[發明專利]一種制冷裝置

有效

• 申請號: 202011431229.2
• 申請日: 2020-12-10
• 公開（公告）號: CN112542270B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 吳小辰;胡子珩;余建國;章彬;汪楨子;王琦;汪偉;王哲
• 申請（專利權）人: 深圳供電局有限公司
• 主分類號: H01B12/16
• 分類號: H01B12/16
• 代理公司: 深圳匯智容達專利商標事務所(普通合伙) 44238
• 代理人: 徐文城

本發明提供一種制冷裝置，應用于超導電纜的冷卻，包括：制冷主模塊；所述制冷主模塊包括制冷機組、氮再液化器、過冷液氮杜瓦以及循環液氮換熱器，其考慮了液氮循環換熱過程中出現的液氮換熱蒸發問題，設計了氮再液化器，對蒸發的氮氣進行冷凝液化，冷凝液化后的液氮重新回到過冷液氮杜瓦中循環使用，提高了制冷裝置的制冷效果，能夠保證電纜溫度均勻，從而提高超導電纜系統并網運行的供電可靠性。

技術領域

本發明涉及超導電纜技術領域，具體涉及一種用于超導電纜的制冷裝置。

背景技術

近年來，城市市民對架空線引起的電磁作用和視覺污染的容忍度普遍降低，供配電線路入地成為一種必然趨勢。為滿足高供電可靠性、高電能質量、高負荷密度的電力需求，采用傳統技術的增加回路擴容、環網入地等工程的施工成本極為昂貴，甚至難以執行，這是電網面臨的一個突出矛盾。高溫超導電纜具有線損低、傳輸容量大、走廊占地小、環境友好等諸多優點，為電網提供了一種高效、緊湊、可靠、綠色的電能傳輸方式。其中，制冷裝置是超導電纜系統的重要組成部分，制冷裝置的正常運行是超導電纜系統并網運行的必要條件，為了保證電纜溫度均勻，通常采用液氮作為制冷劑對電纜進行連續冷卻。現有制冷裝置一般由制冷機、液氮管道和液氮泵組成，其一是未考慮循環液氮換熱過程中液氮蒸發成氮氣的問題，其二是當制冷機出現故障時，超導電纜必須切除，會影響電網的供電可靠性，為了保證超導電纜安全可靠穩定運行，有必要針對現有制冷裝置進行改進。

發明內容

本發明旨在提出一種制冷裝置，應用于超導電纜系統，提高了制冷裝置的制冷效果，從而提高超導電纜系統并網運行的供電可靠性。

為此，本發明實施例提出一種制冷裝置，應用于超導電纜的冷卻，至少包括制冷主模塊；所述制冷主模塊包括制冷機組、氮再液化器、過冷液氮杜瓦以及循環液氮換熱器，所述過冷液氮杜瓦上設置有液氮出口和液氮進口；所述過冷液氮杜瓦中存放有過冷液氮，所述循環液氮換熱器設置于所述過冷液氮杜瓦中的過冷液氮中；所述氮再液化器設置于所述過冷液氮杜瓦的上方，并與所述過冷液氮杜瓦連通；所述制冷機組設置于所述氮再液化器的上方；

所述循環液氮換熱器一端與所述液氮出口通過管道連通，另一端與所述液氮進口通過管道連通，液氮從所述液氮出口流出經過超導電纜的液氮通道為超導電纜冷卻后通過所述液氮進口回流至所述制冷主模塊，形成制冷裝置的液氮循環；

所述循環液氮換熱器用于將回流至所述循環液氮換熱器中的循環液氮與所述過冷液氮杜瓦中的過冷液氮進行換熱，以對回流至所述循環液氮換熱器中的循環液氮進行冷卻，冷卻后的循環液氮從所述液氮出口流出至超導電纜；

所述過冷液氮杜瓦中的部分過冷液氮進行換熱后蒸發進入所述氮再液化器中；所述制冷機組用于對進入所述氮再液化器中氣體進行冷凝得到冷卻液氮，冷凝得到的冷卻液氮在重力作用回流至所述過冷液氮杜瓦中。

可選地，所述過冷液氮杜瓦的頂部設置有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔遠離所述循環液氮換熱器設置，所述第二通孔靠近所述循環液氮換熱器設置；所述氮再液化器的底部設置有液氮回流通孔，右側壁上設置有氮氣進孔；所述液氮回流通孔與所述第一通孔連通，且所述液氮回流通孔與所述第一通孔上下對應布置；所述氮氣進孔與所述第二通孔通過管道連通。

可選地，所述液氮回流通孔與所述第一通孔均為圓形孔，且兩者孔徑相同；所述氮氣進孔與所述第二通孔均為圓形孔，且兩者孔徑相同；所述第二通孔的孔徑小于所述第一通孔的孔徑。

可選地，所述循環液氮換熱器包括第一換熱器和第二換熱器；所述第一換熱器一端與所述液氮入口連接，另一端與所述第二換熱器一端連接；所述第二換熱器另一端與所述液氮出口連接。

可選地，所述制冷裝置還包括制冷備用模塊，所述制冷備用模塊用于當所述制冷機組出現故障無法提供相應冷量時，通過抽走所述過冷液氮杜瓦中的氮氣，降低所述過冷液氮杜瓦中的壓力，維持所述過冷液氮杜瓦中的過冷液氮在目標溫度范圍。