Michel Quemener
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alstom SA
Original Assignee
GEC Alsthom Electromecanique SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GEC Alsthom Electromecanique SA filed Critical GEC Alsthom Electromecanique SA
Publication of EP0723278A1 publication Critical patent/EP0723278A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
    • H01F6/06—Coils, e.g. winding, insulating, terminating or casing arrangements therefor
    • H01F6/065—Feed-through bushings, terminals and joints

Definitions

  • the invention relates to a high voltage current supply between a superconducting application at low critical temperature and a connection end at room temperature of a high voltage power cable.
  • the invention relates to a high-voltage current supply between a superconductive application and a connection end at ambient temperature of a power cable, the said supply comprising at least one superconducting element at high critical temperature, first means of electrical connection between a first end of the high critical temperature superconducting element and the connection end at room temperature, and second electrical connection means between a second end of the high critical temperature superconducting element and the superconductive application .
  • French patent application No. 9301213 discloses a supply of this type.
  • a device comprising a conductor connecting the connection end at room temperature to the critical high temperature superconducting element, which is then connected to the application.
  • the application at critical low temperature is bathed in liquid helium.
  • the conductor is cooled from room temperature to the critical high temperature by being immersed in a container containing liquid nitrogen.
  • the critical high temperature superconducting element is contained in a sealed enclosure at least part of which is in contact with the liquid helium of the application bath.
  • the tank filled with liquid helium and in which the application at low critical temperature is bathed also contains the containers filled with nitrogen. liquid and the sealed enclosures surrounding the superconducting elements at high critical temperature.
  • DE-A-4223145 relates to a current supply between a superconducting application at low critical temperature (4.7 K) and a connection end at room temperature (300 K) of a high voltage power cable.
  • the supply comprising at least one superconducting element at high critical temperature (77 K), electrical conductor means between a first end of the superconductive element at high critical temperature and the connection end at room temperature, and connection means electric between a second end of the superconducting element at high critical temperature and the superconductive application at low critical temperature.
  • the conductive means form a metal cavity comprising first and second ends connected respectively with the first end of the superconducting element at high critical temperature and with the connection end at room temperature.
  • the cavity houses a reservoir filled with liquid nitrogen, part of the conductive means, constituting the metallic cavity, comprising the first end of the metallic cavity, being substantially in contact with the reservoir.
  • the supply extends vertically to the superconductive application at low critical temperature being below the supply, and the helium vapors rise and participate in the cooling of the supply.
  • the exchange coefficients between helium vapors and the high critical temperature superconducting element must be sufficient for the latter to be at a temperature close to that of liquid nitrogen when they reach the first end of the element. high critical temperature superconductor. If the helium vapor temperature is less than 63 K, so there is a risk of nitrogen freezing.
  • a first object of the present invention is to provide a current supply for cooling the conductors exclusively by thermal conduction.
  • Another object of the present invention is to provide a layout current and a simplified structure even at very high voltage and in alternating mode.
  • the invention relates to a current supply between a superconductive application at low critical temperature and a connection end at room temperature of a high voltage power cable, said supply comprising at least one superconductive element at high critical temperature.
  • electrically conductive means between a first end of the superconductive element at high critical temperature and the connection end to ambient temperature, and means of electrical connection between a second end of the high critical temperature superconducting element and the superconductive application.
  • the conductive means form a metallic surface comprising first and second ends connected respectively with the first end of the superconducting element at high critical temperature and with the connection end at room temperature, the first end of said surface being in contact a tank filled with a cryogenic fluid with a temperature equal to or less than 77 K.
  • the reservoir is structurally sealed and thermally isolated from the application at low critical temperature.
  • the superconductive installation is placed in a sealed metal tank filled with liquid helium. Said second end of said high critical temperature superconducting element being in contact with at least part of the tank.
  • the sealed liquid helium tank containing the superconductive application, the superconductive element at high critical temperature, the cryogenic fluid reservoir, and the metal surface are arranged in a grounded enclosure, and in which there is a high vacuum, the second end of the metal surface passing in a sealed and electrically isolated manner through said grounded metal enclosure, and being connected to the connection end at ambient temperature outside said enclosure grounded metal.
  • Radiation shields surround the sealed liquid helium vessel containing the superconductive application, the high critical temperature superconductive element, and the metal surface, inside the grounded metal enclosure .
