[發明專利]高溫超導窄堆線的制備方法及高溫超導窄堆線

有效

• 申請號: 202110685673.5
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113345642B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 李柱永;錢剛;金之儉;洪智勇
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H01B12/06
• 分類號: H01B12/06
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明提供了一種高溫超導窄堆線的制備方法及高溫超導窄堆線，包括：根據實際需求，繪制伏安特性曲線，確定轉變電流，以及各段線性阻值大小；計算確定搭接接頭的阻值大小、超導帶材的臨界電流；制作超導帶材間的搭接接頭，根據計算的阻值的大小，確定搭接接頭的搭接方式及長度；將超導帶材通過搭接接頭連接，并將連接后的超導帶材與上下兩側的金屬帶材一起疊堆、封裝。本發明基于含有接頭的高溫超導窄堆線，設計接頭的排布和阻值大小、選取不同臨界電流值的超導帶材，制作出一種具有“多線性阻值”特性的窄堆線。在給定的電流整定值下，可以高效低耗的傳送電流，超過該值時，窄堆線呈現設定的阻值，可以起到提高系統穩定性、限制過流的效果。

技術領域

本發明涉及超導領域，具體地，涉及一種高溫超導窄堆線的制備方法及高溫超導窄堆線。

背景技術

將多根第二代高溫超導帶材和其他金屬材料帶材通過堆疊、鍍錫等工藝封裝制備成高溫超導窄堆線，這種線材相較于超導薄膜有更好的載流能力和更高的物理強度，因而具有應用于電力系統中的廣闊前景。在電力系統中，時常發生各種短路故障，故障電流有時能達到20～30倍的額定電流值，給電力系統帶來巨大危害。而高溫超導帶材的發展給故障電流的限流問題提供了一種全新的方案。

將具有“多線性阻值”特性的高溫超導窄堆線作為電力系統的載流纜線，既可以實現電流的高效、低損耗傳輸問題，同時還能解決在系統故障時遏制故障電流、在系統大負荷工況下提高系統穩定性的功能。即在給定的電流整定值下，該窄堆線具有較低的阻值，可以高效低損傳輸電流，當電流超過該整定值時，窄堆線工作在具有更高阻值的“線性區”，呈現較高的阻值，起到穩定系統、遏制電流的功能。

該制備工藝可以根據實際需求，設計出具有不同分段阻值、不同轉變電流的高溫超導堆疊導線，有利于在大型電力設備中的應用。

目前限制電力系統短路故障電流的方法包括選擇合理的主接線和運行方式，增大系統中的阻抗；采用分裂低壓繞組變壓器以提高系統發生短路故障時的阻抗；提高局部輸電線路的電壓等級；安裝故障限流器等措施。這些措施或需要改變局部的電網拓撲結構，或需要額外的電力設備，給系統運行都帶了額外的運營成本。

專利文獻為CN201610727012的發明專利公開了一種混合堆疊制備高溫超導線的方法，混合堆疊制備高溫超導線的方法包括以下步驟：S1、將高溫超導帶材進行切割；S2、將切割后的高溫超導帶材與其它金屬帶材進行面對面的堆疊；S3、將堆疊好的帶材進行封裝，即得所述高溫超導線。基于現有的超導帶材生產工藝，在基本不改變帶材生產成本和研發費用的情況下，通過對超導線材宏觀結構的改變，改變其堆疊的成分，實現線材的自我保護能力，同時增強其物理特性。上述方案公開了將超導帶材封裝成窄堆線的工藝但是無法實現多段“折線”的高溫超導窄堆線，無法起到限流、穩定系統的作用。

專利文獻為CN202010462326的發明專利公開了一種超導帶材接頭焊接裝置及焊接方法，提供一種超導帶材接頭焊接裝置，做出的接頭電阻比熟練焊接人員焊接的小，比整體壓好焊接的接頭電阻小一半以上；形成的接頭總厚度相比整體壓好焊接形成的接頭厚度變薄2um；接頭各處厚度的變化從±3um變為±1um，有更好的厚度均勻性，力學性能也更好。上述方案描述的是給超導帶材制作焊接接頭的工藝。沒有公開含有不同阻值接頭的超導帶材，將它們堆疊制作成含有接頭的高溫超導窄堆線，通過設計接頭排列結構等參數，實現“多線性阻值”特性。

專利文獻為CN202020213315的發明專利公開了一種超導限流器無感線圈，該方案的超導限流器無感線圈，磁場對超導帶材性能的影響可忽略，從而保證繞組通流的穩定性。無感線圈結構可以作為一個單元模塊，這種單元模塊通過不同的串并聯組合可得到任意阻值的電阻型超導限流器繞組。本發明具有結構簡單、操作方便、接頭電阻小等諸多優點，從而可廣泛用于無感型超導繞組或超導磁體中。上述方案描述的無感線圈適用于電阻型超導限流器。沒有公開本文的利用窄堆線的“多線性阻值”特性，也無法實現電流的高效低損耗傳輸以及大電流情況下的遏流、提高系統穩定性。