阅读说明：本技术 一种高温超导电力电缆多通接头 (A kind of high-temperature superconductive power cable multiple-pass joint ) 是由 信赢 李文鑫 金辉 杨天慧 于 2019-08-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高温超导电力电缆多通接头,包括由内而外设置的导体连接件、绝热内壳和绝热外壳,导体连接件外表面均布冷媒流入通路,导体连接件内设置空腔,空腔分别与冷媒流入通路和绝热内壳内部连通,绝热内壳外表面均布冷媒流出通路,冷媒流出通路与绝热内壳内部连通,冷媒流出通路与冷媒流入通路一一对应嵌套设置；绝热外壳内设绝热材料层,外设电绝缘材料层,绝热外壳均布供冷媒流出通路穿出的通孔,该通孔处通过恒温器连接件将绝热外壳和绝热内壳连接,构成恒温器,绝热内壳和绝热外壳之间填充绝热材料并抽真空；导体连接件内空腔和绝热内壳内部充满冷媒。本发明用于解决高温超导电缆输电过程中的支路连接问题。(The invention discloses a kind of high-temperature superconductive power cable multiple-pass joints, including the conductor adapting piece, insulation inner casing and lagging casing being arranged from inside to outside, conductor adapting piece outer surface is evenly distributed with refrigerant and flows into access, cavity is set in conductor adapting piece, cavity flows into access with refrigerant respectively and insulation inner housing inner is connected to, insulation inner casing outer surface is evenly distributed with refrigerant outflow pathway, and refrigerant outflow pathway is connected to insulation inner housing inner, the setting nested with refrigerant inflow access one-to-one correspondence of refrigerant outflow pathway；Insulation material layer is set in lagging casing, peripheral hardware electrical insulation material layer, the uniformly distributed through-hole being pierced by for refrigerant outflow pathway of lagging casing, the through hole are connected lagging casing with insulation inner casing by thermostat connector, thermostat is constituted, filling heat insulator between inner casing and lagging casing is insulated and is vacuumized；Conductor adapting piece internal cavity and insulation inner housing inner are full of refrigerant.The present invention is used to solve the branch connectivity problem in high-temperature superconductive cable electricity transmission process.)

一种高温超导电力电缆多通接头

技术领域

本发明涉及一种电缆接头，更具体的说，是涉及一种高温超导电力电缆多通接头。

背景技术

20世纪90年代，人们开始研究高温超导电缆技术，用高温超导材料制造的超导电缆可以在液氮温区工作，与低温超导材料制造的超导电缆相比，运行和维护成本大大降低。与传统中高压电缆相比，高温超导电缆具有容量大、损耗低、体积小、质量轻等优势，适合用于电能的大功率传输、城市配电线路扩容等情况。

随着城市的快速发展，城市用电量激增，居民环保意识增强，在市区建设架空线已经变得困难，且在地下铺设大容量电缆也有很大难度。与相同容量的普通电缆相比，高温超导电缆的输电能力要大3-5倍，因此所占空间小。但如果想要使用高温超导电缆向大城市供电，就必须考虑城市负荷分散且不均匀的特点，使用高温超导电缆将电能从变电站送到城区后需要对电能进行分割并继续传输。因此超导电缆要大规模用于城市供电就必须有分流接头，实现电能分割，使母线电能分割后分别送给不同电力负荷。

迄今为止，超导电缆接头只能同轴连接两条超导电缆，以延长供电线路，而不能实现分流。目前将超导电缆传输的电能进行分割并传输，需要使用超导电缆终端通过电流引线将电能传输到高压架空线，再通过架空线网络将电能传输到各个负荷点。在上述端头分流方案中各端头的电流引线的连接处工作在常温环境，连接处电阻较大，在日常工作中会产生较大的交流损耗，而且每个端头的电流引线一端处于液氮温区，另一端处于环境温度，两端温差在200℃左右，电流引线上会存在较大的漏热损耗。此外，传统超导电缆端头一般由分线箱和端头主体两部分组成，分线箱与接头主体部分采用高真空多层绝热恒温器，恒温器之间通过法兰连接，这种结构会导致在分线箱与接头主体连接处漏热严重。因此目前的超导电力电缆接头只能针对单根对单根高温超导电缆的连接，而端头分流方案使用效果不好，使用寿命短。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提出一种高温超导电力电缆多通接头，用于实现电能的分流，为超导电力电缆网络化提供基础。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明高温超导电力电缆多通接头，包括由内而外依次设置的导体连接件、绝热内壳和绝热外壳，所述导体连接件外表面均布有与其一体结构的冷媒流入通路，所述导体连接件内部下端设置有空腔，所述空腔分别与冷媒流入通路和绝热内壳内部连通，所述绝热内壳外表面均布有与其一体结构的冷媒流出通路，所述冷媒流出通路与绝热内壳内部连通，所述冷媒流出通路与冷媒流入通路一一对应嵌套设置；