  • electrically insulating heat shields are arranged around the metal surface, and near the second end of the metal surface inside the grounded metal enclosure.
  • the tank filled with cryogenic fluid and the metal tank filled with liquid helium are connected to supply tanks for cryogenic fluid and liquid helium respectively by supply links, said connections electrically insulating supply tank filled with cryogenic fluid and the metal tank filled with liquid helium from their associated supply tank.
  • a first advantage of the present invention is to have eliminated direct contact of the conductors with the cryogenic fluid intended to cool them.
  • a second advantage is to provide a current supply of a simplified arrangement which does not generate unacceptable bulk even at very high voltage.
  • Figure 1 is a schematic representation of an embodiment of a feed according to the invention.
  • Figure 2 is a schematic sectional representation along line II-II of the representation of Figure 1.
  • the purpose of the current supply is to bring high or very high voltage current between a superconductive application 2 at low critical temperature (4.2 K) and a connection end 3 of a cable. high voltage energy at room temperature (300 K).
  • the supply comprises at least one superconducting element 4 at high critical temperature (77 K), electrical conductor means 5 between a first end 6 of the superconducting element 4 at high critical temperature and the connection end 3 at ambient temperature, and electrical connection means 7 between a second end 8 of the superconductive element 4 at high critical temperature and the superconductive application 2.
  • high critical temperature 77 K
  • electrical conductor means 5 between a first end 6 of the superconducting element 4 at high critical temperature and the connection end 3 at ambient temperature
  • electrical connection means 7 between a second end 8 of the superconductive element 4 at high critical temperature and the superconductive application 2.
  • the conductive means 5 form a metal surface 9 comprising a first 10 and a second 11 ends connected respectively with the first end 6 of the superconducting element 4 at high critical temperature and with the connection end 3 at temperature ambient.
  • the first end 10 of said surface being in contact with a reservoir 12 filled with a cryogenic fluid of temperature equal to or less than 77 K.
  • the first end 6 of the superconducting element 4 at high critical temperature is in contact with at least part of the reservoir 12.
  • the first end 6 of the superconducting element 4 at high critical temperature and the part of the conductive means 5 constituting the metal surface 9 comprising the first end 10 of the metal surface 9 are cooled by thermal conduction at the temperature of the cryogenic liquid. contained in the reservoir 12, that is to say 77 K.
  • the reservoir 12 is made of a material which is a good thermal conductor such as, for example without limitation, copper.
  • the metal surface 9 is a hollow cylinder formed by a plurality of conductors 25, each forming a generator of said cylinder.
  • the conductors are optimized to limit losses in alternating current regime.
  • the plurality of conductors 25 advantageously have a rectangular cross section and / or consist of several transposed elementary conductors.
  • the superconducting element 4 at high critical temperature is a superconductive tube 4 at high critical temperature.
  • the superconductive installation 2 is placed in a metal tank 13 filled with liquid helium (4.2 K), sealed and thermally insulated from the reservoir 12.
  • the second end 8 of the superconductive element 4 at high temperature critical is in contact, via connection means 7, with liquid helium.
  • the second end 8 of the superconducting element 4 at high critical temperature is cooled by thermal conduction to the temperature of the liquid helium contained in the metal tank 13, that is to say 4.2 K.
  • the sealed metal tank 13 filled with liquid helium and comprising the superconductive application 2, the superconductive element 4 at high critical temperature, and the metal surface 9 are arranged in an enclosure 14 placed at the mass, and in which there is a high vacuum (of the order of 10-6 Torr).
  • This high vacuum plays both the role of thermal insulator and electrical insulator between the enclosure 14 to earth and the supply and application which are at high voltage.
  • This metal enclosure 14 is advantageously made of stainless steel, for example 304L.
  • the second end 11 of the metal surface 9 passes through a sealed and electrically isolated enclosure the metal enclosure 14 grounded, and is connected to the connection end 3 at ambient temperature outside said metallic enclosure 14 the mass.
  • Insulation and sealing with the metal enclosure 14 can be carried out, without limitation, by an insulating piece 20 of glass or ceramic mounted on an insulator 21 of charged epoxy resin or of tempered glass.
  • radiation shields 30 connected to ground surround the sealed metal tank 13 filled with liquid helium and comprising the superconductive application 2, the superconductive element 4 at high critical temperature, and the metal surface 9.
  • heat shields 31 are arranged around the metal surface 9, and near the second end 11 of the metal surface 9.
  • the tank 12 filled with liquid nitrogen and the metal tank 13 filled with liquid helium are connected to supply tanks 17, 18 respectively in liquid nitrogen and in liquid helium by supply links 15, 16.
  • Supply links 15, 16 electrically isolate the tank 12 filled with liquid nitrogen and the metal tank 13 filled with liquid helium from their associated supply tank 17, 18.
  • These insulating supply links can be, without limitation, made of glass-metal or ceramic-metal type material.
  • the present invention makes it possible to have compact high voltage current leads with minimal losses for high currents under high voltage.
  • the superconducting element 4 at high critical temperature can be a superconductive electrical connection of the type described in French patent application 9409708.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

