[發(fā)明專利]高溫超導(dǎo)電纜電流引線結(jié)構(gòu)及其設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110704661.2
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113300130B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 焦婷;張喜澤;楊建平;鄭健;張琪祁;韓云武;張志勇;李紅雷;宗曦華;魏本剛;黃逸佳;陳志越
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)上海市電力公司;上海國際超導(dǎo)科技有限公司
• 主分類號: H01R4/68
• 分類號: H01R4/68;H01B12/00;H01B12/14;G06F30/20
• 代理公司: 北京智繪未來專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11689
• 代理人: 張紅蓮;王萍

1.高溫超導(dǎo)電纜電流引線結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，其特征在于，

所述設(shè)計方法的步驟如下：

步驟1，測量高溫超導(dǎo)電纜終端內(nèi)液氮液面至室溫接線端子之間的距離、液氮液面至環(huán)氧板之間的距離；分別確定電流引線中第一引線段、第二引線段和第三引線段的長度；

步驟2，測量電流引線的外徑，根據(jù)電流引線的額定電流，設(shè)置電流引線中第二引線段的內(nèi)徑初始值；

步驟3，測量液氮液面溫度、環(huán)氧板位置溫度和室溫接線端子溫度；

步驟4，基于電流引線的熱場和電場的耦合模型，采用仿真手段，以電流引線漏熱最小為目標函數(shù)，從第二引線段的內(nèi)徑初始值開始，優(yōu)化第二引線段的長度和內(nèi)徑；

步驟5，根據(jù)第二引線段的長度和內(nèi)徑的優(yōu)化結(jié)果，確定電流引線中第一引線段和第三引線段的長度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫超導(dǎo)電纜電流引線結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，其特征在于，

步驟1包括：

步驟1.1，以液氮液面至室溫接線端子之間的距離作為電流引線中第一引線段、第二引線段和第三引線段的總長；

步驟1.2，以液氮液面為第一引線段的底端，據(jù)此確定第一引線段的頂端；

步驟1.3，以第一引線段的頂端為第二引線段的底端，第二引線段的頂端不超過環(huán)氧板的位置，據(jù)此確定第二引線段的長度；

步驟1.4，以第二引線段的頂端為第三引線段的底端，以室溫接線端子的位置為第三引線段的頂端，據(jù)此確定第三引線段的長度。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高溫超導(dǎo)電纜電流引線結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，其特征在于，

步驟1.2中，所述第一引線段的長度不小于200mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫超導(dǎo)電纜電流引線結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，其特征在于，

在步驟2中，電流引線中第一引線段、第二引線段和第三引線段的外徑相同，第二引線段的內(nèi)徑滿足30mm≤d≤56mmD，其中d表示第二引線段的內(nèi)徑，D表示第二引線段的外徑。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫超導(dǎo)電纜電流引線結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，其特征在于，

在步驟4中，所述電流引線的熱場模型滿足如下關(guān)系式：

式中，

ρ表示電流引線材料的密度，

C_p表示電流引線材料的恒壓熱容，

表示電流引線外部流體的流速，

表示電流引線的熱通量，

k表示電流引線材料的導(dǎo)熱系數(shù)，

表示梯度算子，

T表示電流引線的溫度，

Q_e表示電流引線的焦耳熱損耗。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫超導(dǎo)電纜電流引線結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，其特征在于，

在步驟4中，所述電流引線的電場模型滿足如下關(guān)系式：

式中，

表示電流引線的電流密度，

表示流過電流引線的電流與引線截面的比值，

表示電流引線的電場密度，

V表示電流引線的電勢，

σ表示電流引線材料的電導(dǎo)率，

Q_e表示電流引線的焦耳熱損耗，

表示梯度算子。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫超導(dǎo)電纜電流引線結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，其特征在于，

步驟4中，電流引線漏熱最小為目標函數(shù)的約束條件是環(huán)氧板位置溫度最接近接線端子溫度。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高溫超導(dǎo)電纜電流引線結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，其特征在于，

步驟4中，電流引線漏熱最小為目標函數(shù)的的邊界條件包括：電流引線頂端溫度為環(huán)境溫度、電流引線底端溫度為液氮沸騰溫度、除了頂端和底端以外的電流引線邊界均為熱絕緣。