Июнь 18th, 2013
На теплом конце, наоборот, наблюдается быстрое повышение температуры. Удельное сопротивление, а следовательно, и потери возрастают пропорционально температуре, в то время как значение ср остается практически постоянным.Для оптимизированного 10-кА токоввода (=100 см, F = = const) можно вычислить приближенное повышение температуры при использовании меди (с отношением сопротивлений 100) и алюминиевого сплава марки 5052-0 (0,25% Сг, 2,5% Mg, 97% Al; отношение сопротивлений 2,5); результаты приведены в табл. 5 (для упрощения расчетов принято, что ток короткогозамыкания не зависит от времени). Повышение температуры в токовводе при обычном замыкании (t = 80 мс) не является критическим. В редких случаях, когда время устранения повреждения составляет 0,5 с, следует принимать во внимание повышение температуры на теплом конце токоввода, если в качестве проводящего материала используется электролитическая медь. Такое повышение температуры не может повредить проводник, однако может разрушить прилегающую электрическую изоляцию. Благоприятные характеристики алюминиевого сплава объясняются большим поперечным сечением токоввода из этого материала, а следовательно, и большой теплоемкостью. Токовводы, изготовленные из меди, можно усовершенствовать, увеличив их теплоемкость добавлением материалов, по которым не проходит ток.3. Электрическая прочность токовводовКак было отмечено, много проблем существует в связи с изоляцией токовводов. В первую очередь это касается механических напряжений, которые возникают в материале изоляции вследствие различных коэффициентов теплового сжатия и больших температурных градиентов (от температуры окружающей среды до температуры жидкого гелия), а также продольных компонентов электрического поля, для которых электрическая прочность изоляции обычно значительно ниже, чем радиальных полей. Измерения на постоянных напряжениях для пропитанной гелием бумаги (5 К, 0,29 МПа) [114], например, показали, что электрическая прочность перпендикулярно поверхности бумаги составляет ~40 кВмм, а в плоскости бумаги — лишь ~4 кВмм; таково же соотношение (10:1) и для бумаги с масляной пропиткой при нормальных температурах. Еще более неблагоприятна ситуация для пропитанных гелием пластиковых пленок (тивек) и для переменных напряжений, когда соотношение электрических прочностей по измерениям автора главы приблизительно равно 20:1. Электрическая прочность жидкого гелия сравнима с электрической прочностью масла при комнатной температуре (для переменных напряжений ~30 кВмм при 4,2 К, 0,1 МПа и зазоре между электродами 1 мм; для постоянных напряжений ~40 кВмм при 4,2 К и 0,3МПа). Таким образом, для токовводов сверхпроводящих кабелей можно пользоваться теми же принципами конструирования, что и для изоляторов вводов обычных кабелей и трансформаторов.
