[发明专利]50kA超导变压器

说明书

技术领域：

本发明主要涉及超导应用领域，具体涉及一种50kA超导变压器。

背景技术：

与传统常规变压器相比，超导变压器具有体积小、重量轻、损耗小、漏磁小、输出电流大、无火灾隐患及不污染环境等特点。与使用直流电源供电的系统相比，超导变压器的成本较低，且所需的电流引线承载能力要小很多，从而减少了电流引线的设计制造成本。用超导变压器作为超导装置与常规电力系统的接口设备，通过电磁耦合而不是直接接触连接不同温度的装置，可以降低漏热。

为了对ITER校正场线圈用超导导体性能进行测试，我们建立了一个超导导体测试装置，测试装置包括背场磁体、可变温样品杜瓦、超导变压器、低温系统、磁体电源、数据采集系统、失超探测及失超保护系统。其中超导变压器次级线圈电流大于50kA，用于给待测导体样品供电。

发明内容：

本发明的目的是给超导导体提供大电流，进行超导导体实验研究，本发明提供一种电流放大系数大、接触电阻小、电流时间常数大、漏热小、运行安全的50kA超导变压器。

本发明是通过以下技术方案实现的：

50kA超导变压器，其特征在于：包括有初级线圈骨架、次级线圈骨架，两个骨架构成同轴双骨架结构，初级线圈、次级线圈分别绕制在初级线圈骨架、次级线圈骨架，初级线圈在内、次级线圈在外，两个线圈构成同轴螺旋管磁体结构；所述初级线圈通过一对高温超导电流引线与外部直流电源连接，次级线圈向下伸出两引脚接入超导变压器终端接头盒；还包括有超导变压器杜瓦，超导变压器杜瓦为初级线圈和次级线圈提供真空绝热环境。

所述的50kA超导变压器，其特征在于：所述初级线圈采用两根超导股线绕制，共15层，2942匝；所述次级线圈采用单层CICC超导导体绕制，共4匝。

所述的50kA超导变压器，其特征在于：所述初级线圈采用液氦浸泡冷却，次级线圈采用超临界氦迫流冷却。

所述的50kA超导变压器，其特征在于：所述超导变压器杜瓦包括有液氮冷屏，所述液氮冷屏罩设在整个超导变压器的外部，液氮冷屏内还设有变压器浸泡氦槽、液氦储槽、液氮储槽、热截流铜法兰，液氮冷屏外还设有多层绝热辐射屏，初级线圈骨架、次级线圈骨架置于变压器浸泡氦槽中，变压器浸泡氦槽中设有氦液位计，所述高温超导电流引线上部穿过液氮冷屏、多层绝热辐射屏顶部并套设有电流引线上部套管，高温超导电流引线下部套设有波纹管并与初级线圈连接，高温超导电流引线上位于波纹管下方设有热截流铜法兰，热截流铜法兰外设有液氮储槽，高温超导电流引线与初级线圈的连接处设有液氦储槽，液氮冷屏顶部贯穿设有液氦输液管、液氮输液管、氦气回气管、氮气回气管。

所述的50kA超导变压器，其特征在于：所述液氦储槽、变压器浸泡氦槽外分别设有多层绝热层。

所述的50kA超导变压器，其特征在于：所述多层绝热辐射屏的侧壁上设有真空抽口、安全阀一、中部加强圈、下部加强筋。

所述的50kA超导变压器，其特征在于：所述电流引线上部套管上设有安全阀二、测量引线接头。

所述的50kA超导变压器，其特征在于：所述次级线圈的两引脚上分别设有一个罗柯线圈。

所述的50kA超导变压器，其特征在于：所述次级线圈的两引脚穿过变压器下法兰后再与超导变压器终端接头盒连接。

所述的50kA超导变压器，其特征在于：所述初级线圈带有失超探测及失超保护系统，用于确保超导变压器安全运行。

所述的50kA超导变压器，其特征在于：所述高温超导电流引线由高温超导引线和常规铜引线组成, 高温超导材料选择Bi-2223/AgAu(0.25×4mm)带材，并嵌在不锈钢支撑管表面。

所述的50kA超导变压器，其特征在于：所述高温超导电流引线与热截流铜法兰之间垫氮化铝陶瓷材料，从而同时实现电绝缘及高热传导。

高温超导电流引线设有热截流装置，热截流装置通过液氮对流冷却，并通过热传导将截点温度控制在77k左右。高温超导电流引线底端浸泡在液氦中，整个电流引线有氦气冷却。液氦储槽主要起储存、补充液氦的作用，保证初级线圈的长时间安全、稳定运行。液氮储槽除为液氮冷屏提供冷量，冷却电流引线热截流装置外，还被用做测量引线和输液管的热沉。所述液氮冷屏由紫铜制作，外面包覆60-80层绝热辐射屏，多层绝热由双面镀铝薄膜和纤维织网组成，层密度小，反射率高可以有效地遏制热辐射。