The current inlet is for the superconducting device, e.g. coil (2), housed in a metallic receptacle (13) filled with liquid helium which is supplied with current from a high-voltage cable (3) at ambient temp. via a high-Tc superconductor (4) and a metallic surface (9) coupled to it by a reservoir (12) of liquid nitrogen. The entire system is enclosed in an earthed envelope (14) advantageously of stainless steel in which a vacuum of the order of 1 micro torr is maintained for purposes of thermal and electrical insulation. The cable connection is insulated and sealed by a glass or ceramic piece (20) mounted on a filled epoxy resin or tempered glass insulator (21).

Description

L'invention concerne une amenée de courant haute tension entre une application supraconductrice à basse température critique et une extrémité de connexion à température ambiante d'un câble d'énergie haute tension.The invention relates to a high voltage current supply between a superconducting application at low critical temperature and a connection end at room temperature of a high voltage power cable.

En particulier l'invention concerne une amenée de courant haute tension entre une application supraconductrice et une extrémité de connexion à température ambiante d'un câble d'énergie, la dite amenée comprenant au moins un élément supraconducteur à haute température critique, des premiers moyens de connexion électrique entre une première extrémité de l'élément supraconducteur à haute température critique et l'extrémité de connexion à température ambiante, et des deuxièmes moyens de connexion électrique entre une seconde extrémité de l'élément supraconducteur à haute température critique et l'application supraconductrice.In particular, the invention relates to a high-voltage current supply between a superconductive application and a connection end at ambient temperature of a power cable, the said supply comprising at least one superconducting element at high critical temperature, first means of electrical connection between a first end of the high critical temperature superconducting element and the connection end at room temperature, and second electrical connection means between a second end of the high critical temperature superconducting element and the superconductive application .

La demande de brevet française n° 9301213 divulgue une amenée de ce type. Dans ce document, il est utilisé un dispositif comprenant un conducteur reliant l'extrémité de connexion à température ambiante à l'élément supraconducteur à haute température critique, lequel est ensuite connecté à l'application. L'application à basse température critique baigne dans de l'hélium liquide. Le conducteur est refroidi de la température ambiante à la haute température critique en étant plongé dans un récipient contenant de l'azote liquide. L'élément supraconducteur à haute température critique est contenu dans une enceinte étanche dont au moins une partie est en contact avec l'hélium liquide du bain de l'application. Ainsi l'élément supraconducteur à haute température critique est refroidi à la basse température critique par conduction. La cuve remplie d'hélium liquide et dans laquelle baigne l'application à basse température critique contient aussi les récipients remplis d'azote liquide et les enceintes étanches entourant les éléments supraconducteurs à haute température critique.French patent application No. 9301213 discloses a supply of this type. In this document, a device is used comprising a conductor connecting the connection end at room temperature to the critical high temperature superconducting element, which is then connected to the application. The application at critical low temperature is bathed in liquid helium. The conductor is cooled from room temperature to the critical high temperature by being immersed in a container containing liquid nitrogen. The critical high temperature superconducting element is contained in a sealed enclosure at least part of which is in contact with the liquid helium of the application bath. Thus the superconducting element at high critical temperature is cooled to the low critical temperature by conduction. The tank filled with liquid helium and in which the application at low critical temperature is bathed also contains the containers filled with nitrogen. liquid and the sealed enclosures surrounding the superconducting elements at high critical temperature.

DE-A-4223145 concerne une amenée de courant entre une application supraconductrice à basse température critique (4,7 K) et une extrémité de connexion à température ambiante (300 K) d'un câble d'énergie haute tension. l'amenée comprenant au moins un élément supraconducteur à haute température critique (77 K), des moyens conducteur électrique entre une première extrémité de l'élément supraconducteur à haute température critique et l'extrémité de connexion à température ambiante, et des moyens de connexion électrique entre une seconde extrémité de l'élément supraconducteur à haute température critique et l'application supraconductrice à basse température critique. les moyens conducteurs forment une cavité métallique comprenant une première et une seconde extrémités reliées respectivement avec la première extrémité de l'élément supraconducteur à haute température critique et avec l'extrémité de connexion à température ambiante. La cavité loge un réservoir rempli par de l'azote liquide, une partie des moyens conducteurs, constitutifs de la cavité métallique, comprenant la première extrémité de la cavité métallique, étant sensiblement au contact du réservoir.DE-A-4223145 relates to a current supply between a superconducting application at low critical temperature (4.7 K) and a connection end at room temperature (300 K) of a high voltage power cable. the supply comprising at least one superconducting element at high critical temperature (77 K), electrical conductor means between a first end of the superconductive element at high critical temperature and the connection end at room temperature, and connection means electric between a second end of the superconducting element at high critical temperature and the superconductive application at low critical temperature. the conductive means form a metal cavity comprising first and second ends connected respectively with the first end of the superconducting element at high critical temperature and with the connection end at room temperature. The cavity houses a reservoir filled with liquid nitrogen, part of the conductive means, constituting the metallic cavity, comprising the first end of the metallic cavity, being substantially in contact with the reservoir.

L'application supraconductrice à basse température critique baigne dans de l'hélium liquide.The superconducting application at critical low temperature is bathed in liquid helium.

L'amenée à s'étend verticalement l'application supraconductrice à basse température critique étant en dessous de l'amenée, et les vapeur d'hélium s'élèvent et participent au refroidissement de l'amenée.The supply extends vertically to the superconductive application at low critical temperature being below the supply, and the helium vapors rise and participate in the cooling of the supply.

