阅读说明：本技术 超导电缆制造方法 (superconducting cable manufacturing method ) 是由 胡子珩 吴小辰 章彬 汪桢子 汪伟 王哲 魏前虎 陈腾彪 于 2019-09-24 设计创作，主要内容包括：本申请涉及一种超导电缆制造方法。超导电缆制造方法包括：制备通电导体,并转移所述通电导体至板材上。对所述板材进行卷板处理,得到管状板材。焊接所述管状板材,得到超导电缆。本申请提供的超导电缆制造方法通过将通电导体转移至板材上,并对板材进行卷板处理,可以避免超导电缆制造过程中需要通过拖拽将通电导体转移至低温杜瓦管的步骤,避免通电导体与低温杜瓦管之间产生摩擦,造成通电导体的磨损。因此,本申请提出的超导电缆制造方法可以防止超导电缆的磨损,可以延长超导电缆的使用寿命。(the present application relates to a superconducting cable manufacturing method. The superconducting cable manufacturing method includes: preparing a current conductor and transferring the current conductor to a plate. And (4) rolling the plate to obtain the tubular plate. And welding the tubular plate to obtain the superconducting cable. According to the manufacturing method of the superconducting cable, the electrified conductor is transferred to the plate, the plate rolling processing is carried out on the plate, the step that the electrified conductor needs to be transferred to the low-temperature Dewar pipe through dragging in the manufacturing process of the superconducting cable can be avoided, and the abrasion of the electrified conductor caused by friction between the electrified conductor and the low-temperature Dewar pipe is avoided. Therefore, the method for manufacturing the superconducting cable can prevent the abrasion of the superconducting cable and prolong the service life of the superconducting cable.)

超导电缆制造方法

技术领域

本申请涉及输电技术领域，特别是涉及一种超导电缆制造方法。

背景技术

在超导电缆制造过程中，通常分别制造通电导体和低温杜瓦管，再将通电导体通过拖拽的方式牵拉进入低温杜瓦管。

然而，拖拽通电导体的过程中，通电导体与低温杜瓦管之间会产生摩擦，造成通电导体的磨损，缩短超导电缆的使用寿命。

发明内容

基于此，有必要针对超导电缆组装过程中通电导体存在磨损的问题，提供一种超导电缆制造方法。

本申请提供一种超导电缆制造方法，包括：

制备通电导体，并转移所述通电导体至板材上；

对所述板材进行卷板处理，得到管状板材；

焊接所述管状板材，得到超导电缆。

在其中一个实施例中，所述焊接所述管状板材，得到所述超导电缆，包括：

焊接所述管状板材，得到焊接后的所述管状板材；

对焊接后的所述管状板材进行挤波，得到所述超导电缆。

在其中一个实施例中，在所述焊接所述管状板材，得到焊接后的所述管状板材之后，包括：

对焊接后的所述管状板材的焊缝进行无损检测；

若检测合格，则执行对焊接后的所述管状板材进行挤波的步骤；

若检测不合格，则返回至对所述管状板材进行焊接的步骤。

在其中一个实施例中，所述无损检测为涡流检测。

在其中一个实施例中，所述对焊接后的所述管状板材进行挤波，得到所述超导电缆，包括：

对焊接后的所述管状板材进行挤波，得到内波纹管；

在所述内波纹管外表面敷设隔热层，得到隔热内波纹管；

将外波纹管套设于所述隔热内波纹管，得到低温杜瓦管；

对所述低温杜瓦管的所述内波纹管和所述外波纹管之间形成的容纳腔进行密封，并对所述容纳腔进行抽真空处理，得到所述超导电缆。

在其中一个实施例中，对所述容纳腔进行抽真空处理后，包括：

向所述低温杜瓦管内灌注液氮。

在其中一个实施例中，在将外波纹管套设于所述隔热内波纹管之前，还包括：制备所述外波纹管。

在其中一个实施例中，所述制备所述通电导体，并转移所述通电导体至所述板材上，包括：

制备柔性骨架，并在所述柔性骨架外侧依次形成第一绝缘层、超导层、第二绝缘层、屏蔽层和保护层，得到所述通电导体；

采用传送方式转移所述通电导体至所述板材上。

在其中一个实施例中，所述柔性骨架为金属波纹管。

在其中一个实施例中，在启动卷板处理工序预设时间后，启动在焊接工序。

在其中一个实施例中，对所述板材进行卷板处理时的卷板速度大于或等于对所述管状板材的焊接速度。

本申请提供的超导电缆制造方法通过将通电导体转移至板材上，并对板材进行卷板处理，可以避免超导电缆制造过程中需要通过拖拽将通电导体转移至低温杜瓦管的步骤，避免通电导体与低温杜瓦管之间产生摩擦，造成通电导体的磨损。因此，本申请提出的超导电缆制造方法可以防止超导电缆的磨损，可以延长超导电缆的使用寿命。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种超导电缆制造方法流程图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参见图1，本申请提供一种超导电缆制造方法，包括：步骤S100，制备通电导体，并转移通电导体至板材上。步骤S200，对板材进行卷板处理，得到管状板材。步骤S300，焊接管状板材，得到超导电缆。

