一种基于临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线的CICC导体制造技术

本发明专利技术公开了属于超导电工技术领域的一种基于临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线的CICC导体，包括：临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线，中心导体，冷却通道和铠套，临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线以CICC导体的中心轴线为基准，按照螺距在中心导体外表面上螺旋缠绕，在超导股线外层进行铠装；中心导体内侧、临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线与中心导体外侧和铠套内侧的空隙形成冷却通道，为冷却介质的流通提供通道。该CICC导体具有临界电流准各向同性，载流能力强，机械性能高，生产工艺简单，适于大规模生产等优点。拓宽了临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线在电力系统中的应用。

A kind of CICC conductor based on critical current quasi isotropic high engineering current density HTS strand

【技术实现步骤摘要】
一种基于临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线的CICC导体
本专利技术属于超导电工
，特别涉及一种基于临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线的CICC导体。
技术介绍
近年来，高温超导材料制备技术的研究取得了很大的进展。以ReBCO为代表的第二代高温超导带材在临界电流密度，机械特性等方面均展现出了良好的性能。基于第二代高温超导带材所研制成的超导电缆，超导限流器等超导电力装置已经在电力系统中投入使用。目前基于TSTC，CORC等超导导体结构的CICC导体(Cableinconduitconductor，管内电缆导体，以下简称CICC导体)，在高磁场磁体，大电流超导电缆等领域应用十分广泛。但以往的CICC导体的临界电流会由于导体所产生的自场而出现明显的下降，从而显著影响CICC导体的载流能力。因此需要提出一种新的CICC导体结构，来改善CICC导体自场对临界电流的影响，从而提高CICC导体的载流能力。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术提出了一种基于临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线的CICC导体，包括：临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线，中心导体，冷却通道和铠套，临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线以CICC导体的中心轴线为基准，按照螺距在中心导体外表面上螺旋缠绕包裹一周，在超导股线的外层使用铠套进行铠装；所述中心导体内侧、临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线与中心导体(2)外侧和铠套内侧的空隙形成冷却通道，为冷却介质的流通提供通道。所述临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线由超导线芯，半圆形铝条，金属箔，第二代高温超导带材和铝包套组成；将超导线芯和半圆形铝条沿着CICC导体中心轴线的方向扭绞，再用金属箔固定，将第二代高温超导带材按照螺距，螺旋缠绕在金属箔外表面，用铝包套固定。所述临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线的截面为圆形。所述超导线芯由4根相同的二级线芯组成，超导线芯的截面为正方形。所述二级线芯的截面为正方形，每个二级线芯均由相同数量的超导带材并联堆叠而成。堆叠方式为水平排列并联堆叠或竖直排列并联堆叠，相邻两个二级线芯堆叠方式不同。左上部和右下部的二级线芯为超导带材竖直排列并联堆叠形成，左下部和右上部的二级线芯为超导带材竖直排列并联堆叠形成。所述中心导体的截面为中空圆环形，采用波纹管作为中心导体。所述铠套为铝材料，铠套的截面为中空的正方形或圆形，中空部分的截面为圆形，中空部分内径等于两根超导股线外径和中心导体外径之和。所述第二代高温超导带材的层数为单层或多层，金属箔为铝箔或铜箔。本专利技术的有益效果在于：1.本专利技术各向同性超导线芯和外部螺旋缠绕的超导带材均具有各向同性，且两种结构均易于弯曲，因此本专利技术基于临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线的CICC导体具有着良好的各向同性和机械特性。2.超导导体在纵向磁场下的电流密度要大于在同样强度横向磁场下的电流密度，本专利技术通过扭绞内部超导线芯和添加外部螺旋缠绕的第二代高温超导带材，使得超导导体所处的磁场环境由横向磁场变为纵向磁场，相较于以往的CICC导体结构改善了导体自场对临界电流的影响，提高了CICC导体的载流密度。3.本专利技术提出的导体具有各向同性较好，载流能力强，机械特性较好，生产工艺简单，适于大规模生产等优点，丰富了超导导体的类型，拓宽了临界电流准各向同性高电流密度高温超导股线在电力系统中的应用。附图说明图1为实施例1的临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线的CICC导体的三维结构示意图；图2为实施例1的临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线的CICC导体的截面放大示意图；图3为实施例2的临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线的CICC导体的三维结构示意图；图4为实施例2的临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线的CICC导体的截面放大示意图；图5为单根临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线的三维结构示意图；附图标记：临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线-1，中心导体-2，冷却通道-3，铠套-4，超导线芯-5，半圆形铝条-6，金属箔-7，第二代高温超导带材-8，铝包套-9。