一种超导电缆的骨架结构制造技术

本发明专利技术提供的一种超导电缆的骨架结构，括用于冷却介质的波纹管；该波纹管具有通入冷却介质的通道，以及环绕该通道的波纹结构的基材，所述基材的内壁与冷却介质相接触，所述基材的外壁与超导电缆的功能层相接触；所述基材具有多个开口部，冷却介质通过该开口部与超导电缆的功能层相接触；本发明专利技术的骨架结构液氮可以直接透过波纹管屏障，与通电导体功能层直接接触，传热路径缩短，接触热阻被大量排除，传热效果得到很大程度的提升，从而会提高通电导体内部的温度均匀性，有利于功能层热耗散的及时导出，有利于超导电缆通电导体的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种超导电缆的骨架结构
本专利技术涉及超导电力电缆
，尤其涉及一种超导电缆的骨架结构。
技术介绍
高温超导电缆具有线损低、传输容量大、走廊占地小、环境友好等诸多优点，经过十几年的发展，超导电缆在基础研究方面已经取得巨大的进展。考虑电力能源需求持续增长、新能源占比快速上升等诸多因素，能同时实现高效低损耗和大容量电力输送的超导输电技术将在未来发挥更大的作用，应用前景十分广阔。为了获得良好的柔性并且出于超导带材弯曲半径的限制，目前的超导电缆通电导体都是讲超导带材以及各功能层绕制在柔性骨架上。常用的柔性骨架有不锈钢波纹管、铜丝束、特型铜束等。铜丝束和特型铜束主要用于三芯式超导电缆，不锈钢波纹管主要用于三相同轴式超导电缆及部分三相分立式超导电缆。采用不锈钢钢波纹管作为柔性支撑骨架，成型简单、成本低，且提供了一个液氮流动通道，有利于超导电缆通电导体内部的热量传递。不过，上述的热量传递，由于波纹管的特定结构，并没有得到充分发挥和加强，主要因为功能层缠绕在波纹管上，是小区域接触，而非全平面接触，液氮带来的冷量需要依次传导至波纹管、波纹内空空间后才与通电导体功能层产生换热。上述的多级换热结构，导致了换热路径热阻很大，对通电导体换热不利。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种超导电缆的骨架结构，基于不降低不锈钢波纹管的强度，提供原不锈钢波纹管的各种功能，以及解决加强超导电缆通电导体与制冷工质液氮的换热性能的技术问题。为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案。一种超导电缆的骨架结构，包括用于冷却介质的波纹管；该波纹管具有通入冷却介质的通道，以及环绕该通道的波纹结构的基材，基材的内壁与冷却介质相接触，基材的外壁与超导电缆的功能层相接触；基材具有多个开口部，冷却介质通过该开口部与超导电缆的功能层相接触。优选地，开口部的横截面面积之和占基材的内壁总面积的5％-20％。优选地，开口部的横截面包括条形、方形、椭圆形和圆形的一种或多种。优选地，横截面为条形的开口部的横向端部具有弧形面。优选地，基材的内壁包括相互连接交替布置的波峰部和波谷部，开口部位于波峰部的顶部和/或侧部。优选地，多个开口部交错分布。由上述本专利技术的实施例提供的技术方案可以看出，本专利技术提供的一种超导电缆的骨架结构，在用于成型波纹管的钢板上，按照一定的规则切除一部分材料，并对切除边界进行表面处理；成型后的波纹管是在表面按一定的对称形式分布有开口的波纹管；本专利技术提供的骨架结构使得液氮可以直接透过波纹管屏障，与通电导体功能层直接接触，传热路径缩短，接触热阻被大量排除，传热效果得到很大程度的提升，从而会提高通电导体内部的温度均匀性，有利于功能层热耗散的及时导出，有利于超导电缆通电导体的稳定性。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的一种超导电缆的骨架结构的结构原理示意图；图2为本专利技术提供的一种超导电缆的骨架结构的基材母线剪开展平示意图。图中：11.基材12.开口部21.通道22.波峰部23.波谷部24.空腔31.功能层。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本专利技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。为便于对本专利技术实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本专利技术实施例的限定。参见图1至2，本专利技术提供的一种超导电缆的骨架结构，应用在超导电缆的中芯，外部包裹超导电缆的功能层31，该骨架结构包括通入冷却介质的波纹管；该波纹管内具有通入冷却介质的通道21，以及环绕该通道21的波纹结构的基材11，基材11的内壁与冷却介质相接触，基材11的外壁与超导电缆的功能层31相接触；基材11具有多个开口部12，冷却介质通过该开口部12与超导电缆的功能层31相接触；在本专利技术提供的实施例中，波纹管优选不锈钢波纹管。本专利技术提供的超导电缆的骨架结构，使冷却介质与通电导体功能层31直接接触，传热路径大大缩短，接触热阻基本被取消，通电导体功能层31的换热效果得到很大的提升。进一步的，在一些优选实施例中，如图2所示，基材11的内壁包括相互连接交替布置的波峰部22和波谷部23(以基材11内壁为基准)，基材11通过波谷部23的底部与功能层31相接触，波峰部22与功能层31之间形成空腔24，开口部12位于波峰部22的顶部和/或侧部，使冷却介质从开口部12流入波峰部22与功能层31之间的空腔24内；本专利技术提供的超导电缆的骨架结构工作原理是：不锈钢波纹管的作用是，一定的刚性，以支撑外部各功能层的缠绕而不变形；一定的柔性，以实现超导电缆的转弯功能；良好的导热性，实现通电导体功能层与制冷工质液氮的良好的热交换；当波纹管的基材11没有设置开口部12时，冷却介质(液氮)不能进入到波峰部22与功能层31之间的空腔24，即液氮与功能层31不能直接接触，此时的传热路径是“液氮-波纹管-功能层31”；由于基材11与功能层31为小区域接触，而是全面接触，非接触部分主要靠辐射和对流传热。传热路径较长，加上多出存在的接触热阻，导致换热效率不高；在设置了开口部12后，液氮可以经由开口部12直接进入到波峰部22与功能层31之间的空腔24内，并将该空腔24填满，此时，液氮与通电导体功能层31直接接触，传热路径大大缩短，接触热阻基本被取消，通电导体功能层31的换热效果得到很本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超导电缆的骨架结构，其特征在于，包括用于冷却介质的波纹管；/n该波纹管具有通入冷却介质的通道，以及环绕该通道的波纹结构的基材，所述基材的内壁与冷却介质相接触，所述基材的外壁与超导电缆的功能层相接触；/n所述基材具有多个开口部，冷却介质通过该开口部与超导电缆的功能层相接触。/n

【技术特征摘要】
1.一种超导电缆的骨架结构，其特征在于，包括用于冷却介质的波纹管；
该波纹管具有通入冷却介质的通道，以及环绕该通道的波纹结构的基材，所述基材的内壁与冷却介质相接触，所述基材的外壁与超导电缆的功能层相接触；
所述基材具有多个开口部，冷却介质通过该开口部与超导电缆的功能层相接触。


2.根据权利要求1所述的骨架结构，其特征在于，所述开口部的横截面面积之和占所述基材的内壁总面积的5％-20％。


3.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：窦飞，汪惟源，刘柏良，黄成辰，韩杏宁，王邦柱，马韬，戴少涛，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司，国网江苏省电力有限公司经济技术研究院，国家电网有限公司，北京交通大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32