Les coefficients d'échange entre les vapeurs d'hélium et l'élément supraconducteur à haute température critique doivent être suffisants pour que ces dernières soient à une température proche de celle de l'azote liquide lorsqu'elles atteignent la première extrémité de l'élément supraconducteur à haute température critique. Si la température des vapeurs d'hélium est inférieure à 63 K, alors il y a des risque de congélation de l'Azote.The exchange coefficients between helium vapors and the high critical temperature superconducting element must be sufficient for the latter to be at a temperature close to that of liquid nitrogen when they reach the first end of the element. high critical temperature superconductor. If the helium vapor temperature is less than 63 K, so there is a risk of nitrogen freezing.

Pour pallier cet inconvénient, il est connu d'allonger la longueur du conducteur supraconducteur à haute température critique de manière à augmenter la surface d'échange avec les vapeurs d'hélium et ainsi de s'assurer que les vapeurs d'hélium arrivent à la première extrémité de l'élément supraconducteur à haute température critique avec une température proche de 77 K.To overcome this drawback, it is known to extend the length of the superconductive conductor at high critical temperature so as to increase the surface area for exchange with helium vapors and thus ensure that the helium vapors reach the first end of the high critical temperature superconducting element with a temperature close to 77 K.

En régime haute tension alternatif, les longueurs importantes de conducteurs génèrent des pertes considérables.In alternating high voltage conditions, the long lengths of conductors generate considerable losses.

Un autre inconvénient est généré par l'agencement et la structure complexe et encombrante de l'amenée nécessaire pour améliorer les coefficient d'échange et cela d'autant plus que l'on utilise de fort courant à haute tension en régime alternatif. Notamment la cuve remplie d'hélium liquide constitue l'enceinte de l'ensemble des éléments de l'amenée, ou les conducteurs ont une longueur trop longue générant des pertes importantes en régime de courant alternatif.Another drawback is generated by the arrangement and the complex and bulky structure of the supply necessary to improve the exchange coefficients, all the more so when using high current at high voltage in alternating mode. In particular, the tank filled with liquid helium constitutes the enclosure of all of the elements of the supply, or the conductors have a too long length generating significant losses in alternating current regime.

Un premier but de la présente invention est de proposé une amenée de courant permettant de refroidir les conducteurs exclusivement par conduction thermique.A first object of the present invention is to provide a current supply for cooling the conductors exclusively by thermal conduction.

Un autre but de la présente invention est de proposé une amenée de courant d'agencement et de structure simplifiée même à très haute tension et en régime alternatif.Another object of the present invention is to provide a layout current and a simplified structure even at very high voltage and in alternating mode.

A cet effet l'invention concerne une amenée de courant entre une application supraconductrice à basse température critique et une extrémité de connexion à température ambiante d'un câble d'énergie haute tension, la dite amenée comprenant au moins un élément supraconducteur à haute température critique, des moyens conducteurs électrique entre une première extrémité de l'élément supraconducteur à haute température critique et l'extrémité de connexion à température ambiante, et des moyens de connexion électrique entre une seconde extrémité de l'élément supraconducteur à haute température critique et l'application supraconductrice. les moyens conducteurs forment une surface métallique comprenant une première et une seconde extrémités reliées respectivement avec la première extrémité de l'élément supraconducteur à haute température critique et avec l'extrémité de connexion à température ambiante, la première extrémité de la dite surface étant au contact d'un réservoir rempli par un fluide cryogénique de température égale ou inférieure à 77 K.To this end, the invention relates to a current supply between a superconductive application at low critical temperature and a connection end at room temperature of a high voltage power cable, said supply comprising at least one superconductive element at high critical temperature. , electrically conductive means between a first end of the superconductive element at high critical temperature and the connection end to ambient temperature, and means of electrical connection between a second end of the high critical temperature superconducting element and the superconductive application. the conductive means form a metallic surface comprising first and second ends connected respectively with the first end of the superconducting element at high critical temperature and with the connection end at room temperature, the first end of said surface being in contact a tank filled with a cryogenic fluid with a temperature equal to or less than 77 K.

Selon l'invention le réservoir est structurellement étanche et isolé thermiquement de l'application à basse température critique.According to the invention, the reservoir is structurally sealed and thermally isolated from the application at low critical temperature.

Dans une forme de réalisation de l'invention, l'installation supraconductrice est disposée dans une cuve métallique, étanche, remplie d'hélium liquide. Ladite seconde extrémité dudit élément supraconducteur à haute température critique étant au contact d'au moins une partie de la cuve.In one embodiment of the invention, the superconductive installation is placed in a sealed metal tank filled with liquid helium. Said second end of said high critical temperature superconducting element being in contact with at least part of the tank.

