超导变压器用杜瓦制造技术

超导变压器用杜瓦，包括多层结构的筒体和装在筒体端部的端盖，其特征在于：所述的筒体中具有可容纳铁芯的铁芯层、设置在铁芯层外且可容纳绕组及换热器的液氮层、设置在铁芯层与液氮层之间的内真空层和设置在液氮层外的外真空层，铁芯层与端盖中心孔同轴对接，端盖将筒体密封并对筒体端部形成径向支撑，内真空层和外真空层在筒体一端联通。本发明专利技术避免安装后杜瓦端部的径向承重悬空，使杜瓦两端的承重沿径向有效传递至变压器骨架上，有效降低杜瓦内部的相对振动，保证超导变压器能满足轨道车辆运行中的冲击振动要求，有利于真空接头的布局及真空度的检测与维持，实用性高，有效降低杜瓦的漏热量，提高杜瓦的隔热可靠性。提高杜瓦的隔热可靠性。提高杜瓦的隔热可靠性。

【技术实现步骤摘要】
超导变压器用杜瓦


[0001]本专利技术涉及一种超导变压器用杜瓦，属于超导变压器


技术介绍

[0002]超导变压器是超导电力系统中的一个重要组成设备，是超导技术应用的一个重要方面。随着超导线材技术的发展，高温超导带材由于其临界温度在绝对77K以上，可以在廉价的液氮环境中使用，大大降低了运营成本。与常规变压器相比，高温超导变压器采用超导材料取代铜线，液氮取代油作为冷却介质，具有体积小、重量轻、节能、安全环保等优点。目前高温超导变压器在我国电力系统已经有示范应用，其效率可以比常规变压器高0.1%~0.5%。
[0003]牵引变压器是轨道车辆上的重要部件，用来把接触网上取得的25kV高压电变换为牵引变流器及其他电器工作需要的适合的电压。采用超导变压器代替既有的常规牵引变压器，能够提高电能转换效率、有助于整车轻量化。然而牵引变压器一般安装于车体下方，受空间尺寸限制，超导变压器的绕组与铁芯只能水平布置。而杜瓦作为超导变压器核心部件之一，不仅要承载绕组和换热器的重量，还要存储液氮并隔绝液氮与杜瓦外部的热量，其结构与布置方向必须与绕组和铁芯保持一致。
[0004]为了避免涡流损耗，超导变压器杜瓦一般采用绝缘的复合材料制作。电力系统常用高的超导变压器一般为竖直方向布置，而安装在轨道车辆上的水平布置的复合材料杜瓦，其技术难度大幅增加，主要体现在两方面：1.安装在轨道车辆上的超导变压器杜瓦需要满足冲击振动性能要求，对绕组和换热器的连接强度要求大幅提高，且超低温环境下不同材料热膨胀系数存在差异，导致绕组和换热器不能两端同时完全固定在杜瓦内腔壁上，需要设计绕组和换热器新的连接方式；2.由于组装与维护需要，超导变压器杜瓦一般将筒体的一端设计为活动端盖，通过机械连接紧固。普通竖直方向布置的杜瓦活动端盖一般设置在顶端，端盖与杜瓦筒体的配合面高于液氮的最高液面，端盖处的密封为气态密封，密封材料不与液氮直接接触；而应用于轨道车辆的超导变压器杜瓦为水平布置，其活动端盖在侧面，密封材料直接与液氮接触，密封难度大幅增加。
[0005]CN202010143611.7，公开了一种电力装置用杜瓦，包括外筒、第一端盖、第二端盖及内筒，第一和第二端盖均为活动端盖，便于组装，外筒和内筒为采用复合材料。该专利技术专利采用了水平方向布置，满足了铁芯和液氮的安装要求，进行了隔热设计，但是两个活动端盖设计会带来漏热量增加，针对杜瓦如何连接绕组和换热器可以满足冲击振动要求、活动端盖如何密封没有相应的研究。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供的超导变压器用杜瓦，避免安装后杜瓦端部的径向承重悬空，使杜瓦两端的承重沿径向有效传递至变压器骨架上，有效降低杜瓦内部的相对振动，保证超导变
压器能满足轨道车辆运行中的冲击振动要求，有利于真空接头的布局及真空度的检测与维持，实用性高，有效降低杜瓦的漏热量，提高杜瓦的隔热可靠性，有效减少杜瓦的空间占用率，多个杜瓦并排布置的所需空间更小，可有效缩小超导变压器的整体尺寸。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：超导变压器用杜瓦，包括多层结构的筒体和装在筒体端部的端盖，其特征在于：所述的筒体中具有可容纳铁芯的铁芯层、设置在铁芯层外且可容纳绕组及换热器的液氮层、设置在铁芯层与液氮层之间的内真空层和设置在液氮层外的外真空层，铁芯层与端盖中心孔同轴对接，端盖将筒体密封并对筒体端部形成径向支撑，内真空层和外真空层在筒体一端联通。
[0008]优选的，所述的筒体包括从内到外依次套装的一层筒、二层筒、三层筒和四层筒，一层筒的内腔形成铁芯层、一层筒与二层筒之间形成内真空层，二层筒与三层筒之间形成液氮层，三层筒与四层筒之间形成外真空层，端盖分为将筒体一端密封的活动端盖和将筒体另一端密封的固定端盖，外真空层和内真空层在固定端盖中联通。
[0009]优选的，所述的固定端盖包括密封液氮层的液氮层端盖以及密封内真空层和外真空层的真空层端盖，真空层端盖将液氮层端盖覆盖，在液氮层端盖和真空层端盖之间形成联通内真空层和外真空层的真空腔。