所述绝热外壳内表面设置有绝热材料层，外表面设置有电绝缘材料层，所述绝热外壳均布有供冷媒流出通路穿出的通孔，且在该通孔处通过恒温器连接件将绝热外壳和绝热内壳固定连接在一起，构成恒温器，所述绝热内壳和绝热外壳之间填充有绝热材料并抽真空；所述导体连接件内空腔和绝热内壳内部均全部充满流动的冷媒。

所述导体连接件和绝热内壳通过底面螺栓连接，在螺栓连接处有绝缘套管和绝缘垫片。

所述空腔内顶部设置有防冷媒盲区结构，即空腔内上顶向底面凸出。

所述导体连接件、绝热内壳和绝热外壳形状均为近球形并存在底面，所述绝热内壳设计为三部分拼接，并在连接处采用压紧密封结构，所述绝热外壳设计为两部分拼接，并在连接处采用焊接相连。

所述绝热外壳外部设置有保护套。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

(1)本发明实现多根超导电缆连接，实现电能分流，为超导电缆共母线多支路供电提供基础。

(2)本发明超导电缆多通路接头的导体连接件高导材料体积大，电阻小，产生焦耳热少，且连接件内外充满流动的冷媒，达到很好地冷却效果。

(3)本发明中连接件球型，表面光滑无棱角，易于浇铸电绝缘材料，且绝缘性能优越。

(4)本发明有足够的空间填充绝热材料，并且抽真空，保证良好绝热。

附图说明

图1是高温超导电力电缆多通接头基本元件刨面示意图；

图2是高温超导电力电缆多通接头组装结构示意图；

图3是电气绝缘过度连接结构示意图。

附图标记：1导体连接件，2电绝缘材料层，3绝热内壳，4绝热材料层，

5绝热外壳，6冷媒流入通路，7空腔，8冷媒流出通路，9防冷媒盲区结构，

10恒温器连接件，11环氧材料，12超导层连接柱，13PPLP材料。

具体实施方式

电气绝缘过度连接结构示意图

下面结合附图对本发明作进一步的描述，以下实施例仅用于更清楚的描述本发明的技术方案。

常规超导电缆接头针对单根与单根高温超导电缆180°平行连接，决定了一根高温超导电缆只能将电能从一端供给另一端，无法实现多支路共母线的网络式供电。

因此，为解决上述问题，本发明提出了针对多根(大于等于三根)超导电缆的高温超导电力电缆多通路接头。每条高温超导电缆主要包括电缆骨架、高温超导(HTS)导电层、绝热管内壁、绝热材料、绝热管外壁、电绝缘材料和电缆保护套构成，这些部分同轴设置，并且存在冷媒(如液氮)通路，即冷媒的流入层和回流层。

为了实现电能分割，简化高温超导电力电缆多通路接头与高温超导电缆连接和加强绝热的目的，结合考虑高温超导电缆结构特征。本发明高温超导电力电缆多通接头，如图1和图2所示，包括由内而外依次设置的导体连接件1、绝热内壳3和绝热外壳5，所述绝热外壳5外部设置有保护套，所述导体连接件1、绝热内壳3和绝热外壳5形状均为近球形并存在底面。在安装时，分别与高温超导电缆的各个功能层对应相连，实现高温超导电缆共母线多支路供电。

所述导体连接件1采用导电性能好电阻率低的材料(如高导铜)制作，在其球面上有均匀分布的多个(大于或等于三个)与其一体结构的超导层连接柱，柱内中空，作为冷媒流入通路6。所述导体连接件1内部下端靠近底面设置有空腔7，用于超导电缆中冷媒交换，所述空腔7分别与冷媒流入通路6和绝热内壳3内部连通。所述空腔7内设置防冷媒盲区结构9，即空腔7内上顶设计为向底面凸出，此目的在于消除非冷媒填充区，即消除由于气态冷媒聚集形成的空间，使整个导体连接件1均匀冷却，避免出现气态冷媒聚集导致冷却不均匀的情况。另外，所述导体连接件1底面有螺栓连接孔，用于与绝热内壳3固定，导体连接件1和绝热内壳3通过底面螺栓连接，且在螺栓连接处有绝缘套管和绝缘垫片，螺栓表面设置平滑，且仅与绝缘套管接触，使螺栓不与导体连接件1接触，实现导体连接件1与绝热内壳3之间的绝缘。