Selon une caractéristique de l'invention, la cuve d'hélium liquide étanche contenant l'application supraconductrice, l'élément supraconducteur à haute température critique, le réservoir de fluide cryogénique, et la surface métallique sont disposés dans une enceinte mise à la masse, et dans laquelle règne un vide poussé, la seconde extrémité de la surface métallique traversant de façon étanche et électriquement isolée la dite enceinte métallique mise à la masse, et étant connectée à l'extrémité de connexion à température ambiante à l'extérieur de ladite enceinte métallique mise à la masse.According to a characteristic of the invention, the sealed liquid helium tank containing the superconductive application, the superconductive element at high critical temperature, the cryogenic fluid reservoir, and the metal surface are arranged in a grounded enclosure, and in which there is a high vacuum, the second end of the metal surface passing in a sealed and electrically isolated manner through said grounded metal enclosure, and being connected to the connection end at ambient temperature outside said enclosure grounded metal.

Des écrans radiatifs, reliés à la masse, entourent la cuve d'hélium liquide étanche contenant l'application supraconductrice, l'élément supraconducteur à haute température critique, et la surface métallique, à l'intérieur de l'enceinte métallique mise à la masse.Radiation shields, grounded, surround the sealed liquid helium vessel containing the superconductive application, the high critical temperature superconductive element, and the metal surface, inside the grounded metal enclosure .

De même des écrans thermiques électriquement isolant sont disposés autour de la surface métallique, et à proximité de la deuxième extrémité de la surface métallique à l'intérieur de l'enceinte métallique mise à la masse.Similarly, electrically insulating heat shields are arranged around the metal surface, and near the second end of the metal surface inside the grounded metal enclosure.

A l'intérieur de l'enceinte métallique, le réservoir rempli de fluide cryogénique et la cuve métallique remplie d'hélium liquide sont reliés à des réservoirs d'alimentation respectivement en fluide cryogénique et en hélium liquide par des liaisons d'alimentation, lesdites liaisons d'alimentation isolant électriquement le réservoir rempli de fluide cryogénique et la cuve métallique remplie d'hélium liquide de leur réservoir d'alimentation associé.Inside the metal enclosure, the tank filled with cryogenic fluid and the metal tank filled with liquid helium are connected to supply tanks for cryogenic fluid and liquid helium respectively by supply links, said connections electrically insulating supply tank filled with cryogenic fluid and the metal tank filled with liquid helium from their associated supply tank.

Un premier avantage de la présente invention est d'avoir éliminé le contact direct des conducteurs avec le fluide cryogénique destiné à les refroidir.A first advantage of the present invention is to have eliminated direct contact of the conductors with the cryogenic fluid intended to cool them.

Un deuxième avantage est de proposer une amenée de courant d'un agencement simplifiée qui ne génère pas d'encombrement rédhibitoire même à très haute tension.A second advantage is to provide a current supply of a simplified arrangement which does not generate unacceptable bulk even at very high voltage.

D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention résulterons de la description qui va suivre en référence aux dessins annexés dans lesquels :Other advantages and characteristics of the present invention will result from the description which follows with reference to the appended drawings in which:

La figure 1 est une représentation schématique d'un mode de réalisation d'une amenée selon l'invention.Figure 1 is a schematic representation of an embodiment of a feed according to the invention.

La figure 2 est une représentation schématique en coupe suivant la ligne II-II de la représentation de la figure 1.Figure 2 is a schematic sectional representation along line II-II of the representation of Figure 1.

Selon l'invention, l'amenée de courant a pour but d'amener du courant haute ou très haute tension entre une application supraconductrice 2 à basse température critique (4, 2 K) et une extrémité de connexion 3 d'un câble d'énergie haute tension à température ambiante (300 K).According to the invention, the purpose of the current supply is to bring high or very high voltage current between a superconductive application 2 at low critical temperature (4.2 K) and a connection end 3 of a cable. high voltage energy at room temperature (300 K).

L'amenée comprend au moins un élément supraconducteur 4 à haute température critique (77 K), des moyens conducteur électrique 5 entre une première extrémité 6 de l'élément supraconducteur 4 à haute température critique et l'extrémité de connexion 3 à température ambiante, et des moyens de connexion électrique 7 entre une seconde extrémité 8 de l'élément supraconducteur 4 à haute température critique et l'application supraconductrice 2.The supply comprises at least one superconducting element 4 at high critical temperature (77 K), electrical conductor means 5 between a first end 6 of the superconducting element 4 at high critical temperature and the connection end 3 at ambient temperature, and electrical connection means 7 between a second end 8 of the superconductive element 4 at high critical temperature and the superconductive application 2.

Selon l'invention, les moyens conducteurs 5 forment une surface métallique 9 comprenant une première 10 et une seconde 11 extrémités reliées respectivement avec la première extrémité 6 de l'élément supraconducteur 4 à haute température critique et avec l'extrémité de connexion 3 à température ambiante.According to the invention, the conductive means 5 form a metal surface 9 comprising a first 10 and a second 11 ends connected respectively with the first end 6 of the superconducting element 4 at high critical temperature and with the connection end 3 at temperature ambient.