在步骤S100中，通电导体是超导电缆承载电流的部分，通常采用多根超导带并联并按照预设的绕制参数绕制成一相或多相导电路径。通电导体对外呈现零电位，甚至零磁场。将通电导体作为整体置于低温环境中，其在正常运行条件下表现为超导态，可以长期安全地通过额定电流，并且具有一定的耐受冲击电流的能力。

本申请提供的超导电缆制造方法可以用于制造三相同轴电缆。在三相同轴电缆中，三相超导体以同轴的形式依次绕制于骨架上，自内向外，各功能层依次为：柔性骨架、绝缘层、A相超导层、绝缘层、B相超导层、绝缘层、C相超导层、绝缘层、屏蔽层。在其中一个实施例中，柔性骨架为金属波纹管。绝缘层可以采用聚丙烯层压纸等绝缘材料绕制而成，屏蔽层可以采用超导材料或者铜材料并联形成。绝缘层和导体层之间还可以绕制有半导体层，半导体层可以用于处理因导体性质不规则产生的局部电场畸变。屏蔽层外面还可以绕制一薄层绝缘层以及保护层，保护层可以用于避免通电导体穿入低温杜瓦管的时候受到机械损伤。

可以理解，通电导体的制造可以采用自动化多带成缆设备完成。成缆设备一次可以绕制一层超导带。同时，成缆设备可以对每层超导带的张力、绕角、间隙等技术和工艺参数进行控制及调节。而通电导体中绝缘层可以采用绝缘绕包设备进行绕制。绝缘绕包设备可以同时绕包3-5层绝缘纸，并且可以对绝缘纸的绕包张力、叠包百分比、绕角等技术和工艺参数进行控制。通电导体的其他功能层可以依据现有方法形成。

针对三相同轴超导电缆，其采用多种材料在同一个轴上连续绕包形成，每一功能层都需要单独或配合进行绕包，即超导电缆中通电导体的半成品可以反复通过成缆设备、绝缘绕包设备或其他设备。需要说明的是，由于超导带的超导电性可能受到机械应力的影响，故在绕缆工艺实施的过程中，需要严格控制超导带以及绝缘纸绕包的张力，同时需要对超导电缆的通电导体进行严格机械防护。

在步骤S200中，对板材进行卷板处理，得到管状板材。可以理解，为了适应超导电缆的工作温度和环境温度，可以选择不锈钢钢板作为板材进行卷板处理。上述卷板过程可以采用卷板机完成。可以理解，卷板机是一种利用工作辊使板材弯曲成形的加工设备，其可以成形筒形件、锥形件等不同形状的零件。卷板机可以通过液压力或机械力等外力的作用，使工作辊运动，从而使板材压弯或卷弯成形。同时根据工作辊的旋转运动以及位置变化，可以实现对板材的加工，从而得到管状板材。在其中一个实施例中，管状板材可以为圆柱状结构，其内径需大于通电导体的外径，且可以容纳足够液氮，以使通电导体可以工作在液氮温区。

在步骤S300中，焊接管状板材，得到超导电缆。在本实施例中，对管状板材的焊接可以采用连续焊接成型工艺。其中，焊接管状板材的速度可以与卷板机对板材进行卷板的速度相同。此外，可以在卷板开始后延迟预设时间，再对管状板材进行焊接。可以理解，本申请对焊接的具体方式不作限定，只要其可以完成板材的焊接即可。在其中一个实施例中，可以在待焊接的板材两端之间设置条状钢料，且条状钢料在径向方向的尺寸可以大于钢板两端之间的距离，从而可以提高管状板材两端焊接的可靠性。

在其中一个实施例中，焊接管状板材，得到超导电缆，包括：焊接管状板材，得到焊接后的管状板材。对焊接后的管状板材进行挤波，得到超导电缆。可以理解，对焊接后的管状板材进行挤波可以得到波纹管。由于波纹管轮廓的弹性特性决定了其具有良好的柔软性和抗疲劳性，因此波纹管可以吸收各种运动变形和循环载荷，还可以对大位移量进行补偿。此外，利用波纹管的有效伸缩变形，可以吸收由热胀冷缩等原因而产生的尺寸变化，且可以补偿轴向、横向和角向位移，还可以进行降噪减振。