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明：实施例1：方形铠套的CICC导体如图1所示，CICC导体由中心导体2，临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线1，铠套4和冷却通道3组成。多根临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线1以CICC导体的中心轴线为基准，按照一定的螺距在中心导体2上螺旋缠绕包裹一周，各个股线之间保持平行排列，在螺旋缠绕完成后的多根临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线1的外层使用方形的铠套4对整个CICC导体进行铠装。在实际对临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线1进行螺旋缠绕时，缠绕的扭矩应根据超导股线的机械特性进行调整，避免超导股线产生过大的机械应变从而对临界电流造成影响。所采用的临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线1的根数应根据中心导体2的直径和厚度进行调整。如图2所示，CICC导体的截面为正方形。铠套4的截面为中空的正方形，中空部分为圆形，中空部分的尺寸刚好能够容纳下多根临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线1和冷却通道3，采用铝作为方形的铠套4的制作材料。中心导体2中间的空隙以及临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线1和铠套4，中心导体2间的空隙形成冷却通道3，来为冷却介质的流通提供通道。实施例2：圆形铠套的CICC导体如图3所示，CICC导体由中心导体2，临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线1，铠套4和冷却通道3组成。多根临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线1以CICC导体的中心轴线为基准，按照一定的螺距在中心导体2上螺旋缠绕包裹一周，各个股线之间保持平行排列，在螺旋缠绕完成后的多根临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线1的外层使用圆形的铠套4对整个CICC导体进行铠装。在实际对临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线1进行螺旋缠绕时，缠绕的扭矩应根据超导股线的机械特性进行调整，避免超导股线产生过大的机械应变从而对临界电流造成影响。所采用的临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线1的根数应根据中心导体2的直径和厚度进行调整。如图4所示，CICC导体的截面为圆形。铠套4的截面为中空的正方形，中空部分为圆形，中空部分的尺寸刚好能够容纳下多根临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线1和冷却通道3，采用铝作为铠套4的制作材料。中心导体2中间的空隙以及临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线1和铠套10，中心导体2间的空隙形成冷却通道3，为冷却介质的流通提供通道。单根临界电流准各向同性高工程电流密度高温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线的CICC导体，其特征在于，包括：临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线(1)，中心导体(2)，冷却通道(3)和铠套(4)，临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线(1)以CICC导体的中心轴线为基准，按照螺距在中心导体(2)外表面上螺旋缠绕包裹一周，在超导股线(1)的外层使用铠套(4)进行铠装；所述中心导体(2)内侧、临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线(1)与中心导体(2)外侧和铠套(4)内侧的空隙形成冷却通道(3)，为冷却介质的流通提供通道。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线的CICC导体，其特征在于，包括：临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线(1)，中心导体(2)，冷却通道(3)和铠套(4)，临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线(1)以CICC导体的中心轴线为基准，按照螺距在中心导体(2)外表面上螺旋缠绕包裹一周，在超导股线(1)的外层使用铠套(4)进行铠装；所述中心导体(2)内侧、临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线(1)与中心导体(2)外侧和铠套(4)内侧的空隙形成冷却通道(3)，为冷却介质的流通提供通道。


2.根据权利要求1所述导体，其特征在于，所述临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线(1)由超导线芯(5)，半圆形铝条(6)，金属箔(7)，第二代高温超导带材(8)和铝包套(9)组成；将超导线芯(5)和半圆形铝条(6)沿着CICC导体中心轴线的方向扭绞，再用金属箔(7)固定，将第二代高温超导带材(8)按照螺距，螺旋缠绕在金属箔(7)外表面，用铝包套(9)固定。


3.根据权利要求1所述导体，其特征在于，所述临界电流准各向同性高工程电流密度高温超导股线(1)的截面为圆形。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王久科，王银顺，王跃茵，乔玉凯，康强强，杨艳芳，郭铁，
申请(专利权)人：华北电力大学，中国电力科学研究院有限公司，国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11