La première extrémité 10 de la dite surface étant au contact d'un réservoir 12 rempli par un fluide cryogénique de température égale ou inférieure à 77 K.The first end 10 of said surface being in contact with a reservoir 12 filled with a cryogenic fluid of temperature equal to or less than 77 K.

Avantageusement la première extrémité 6 de l'élément supraconducteur 4 à haute température critique est au contact d'au moins une partie du réservoir 12.Advantageously, the first end 6 of the superconducting element 4 at high critical temperature is in contact with at least part of the reservoir 12.

Ainsi, la première extrémité 6 de l'élément supraconducteur 4 à haute température critique et la partie des moyens conducteurs 5 constitutifs de la surface métallique 9 comprenant la première extrémité 10 de la surface métallique 9 sont refroidies par conduction thermique à la température du liquide cryogénique contenu dans le réservoir 12, c'est à dire 77 K. Avantageusement le réservoir 12 est dans un matériau bon conducteur thermique comme, par exemple non limitatif, du cuivre.Thus, the first end 6 of the superconducting element 4 at high critical temperature and the part of the conductive means 5 constituting the metal surface 9 comprising the first end 10 of the metal surface 9 are cooled by thermal conduction at the temperature of the cryogenic liquid. contained in the reservoir 12, that is to say 77 K. Advantageously, the reservoir 12 is made of a material which is a good thermal conductor such as, for example without limitation, copper.

Dans la forme de réalisation de l'invention représentée sur les figures, la surface métallique 9 est un cylindre creux formé par une pluralité de conducteurs 25, chacun formant une génératrice dudit cylindre. Ainsi les conducteurs sont optimisés pour limiter les pertes en régime de courant alternatif. La pluralité des conducteurs 25 ont avantageusement une section transversale rectangulaire et/ou sont constitués de plusieurs conducteurs élémentaires transposés.In the embodiment of the invention shown in the figures, the metal surface 9 is a hollow cylinder formed by a plurality of conductors 25, each forming a generator of said cylinder. Thus the conductors are optimized to limit losses in alternating current regime. The plurality of conductors 25 advantageously have a rectangular cross section and / or consist of several transposed elementary conductors.

Avantageusement l'élément supraconducteur 4 à haute température critique est un tube supraconducteur 4 à haute température critique.Advantageously, the superconducting element 4 at high critical temperature is a superconductive tube 4 at high critical temperature.

Selon l'invention, l'installation supraconductrice 2 est disposée dans une cuve métallique 13 remplie d'hélium liquide (4,2 K), étanche et thermiquement isolée du réservoir 12. La seconde extrémité 8 de l'élément supraconducteur 4 à haute température critique est au contact, par l'intermédiaire des moyens de connexion 7, de l'hélium liquide.According to the invention, the superconductive installation 2 is placed in a metal tank 13 filled with liquid helium (4.2 K), sealed and thermally insulated from the reservoir 12. The second end 8 of the superconductive element 4 at high temperature critical is in contact, via connection means 7, with liquid helium.

Ainsi, la seconde extrémité 8 de l'élément supraconducteur 4 à haute température critique est refroidie par conduction thermique à la température de l'hélium liquide contenu dans la cuve métallique 13, c'est à dire 4,2 K.Thus, the second end 8 of the superconducting element 4 at high critical temperature is cooled by thermal conduction to the temperature of the liquid helium contained in the metal tank 13, that is to say 4.2 K.

Selon une caractéristique de l'invention, la cuve métallique étanche 13 remplie d'hélium liquide et comprenant l'application supraconductrice 2, l'élément supraconducteur 4 à haute température critique, et la surface métallique 9 sont disposés dans une enceinte 14 mise à la masse, et dans laquelle règne un vide poussé (de l'ordre de 10-6 Torr). Ce vide poussé joue à la fois le rôle d'isolant thermique et d'isolant électrique entre l'enceinte 14 à la masse et l'amenée et l'application qui se trouvent à la haute tension. Cette enceinte métallique 14 est avantageusement réalisée en acier inoxydable, par exemple 304L.According to a characteristic of the invention, the sealed metal tank 13 filled with liquid helium and comprising the superconductive application 2, the superconductive element 4 at high critical temperature, and the metal surface 9 are arranged in an enclosure 14 placed at the mass, and in which there is a high vacuum (of the order of 10-6 Torr). This high vacuum plays both the role of thermal insulator and electrical insulator between the enclosure 14 to earth and the supply and application which are at high voltage. This metal enclosure 14 is advantageously made of stainless steel, for example 304L.