在其中一个实施例中，在焊接管状板材，得到焊接后的管状板材之后，包括：对焊接后的管状板材的焊缝进行无损检测。若检测合格，则执行对焊接后的管状板材进行挤波的步骤。若检测不合格，则返回至对管状板材进行焊接的步骤。可以理解，低温杜瓦管的可靠性和有效性对超导电缆至关重要，而低温杜瓦管的缺陷取向方向大多与长轴平行，且位于低温杜瓦管靠近焊缝的波纹内部。因此，在低温杜瓦管的焊接工艺中，进行焊接质量检测可以保证低温杜瓦管的可靠运行。在其中一个实施例中，无损检测为涡流检测。涡流检测技术主要采用电磁场探伤金属制品表面和次表面上的缺陷。涡流检测为非接触检测，其可以实现高温环境下的快速检测。

在其中一个实施例中，对焊接后的管状板材进行挤波，得到超导电缆，包括：对焊接后的管状板材进行挤波，得到内波纹管。在内波纹管外表面敷设隔热层，得到隔热内波纹管。将外波纹管套设于隔热内波纹管，得到低温杜瓦管。对低温杜瓦管的内波纹管和外波纹管之间形成的容纳腔进行密封，并对容纳腔进行抽真空处理，得到超导电缆。可以理解，低温杜瓦管的内径大小适于超导电缆本体的安装和集成，且内波纹管和外波纹管的直径具有良好的配合关系，从而便于隔热材料的安装和集成。此外，上述步骤得到的低温杜瓦管可以弯曲并缠绕在专用的电缆盘上以便于运输，同时便于超导电缆本体、终端、外界设备等的集成、安装和拆卸。可以理解，波纹管外管表面还可以包覆有不锈钢丝网套，用于提高低温杜瓦管的机械强度。

在其中一个实施例中，内波纹管和外波纹管为带有波纹的管道，波纹管道的主要作用是吸收由于热胀冷缩等原因引起的管道和/或设备尺寸的变化。内波纹管和外波纹管具有一定的柔性，可以实现弯曲敷设。在其中一个实施例中，内波纹管和外波纹管中波纹的形状可以为U型、C型、Ω型、S型、方形等类型中的任意一种。

在其中一个实施例中，对容纳腔进行抽真空处理后，包括：向低温杜瓦管内灌注液氮。当在内波纹管中灌注低温制冷工质液氮，其工作温度为液氮温区，即63-77K。而外波纹管外部的自然环境为300K，内波纹管外部和外波纹管内部之间为真空多层绝热，温度为上述两个温度的渐变过渡。因此，内波纹管和外波纹管可以选择覆盖高温超导电缆工作温区的不锈钢板材卷板形成，可以增大低温杜瓦管的延展性和机械强度。

在其中一个实施例中，在将外波纹管套设于隔热内波纹管之前，还包括：制备外波纹管。可以理解，外波纹管可以将隔热内波纹管转移至板材上，并对板材进行卷板和挤波形成。

在其中一个实施例中，制备通电导体，并转移通电导体至板材上，包括：制备柔性骨架，并在柔性骨架外侧依次形成第一绝缘层、超导层、第二绝缘层、屏蔽层和保护层，得到通电导体。采用传送方式转移通电导体至板材上。可以理解，柔性骨架可以为管状结构。首先在柔性骨架外表面绕制第一绝缘层，并在第一绝缘层远离柔性骨架的表面绕制超导层。在制备三相同轴电缆时，可以在第一绝缘层远离柔性骨架的表面依次螺旋绕制三相超导带材，并在相邻的超导带材之间分别绕制有第二绝缘层和第三绝缘层。完成超导层的绕制后，在超导层远离第一绝缘层的一侧绕制第四绝缘层，并在第四绝缘层远离超导层的一侧依次绕制铜屏蔽层和保护层，从而完成通电导体的制备。

在其中一个实施例中，在启动卷板处理工序预设时间后，启动在焊接工序。可以理解，启动卷板处理工序预设时间后，再启动焊接工序可以保证管状板材的焊接质量，从而避免因卷板不到位导致的管状板材焊接失败。

在其中一个实施例中，对板材进行卷板处理时的卷板速度大于或等于对管状板材的焊接速度。可以理解，卷板速度为单位时间内对板材进行卷板得到的管状板材的速度。焊接速度为单位时间内焊接的焊缝的长度。在其中一个实施例中，焊接速度可以与卷板速度相同，且卷板开始后先延迟预设时间，再对管状板材进行焊接。可以理解，焊接速度与卷板速度相同可以提高超导电缆制造效率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。