所述导体连接件1内空腔7和绝热内壳3内部均全部充满流动的冷媒(如液氮)，对导体连接件1有很好的冷却效果填充有。所述绝热内壳3采用不锈钢材料制作，整个绝热内壳3由三个均等的部分拼接而成，此种设计便于安装。在各个部分连接处采用一种压紧密封结构，即在各个部分连接处开设容置密封圈的凹槽，达到压紧密封效果。所述绝热内壳3外表面均布有与其一体结构的冷媒流出通路，所述冷媒流出通路8与绝热内壳3内部连通，所述冷媒流出通路8与冷媒流入通路6一一对应嵌套设置。

所述绝热外壳5均布有供冷媒流出通路8穿出的通孔，且在该通孔处焊接有恒温器连接件10，将绝热外壳5和绝热内壳3固定连接在一起，构成恒温器。所述绝热内壳3与绝热外壳5之间连接处焊接的恒温器连接件10，既达到连接绝热内壳3和绝热外壳5的作用，又起到本恒温器与超导电缆恒温管连接的作用，保证密封。

所述绝热外壳5采用不锈钢材料制作，分设计为两部分拼接，并在连接处采用焊接相连，绝热外壳5作为恒温器的一部分，也起到一定支撑超导电缆的作用，使超导电缆不发生晃动，保证超导电缆与本发明超导电力电缆多通接头的可靠连接。

所述绝热外壳5内表面设置有绝热材料层4，外表面设置有电绝缘材料层2。所述电绝缘材料层2可使用环氧材料或其他电绝缘性能好且方便加工的材料浇筑，当本发明接头用于热绝缘超导电缆时，使用浇筑法将该电绝缘材料(如环氧)附于绝热外壳5外表面，在所有连接处全部采用类似于PPLP过度连接的方式。当本发明接头运用于低温绝缘超导电缆时，本电绝缘材料层2应浇筑于导体连接件1表面。如图3所示，电绝缘材料层2在此处选择环氧材料11为例，环氧材料11与超导电力电缆电绝缘层拼接处采用三层PPLP材料13做阶梯型拼接，拼接处设置在导体连接件1的超导层连接柱12上，利用PPLP材料13良好特性保证电绝缘。在最外层用热缩橡胶做保护。安装时按顺序从内层到外层以此连接安装，最后将本接头固定于地面，使用地面支架对连接到本接头的超导电力电缆做可靠支撑，防止连接处松动。

当前述高温超导电力电缆多通接头用于低温绝缘电缆时，需要在上述的电绝缘材料层2外加屏蔽层，此屏蔽层与超导电力电缆屏蔽层相连接称为一个整体。

安装时，绝热内壳3与绝热外壳5焊接构成恒温器，绝热内壳3和绝热外壳5之间填充绝热材料并抽真空。然后使用恒温器连接件10将本接头恒温器与电缆本体恒温器相连接。超导电缆各层剥离分为超导导体层、恒温器、电气绝缘层、保护层，其分别与本发明接头的导体连接件1、接头恒温器、电绝缘材料层2以及保护套相连接。其中超导导体层与导体连接件1采用传统焊接法连接，恒温器采用本发明中提及的恒温器连接件10连接，电绝缘材料层2的连接采用PPLP或其它柔性绝缘材料过渡连接方式连接，最后在最外层使用易加工的保护材料(如热缩橡胶)包裹保护。

所述高温超导电力电缆超导导体层与导体连接件1的超导层连接柱连接，超导电力电缆流入和回流的液氮分别通过冷媒流入通路6和冷媒流出通路8进入空腔7，进行液氮交换后分别流向其他电缆的液氮流通层。

综上所述，本发明不但解决了超导电缆电流分流问题，同时也保证低接头电阻和良好的冷却性能。从而省去了依靠超导电缆端头分流产生的能量损耗和成本，并且极大程度上缩小设备所占用空间。

尽管上面结合附图对本发明的功能及工作过程进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体功能和工作过程，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。