La seconde extrémité 11 de la surface métallique 9 traverse de façon étanche et électriquement isolée l'enceinte métallique 14 mise à la masse, et est connectée à l'extrémité de connexion 3 à température ambiante à l'extérieur de ladite enceinte métallique 14 mise à la masse. L'isolation et l'étanchéité avec l'enceinte métallique 14 peuvent être réalisées, de façon non limitative, par une pièce isolante 20 en verre ou en céramique montée sur un isolateur 21 en résine époxy chargée ou en verre trempé.The second end 11 of the metal surface 9 passes through a sealed and electrically isolated enclosure the metal enclosure 14 grounded, and is connected to the connection end 3 at ambient temperature outside said metallic enclosure 14 the mass. Insulation and sealing with the metal enclosure 14 can be carried out, without limitation, by an insulating piece 20 of glass or ceramic mounted on an insulator 21 of charged epoxy resin or of tempered glass.

A l'intérieur de l'enceinte métallique 14 mise à la masse, des écrans radiatifs 30 reliés à la masse, entourent la cuve métallique étanche 13 remplie d'hélium liquide et comprenant l'application supraconductrice 2, l'élément supraconducteur 4 à haute température critique, et la surface métallique 9.Inside the grounded metal enclosure 14, radiation shields 30 connected to ground surround the sealed metal tank 13 filled with liquid helium and comprising the superconductive application 2, the superconductive element 4 at high critical temperature, and the metal surface 9.

De même à l'intérieur de l'enceinte métallique mise à la masse, des écrans thermiques 31 sont disposés autour de la surface métallique 9, et à proximité de la seconde extrémité 11 de la surface métallique 9.Likewise inside the grounded metal enclosure, heat shields 31 are arranged around the metal surface 9, and near the second end 11 of the metal surface 9.

A l'intérieur de l'enceinte métallique 14, le réservoir 12 rempli d'azote liquide et la cuve métallique 13 remplie d'hélium liquide sont reliés à des réservoirs d'alimentation 17, 18 respectivement en azote liquide et en hélium liquide par des liaisons d'alimentation 15, 16. Les liaisons d'alimentation 15, 16 isolent électriquement le réservoir 12 rempli d'azote liquide et la cuve métallique 13 remplie d'hélium liquide de leur réservoir d'alimentation 17, 18 associé. Ces liaisons d'alimentation isolantes peuvent être, de façon non limitative, réalisées en matériau de type verre-métal ou céramique-métal.Inside the metal enclosure 14, the tank 12 filled with liquid nitrogen and the metal tank 13 filled with liquid helium are connected to supply tanks 17, 18 respectively in liquid nitrogen and in liquid helium by supply links 15, 16. Supply links 15, 16 electrically isolate the tank 12 filled with liquid nitrogen and the metal tank 13 filled with liquid helium from their associated supply tank 17, 18. These insulating supply links can be, without limitation, made of glass-metal or ceramic-metal type material.

La présente invention permet d'avoir des amenées de courant haute tension compactes avec des pertes minimales pour des forts courants sous haute tension.The present invention makes it possible to have compact high voltage current leads with minimal losses for high currents under high voltage.

Dans un mode de réalisation non représenté, l'élément supraconducteur 4 à haute température critique peut être une liaison électrique supraconductrice du type décrit dans la demande de brevet français 9409708.In an embodiment not shown, the superconducting element 4 at high critical temperature can be a superconductive electrical connection of the type described in French patent application 9409708.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme du métier sans que l'on s'écarte de l'invention. En particulier, on pourra, sans sortir du cadre de l'invention, remplacer tout moyen par un moyen équivalent.Of course, the invention is not limited to the embodiment described and shown, but it is susceptible of numerous variants accessible to those skilled in the art without departing from the invention. In particular, without departing from the scope of the invention, any means can be replaced by equivalent means.

Claims (7)

