高温超导终端技术探究

终端是高温超导（HTS）电缆结构中的重要组成部分，是HTS电缆和外部其他电器设备之间相互连接的端口，也是电缆冷却介质和制冷设备的连接端口，担负着温度和电势的过渡。终端的结构是和电缆的结构相配套的，根据电缆主绝缘所处的工作温度，高温超导电缆可分为冷绝缘（CD）和室温绝缘（WD）两类。冷绝缘结构的电缆，由于多了一层超导屏蔽层和绝缘材料处于低温液氮浸泡状态，结构较复杂，但基本结构如图14-3-15所示。

图14-3-15 超导终端

1—超导电缆 2—增绕绝缘 3—导体连接件 4—电流引线 5—衬套 6—瓷套 7—液氮 8—内腔封板 9—绝热真空层 10—绝缘封隔件

高温超导终端的设计主要考虑以下几个方面。

1.电流引线

超导电缆的电流引线一端与高压母线连接，处于室温状态；另一端与超导电缆相连，处于液氮温度。选择较大的电流引线截面积可减小焦耳热，但同时也增加了从室温向液氮的传导热；加长电流引线长度可降低传导热，但同时增加了焦耳热。因此电流引线几何尺寸的优化设计是关系到终端热性能的重要设计。

虽然电流引线两端电位相等，但是由于它必须有机械固定，需要穿过零电位金属法兰区域，因此电流引线类似于变压器出线套管中间的导杆，绝缘设计必不可少，牵涉到低温绝缘材料的开发，具体耐受电压根据设计电压确定。

2.终端恒温器(www.xing528.com)

高温超导电缆终端恒温器是封闭整个超导终端的金属结构，为减少漏热，通常采用真空多层绝热结构。为提高超导电缆的绝缘性能，冷绝缘高温超导电缆需在一定压力的液氮下工作，因此恒温器的内筒结构应按压力容器的要求进行设计加工。

终端恒温器的漏热点主要是恒温器本体、与超导电缆连接的承插式接头、与液氮管路连接口及屏蔽引线连接口等位置。

3.超导带材与常导材料的焊接

超导终端必然存在超导带材与普通常导材料的连接问题，最有效的方法是采用焊接来实现两者之间的有效连接，实现低接触电阻、高焊接强度的目标。由于超导带有一代、二代之分，因此焊接方法、焊料、助剂等必须根据实际情况进行选择。为减少焦耳热，接触电阻应小于1μΩ。

4.超导电缆与电流引线的连接

带外屏蔽的超导电缆进入终端恒温器后，必须按照常规单芯高压电缆一样对电缆端部进行绝缘处理，解决端部由于屏蔽切断导致的电场集中问题。冷绝缘高温超导电缆采用纸绝缘，因此电缆端部绝缘材料同样采用电缆纸绕包工艺结构。与普通充油电缆附件不同的是，超导终端内电缆纸只能采用不浸油的干纸，因此绕包工艺也完全不同于油浸纸的绕包工艺。

总之，超导电缆终端不同于普通电缆终端，由于低温液氮的存在，导致终端结构非常复杂，需要考虑的问题较多。