[發(fā)明專利]一種組合式超導(dǎo)復(fù)合導(dǎo)體及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110206723.7
• 申請(qǐng)日: 2021-02-24
• 公開（公告）號(hào): CN113012862B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊艷芳;張宏杰;付珊珊;韋德福;郭鐵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司;國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院;國(guó)家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號(hào): H01B13/00
• 分類號(hào): H01B13/00;H01B12/08
• 代理公司: 北京中巡通大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11703
• 代理人: 李曉曉

一種組合式超導(dǎo)復(fù)合導(dǎo)體及其制備方法，將銅絞線或波紋管制成銅骨架，按照預(yù)設(shè)的繞制速度、繞向角和繞制節(jié)距在銅骨架上的繞制多層超導(dǎo)帶材，形成導(dǎo)體層；在導(dǎo)體層上按螺旋方式繞制絕緣層，在絕緣層的上安裝波紋管。本發(fā)明制備時(shí)，從經(jīng)濟(jì)因素考慮，本發(fā)明克服了現(xiàn)有的高溫超導(dǎo)復(fù)合導(dǎo)體性能及制備工藝的不足，制得工藝簡(jiǎn)單、綜合性價(jià)比高的組合式超導(dǎo)復(fù)合導(dǎo)體。從制作工藝角度考慮，HTS Roebel Cable超導(dǎo)復(fù)合導(dǎo)體對(duì)采用的超導(dǎo)帶材不僅要求質(zhì)量極高，而且需要激光切割，制作工藝相對(duì)較難；本發(fā)明的組合式超導(dǎo)復(fù)合導(dǎo)體制作方法最簡(jiǎn)單。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于超導(dǎo)電工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種組合式超導(dǎo)復(fù)合導(dǎo)體及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著高溫超導(dǎo)材料制備技術(shù)的不斷進(jìn)步，目前單根超導(dǎo)帶材自場(chǎng)下的臨界電流可以達(dá)到200-300A，為應(yīng)用超導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。但是，隨著人們對(duì)大載流電力裝置需求的逐漸增加，單根超導(dǎo)帶材的載流量已經(jīng)不能滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。在電力變壓器裝置中，變壓器低壓側(cè)繞組產(chǎn)生較大的電流時(shí)，常規(guī)電力變壓器往往采用多根銅導(dǎo)線并聯(lián)繞制提高載流量。而在超導(dǎo)限流變壓器中，單根超導(dǎo)帶材自場(chǎng)下的臨界電流約為200-300A，不能承載低壓側(cè)繞組的大電流。所以具有高載流量、低交流損耗等良好超導(dǎo)復(fù)合導(dǎo)體是應(yīng)用在MVA容量超導(dǎo)涂層導(dǎo)體變壓器繞組的一種發(fā)展趨勢(shì)。目前，國(guó)內(nèi)外主要有兩類超導(dǎo)復(fù)合導(dǎo)體。HTS Roebel Cable超導(dǎo)復(fù)合導(dǎo)體是由新西蘭General Cable Superconductor有限公司和新西蘭維多利亞大學(xué)共同研制開發(fā)，該復(fù)合導(dǎo)體已應(yīng)用在美國(guó)、新西蘭研制的高溫超導(dǎo)變壓器繞組中。

扭曲堆疊式復(fù)合導(dǎo)體是將多根超導(dǎo)帶材堆疊，并用鋼絲捆綁來固定多根帶材的扭轉(zhuǎn)節(jié)距，但捆綁不能太緊，在帶材的層與層之間需要留有一定的空隙，層與層之間的帶材可以相對(duì)移動(dòng)，根據(jù)帶材移動(dòng)的最大程度在該導(dǎo)體外面用液態(tài)焊錫固定，該超導(dǎo)復(fù)合導(dǎo)體可適用于大容量超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)中的超導(dǎo)磁體線圈。

對(duì)于上述HTS Roebel Cable超導(dǎo)復(fù)合導(dǎo)體和扭曲堆疊式復(fù)合導(dǎo)體，從制作工藝角度考慮，HTS Roebel Cable超導(dǎo)復(fù)合導(dǎo)體對(duì)采用的超導(dǎo)帶材不僅要求質(zhì)量極高，而且需要激光切割，制作工藝相對(duì)較難；從經(jīng)濟(jì)因素考慮，HTS Roebel Cable超導(dǎo)復(fù)合導(dǎo)體已形成商品，價(jià)格十分昂貴，扭曲堆疊式復(fù)合導(dǎo)體的制作難度較大。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明的目的是提供一種組合式超導(dǎo)復(fù)合導(dǎo)體及其制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種組合式超導(dǎo)復(fù)合導(dǎo)體，其特征在于，包括由內(nèi)至外設(shè)置的銅骨架、導(dǎo)體層、絕緣層和保護(hù)層；其中，絕緣層的厚度為采用交流電壓與沖擊電壓計(jì)算得到的厚度中的最大值。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，銅骨架為銅絞線或波紋管；保護(hù)層為波紋管。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，銅骨架為銅絞線時(shí)，銅絞線的截面面積通過下式計(jì)算：

其中，S_min為銅絞線的最小截面積；I_∞為穩(wěn)態(tài)短路電流值；t為短路電流的作用時(shí)間；C為銅熱穩(wěn)定系數(shù)。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，導(dǎo)體層包括多層超導(dǎo)帶材層，每層超導(dǎo)帶材層沿銅骨架長(zhǎng)度方向按照繞制節(jié)距螺旋排列而成，每層超導(dǎo)帶材的螺旋繞向角均不相等。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，超導(dǎo)帶材采用第一代高溫超導(dǎo)材料或第二代高溫超導(dǎo)材料。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，超導(dǎo)帶材的層數(shù)N通過下式計(jì)算為：