Amenée de courant haute tension entre une application supraconductrice (2) à basse température critique (4,2 K) et une extrémité de connexion (3) à température ambiante (300 K) d'un câble d'énergie haute tension, ladite amenée comprenant au moins un élément supraconducteur (4) à haute température critique (77 K), des moyens conducteurs électrique (5) entre une première extrémité (6) de l'élément supraconducteur (4) à haute température critique et l'extrémité de connexion (3) à température ambiante, et des moyens de connexion électrique (7) entre une seconde extrémité (8) de l'élément supraconducteur (4) à haute température critique et l'application supraconductrice (2) à basse température critique, les moyens conducteurs (5) comprenant une première et une seconde extrémités (10, 11) reliées respectivement avec la première extrémité (6) de l'élément supraconducteur (4) à haute température critique et avec l'extrémité de connexion (3) à température ambiante, un réservoir (12) rempli par un fluide cryogénique de température égale ou inférieure à 77 K étant au contact de la première extrémité (10) des moyens conducteurs (5) et de l'élément supraconducteur (4) à haute température critique, caractérisé en ce que ledit réservoir (12) est structurellement étanche et thermiquement isolé par rapport à l'application à basse température critique.High voltage current supply between a superconductive application (2) at low critical temperature (4.2 K) and a connection end (3) at room temperature (300 K) of a high voltage power cable, said supply comprising at least one superconducting element (4) at high critical temperature (77 K), electrically conductive means (5) between a first end (6) of the superconducting element (4) at high critical temperature and the connection end ( 3) at ambient temperature, and electrical connection means (7) between a second end (8) of the superconducting element (4) at high critical temperature and the superconductive application (2) at low critical temperature, the conductive means (5) comprising first and second ends (10, 11) connected respectively with the first end (6) of the superconducting element (4) at high critical temperature and with the connection end (3) to te ambient temperature, a reservoir (12) filled with a cryogenic fluid of temperature equal to or less than 77 K being in contact with the first end (10) of the conducting means (5) and of the superconducting element (4) at high critical temperature , characterized in that said tank (12) is structurally sealed and thermally insulated with respect to the application at low critical temperature. Amenée selon la revendication 1 caractérisée en ce que la surface métallique (13) est un cylindre creux formé par une pluralité de conducteurs (25), chaque conducteur (25) formant une génératrice dudit cylindre, le réservoir (12) étant contenu dans le cylindre.Supply according to claim 1 characterized in that the metal surface (13) is a hollow cylinder formed by a plurality of conductors (25), each conductor (25) forming a generator of said cylinder, the reservoir (12) being contained in the cylinder . Amenée selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce que l'installation supraconductrice (2) à basse température critique, est disposée dans une cuve métallique (13), étanche, remplie d'hélium liquide, la seconde extrémité (8) de l'élément supraconducteur (4) à haute température critique étant au contact par l'intermédiaire des moyens de connexion (7) avec l'hélium liquide.Supply according to Claim 1 or 2, characterized in that the superconductive installation (2) at low critical temperature is placed in a sealed metal tank (13) filled with liquid helium, the second end (8) of the superconductive element (4) at high critical temperature being in contact via the connection means (7) with liquid helium. Amenée selon la revendication 3 caractérisée en ce que la cuve métallique (13) remplie d'hélium liquide, et comprenant l'application supraconductrice (2), l'élément supraconducteur (4) à haute température critique, et la surface métallique (9) sont disposés dans une enceinte métallique (14) mise à la masse, et dans laquelle règne un vide poussé, la seconde extrémité (11) de la surface métallique (9) traversant de façon étanche et électriquement isolée la dite enceinte métallique (14) mise à la masse, et étant connectée à l'extrémité de connexion (3) à température ambiante à l'extérieur de ladite enceinte métallique (14) mise à la masse.Supply according to claim 3 characterized in that the metal tank (13) filled with liquid helium, and comprising the superconductive application (2), the superconductive element (4) at high critical temperature, and the metal surface (9) are arranged in a metal enclosure (14) grounded, and in which there is a high vacuum, the second end (11) of the metal surface (9) passing through a sealed and electrically isolated said metal enclosure (14) grounded, and being connected to the connection end (3) at room temperature outside said grounded metal enclosure (14). Amenée selon la revendication 4 caractérisée en ce qu'à l'intérieur de l'enceinte métallique (14) mise à la masse, elle comprend des écrans radiatifs (30) reliés à la masse, entourant la cuve métallique étanche (13) remplie d'hélium liquide et comprenant l'application supraconductrice (2), l'élément supraconducteur (4) à haute température critique, et la surface métallique (9).Supply according to Claim 4, characterized in that inside the grounded metal enclosure (14), it comprises radiant screens (30) connected to ground, surrounding the sealed metal tank (13) filled with liquid helium and comprising the superconductive application (2), the superconductive element (4) at high critical temperature, and the metal surface (9). Amenée selon la revendication 4 ou 5 caractérisée en ce qu'à l'intérieur de l'enceinte métallique (14) mise à la masse, elle comprend des écrans thermiques (31) électriquement isolant, disposés autour de la surface métallique (9), et à proximité de la deuxième extrémité (11) de la surface métallique (9).Supply according to Claim 4 or 5, characterized in that inside the grounded metal enclosure (14), it includes electrically insulating heat shields (31), arranged around the metal surface (9), and near the second end (11) of the metal surface (9). Amenée selon l'une quelconque des revendications 2 à 6 caractérisée en ce qu'à l'intérieur de l'enceinte métallique (14), le réservoir (12) rempli de fluide cryogénique à 77 K et la cuve métallique (13) remplie d'hélium liquide sont reliés à des réservoirs d'alimentation (17, 18) respectivement en fluide cryogénique à 77 K et en hélium liquide par des liaisons d'alimentation (15, 16), lesdites liaisons d'alimentation (15, 15) isolant électriquement le réservoir (12) et la cuve métallique (13) de leur réservoir d'alimentation (17, 18) associé.Supply according to any one of Claims 2 to 6, characterized in that, inside the metal enclosure (14), the reservoir (12) filled with cryogenic fluid at 77 K and the metal tank (13) filled with helium are connected to supply tanks (17, 18) respectively in cryogenic fluid at 77 K and in liquid helium by supply connections (15, 16), said supply connections (15, 15) insulating electrically the tank (12) and the metal tank (13) of their associated supply tank (17, 18).
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