[发明专利]一种组合式超导复合导体及其制备方法

说明书

一种组合式超导复合导体及其制备方法，将铜绞线或波纹管制成铜骨架，按照预设的绕制速度、绕向角和绕制节距在铜骨架上的绕制多层超导带材，形成导体层；在导体层上按螺旋方式绕制绝缘层，在绝缘层的上安装波纹管。本发明制备时，从经济因素考虑，本发明克服了现有的高温超导复合导体性能及制备工艺的不足，制得工艺简单、综合性价比高的组合式超导复合导体。从制作工艺角度考虑，HTS Roebel Cable超导复合导体对采用的超导带材不仅要求质量极高，而且需要激光切割，制作工艺相对较难；本发明的组合式超导复合导体制作方法最简单。

技术领域

本发明属于超导电工技术领域，涉及一种组合式超导复合导体及其制备方法。

背景技术

随着高温超导材料制备技术的不断进步，目前单根超导带材自场下的临界电流可以达到200-300A，为应用超导技术的发展奠定了基础。但是，随着人们对大载流电力装置需求的逐渐增加，单根超导带材的载流量已经不能满足实际应用的需要。在电力变压器装置中，变压器低压侧绕组产生较大的电流时，常规电力变压器往往采用多根铜导线并联绕制提高载流量。而在超导限流变压器中，单根超导带材自场下的临界电流约为200-300A，不能承载低压侧绕组的大电流。所以具有高载流量、低交流损耗等良好超导复合导体是应用在MVA容量超导涂层导体变压器绕组的一种发展趋势。目前，国内外主要有两类超导复合导体。HTS Roebel Cable超导复合导体是由新西兰General Cable Superconductor有限公司和新西兰维多利亚大学共同研制开发，该复合导体已应用在美国、新西兰研制的高温超导变压器绕组中。

扭曲堆叠式复合导体是将多根超导带材堆叠，并用钢丝捆绑来固定多根带材的扭转节距，但捆绑不能太紧，在带材的层与层之间需要留有一定的空隙，层与层之间的带材可以相对移动，根据带材移动的最大程度在该导体外面用液态焊锡固定，该超导复合导体可适用于大容量超导储能系统中的超导磁体线圈。

对于上述HTS Roebel Cable超导复合导体和扭曲堆叠式复合导体，从制作工艺角度考虑，HTS Roebel Cable超导复合导体对采用的超导带材不仅要求质量极高，而且需要激光切割，制作工艺相对较难；从经济因素考虑，HTS Roebel Cable超导复合导体已形成商品，价格十分昂贵，扭曲堆叠式复合导体的制作难度较大。

发明内容

为克服现有技术中的问题，本发明的目的是提供一种组合式超导复合导体及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种组合式超导复合导体，其特征在于，包括由内至外设置的铜骨架、导体层、绝缘层和保护层；其中，绝缘层的厚度为采用交流电压与冲击电压计算得到的厚度中的最大值。

本发明进一步的改进在于，铜骨架为铜绞线或波纹管；保护层为波纹管。

本发明进一步的改进在于，铜骨架为铜绞线时，铜绞线的截面面积通过下式计算：

其中，S_min为铜绞线的最小截面积；I_∞为稳态短路电流值；t为短路电流的作用时间；C为铜热稳定系数。

本发明进一步的改进在于，导体层包括多层超导带材层，每层超导带材层沿铜骨架长度方向按照绕制节距螺旋排列而成，每层超导带材的螺旋绕向角均不相等。

本发明进一步的改进在于，超导带材采用第一代高温超导材料或第二代高温超导材料。

本发明进一步的改进在于，超导带材的层数N通过下式计算为：