[0010]优选的，所述的液氮层盖端塞入至液氮层中，真空层端盖塞入至内真空层和外真空层中，液氮层端盖和真空层端盖径向对齐使筒体端部形成由内而外的刚性径向支撑，液氮层端盖与二层筒之间形成与绕组及换热器一端径向支撑配合的环形承载腔。
[0011]优选的，所述的真空层端盖上沿轴向开设联通真空腔与内真空层以及真空腔与外真空层的轴向联通小孔，所述的真空腔中填充有分子塞，在内真腔层、外真腔层和真空腔中均铺设至少层的隔热薄膜，真空腔中的分子塞设置在隔热薄膜的轴向内侧。
[0012]优选的，所述的活动端盖包括密封内真空层的内法兰塞、密封外真空层的外法兰塞和密封液氮层的端盖本体，端盖本体与内法兰塞和外法兰塞分别同轴固定，内法兰塞塞入至内真空层中，外法兰塞塞入至外真空层中，端盖本体塞入至液氮层中，内法兰塞、外法兰塞和端盖本体径向对齐使筒体端部形成由内而外的刚性径向支撑。
[0013]优选的，所述的端盖本体包括塞入至液氮层中的塞环，所述的塞环的内壁与二层筒外壁贴合接触，外壁与三层筒内壁贴合接触，塞环的内端面上具有与绕组及换热器连接的连接螺杆。
[0014]优选的，所述的内法兰塞和外法兰塞的结构相同，均包括密封法兰和固定在密封法兰上的螺纹套，螺纹套沿轴向设置且在密封法兰周向均匀分布，端盖本体上开有与螺纹套相对应的螺纹沉孔，端盖本体沿轴向压在密封法兰上，螺栓穿过螺纹沉孔并紧固在螺纹套中将端盖本体和密封法兰固定。
[0015]优选的，所述的端盖本体与外法兰塞的密封法兰之间设有端面密封环，塞环上套有径向密封环，径向密封环与三层筒内壁贴合，端面密封环位于径向密封环外侧，径向密封环为泛塞密封圈且开口朝向端面密封环一侧。
[0016]优选的，所述的端盖本体和固定端盖上均具有与变压器骨架固定的安装支座，安装支座在端盖本体和固定端盖上均为对称设置，且安装支座的底面高度高于筒体的底部高度。
[0017]专利技术的有益效果是：本专利技术的超导变压器用杜瓦，包括筒体和端盖，筒体中由内至外具有铁芯层、内真空层、液氮层和外真空层，铁芯层可容纳超导变压器的铁芯，液氮层盛装液氮并容纳超导变压器的绕组及换热器，内真空层和外真空层起到真空隔热的作用，筒体端部被端盖密封且径向支撑，避免安装后杜瓦端部的径向承重悬空，使杜瓦两端的承重沿径向有效传递至变压器骨架上，有效降低杜瓦内部的相对振动，保证超导变压器能满足轨道车辆运行中的冲击振动要求；内真空层和外真空层在筒体一端联通，简化真空接头的数量，有利于真空接头的布局及真空度的检测与维持，实用性高。
[0018]固定端盖包括液氮层端盖和真空层端盖，液气层端盖塞入液氮层中，真空层端盖塞入至内、外真空层中，形成固定端盖对筒体一端内由至外的径向支撑，在液氮层端盖中设置环形承载腔，绕组及换热器的一端对应伸入至环形承载腔中，形成绕组及换热器端部与杜瓦端部的刚性接触，使绕组及换热器端部的重量经杜瓦端部有效传递至变压器骨架上，相对振动小，稳定性更高。液氮层端本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.超导变压器用杜瓦，包括多层结构的筒体和装在筒体端部的端盖，其特征在于：所述的筒体中具有可容纳铁芯的铁芯层、设置在铁芯层外且可容纳绕组及换热器的液氮层、设置在铁芯层与液氮层之间的内真空层和设置在液氮层外的外真空层，铁芯层与端盖中心孔同轴对接，端盖将筒体密封并对筒体端部形成径向支撑，内真空层和外真空层在筒体一端联通。2.根据权利要求1所述的超导变压器用杜瓦，其特征在于：所述的筒体包括从内到外依次套装的一层筒、二层筒、三层筒和四层筒，一层筒的内腔形成铁芯层、一层筒与二层筒之间形成内真空层，二层筒与三层筒之间形成液氮层，三层筒与四层筒之间形成外真空层，端盖分为将筒体一端密封的活动端盖和将筒体另一端密封的固定端盖，外真空层和内真空层在固定端盖中联通。3.根据权利要求2所述的超导变压器用杜瓦，其特征在于：所述的固定端盖包括密封液氮层的液氮层端盖以及密封内真空层和外真空层的真空层端盖，真空层端盖将液氮层端盖覆盖，在液氮层端盖和真空层端盖之间形成联通内真空层和外真空层的真空腔。4.根据权利要求3所述的超导变压器用杜瓦，其特征在于：所述的液氮层盖端塞入至液氮层中，真空层端盖塞入至内真空层和外真空层中，液氮层端盖和真空层端盖径向对齐使筒体端部形成由内而外的刚性径向支撑，液氮层端盖与二层筒之间形成与绕组及换热器一端径向支撑配合的环形承载腔。5.根据权利要求4所述的超导变压器用杜瓦，其特征在于：所述的真空层端盖上沿轴向开设联通真空腔与内真空层以及真空腔与外真空层的轴向联通小孔，所述的真空腔中填充有分子塞，在内真腔层、外真腔层和真空腔中均铺设至少3...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘波，姚丁杨，陶雷，李赛，陈乐，李建林，王遵，王进，程海涛，方进，赵鑫，
申请(专利权)人：株洲时代新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：