專利名稱：：用于冷卻超導(dǎo)體的多槽設(shè)備和方法用于冷卻超導(dǎo)體的多槽設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及超導(dǎo)體，并且，更具體的說(shuō)，涉及用于冷卻超導(dǎo)體的多槽設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
：高溫超導(dǎo)體(HTS)設(shè)備可在很寬的溫度范圍內(nèi)工作，但是通常在它們的臨界轉(zhuǎn)換溫度之下的溫度處工作得最好。對(duì)于很多HTS設(shè)備，這些較佳的工作溫度是低于液態(tài)氮的標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)(77.4K)的。由于超導(dǎo)體在它們的超導(dǎo)狀態(tài)和非超導(dǎo)狀態(tài)之間在它們的導(dǎo)電能力方面的固有差異，超導(dǎo)體通常被公認(rèn)為是理想的電流限制器。故障電流限制器(FCL)是眾所周知的設(shè)備，它們可將很大的故障電流減少到可由諸如斷路器的傳統(tǒng)設(shè)備安全處理的較低水平。典型且理想的是，F(xiàn)CL在整個(gè)系統(tǒng)(例如電網(wǎng))的背景條件下工作，在故障電流事件發(fā)生之前保持透過(guò)。在這種事件發(fā)生時(shí)，電流限制器降低該事件的強(qiáng)度，使得下游斷路器可安全地處理該事件。一旦該事件結(jié)束，斷路器和FCL重置且回到正常、透過(guò)的工作狀態(tài)。當(dāng)超導(dǎo)體在它的超導(dǎo)狀態(tài)下工作，它提供很少的或不提供電阻。然而，當(dāng)超導(dǎo)體在非超導(dǎo)狀態(tài)下工作，它的電阻顯著的增大。作為這些相反狀態(tài)的結(jié)果，超導(dǎo)體在限流應(yīng)用方面非常適合，且從超導(dǎo)狀態(tài)(也就是幾乎完美的電導(dǎo)體)到非超導(dǎo)狀態(tài)(也就是正常電阻)的轉(zhuǎn)變稱為失超。就FCL而言，當(dāng)出現(xiàn)故障電流時(shí)發(fā)生失超，致使超導(dǎo)體從超導(dǎo)狀態(tài)轉(zhuǎn)變到非超導(dǎo)狀態(tài)。超導(dǎo)FCL通常設(shè)計(jì)成在正常工作期間工作電流保持在或低于規(guī)定的閾值，在此期間超導(dǎo)體在工作中遭受非常少的電力損失或沒(méi)有電力損失(也就是I2R)。然后，如果故障電流發(fā)生，則該超導(dǎo)FCL突然提供增強(qiáng)的阻抗。有了這些特性，超導(dǎo)FCL正很快的具有廣泛和公認(rèn)的商業(yè)生命力。如上文所述，HTS設(shè)備在處于低于氮的標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)(77.4K)的溫度下工作得最好。由于成本和設(shè)計(jì)效率方面的原因，氮是典型的選擇用于冷卻HTS裝置的媒介，所以HTS裝置典型地被冷卻到氮的標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)和冷凝點(diǎn)(63.2K)之間的溫度。眾所周知，對(duì)于任何在冷凝點(diǎn)(或三相點(diǎn))之上且在臨界壓力之下的任何特定工作溫度，液相的存在有一個(gè)唯一的最小工作壓力，該壓力稱為飽和壓力。當(dāng)保持工作溫度不變且將工作壓力增大到超過(guò)飽和壓力時(shí)，液態(tài)氮變成過(guò)冷液體。過(guò)冷且加壓的液態(tài)氮是用于冷卻超導(dǎo)FCL以及在高壓環(huán)境中提供電擊穿電阻的極好媒介。然而，一旦超導(dǎo)FCL由于一個(gè)或多個(gè)故障電流事件而經(jīng)歷失超，己證實(shí)恢復(fù)超導(dǎo)狀態(tài)不夠快速和有效。此外，使用加壓的、過(guò)冷的液態(tài)氮的優(yōu)勢(shì)在破壞過(guò)冷的均勻性的故障電流事件之后就難以保持?？傊?，超導(dǎo)FCL通過(guò)改變(例如增大)電流限制器的阻抗(從正常工作期間理想的零值到較高的限流值)來(lái)減少故障電流的影響。由于超導(dǎo)體在超導(dǎo)狀態(tài)和非超導(dǎo)狀態(tài)之間的固有差異，用它們來(lái)執(zhí)行這個(gè)功能是很理想的。然而，為了有效和循環(huán)地作為FCL使用，超導(dǎo)體必須在一個(gè)或多個(gè)故障電流事件后以快速和高效的方式回復(fù)到它們的超導(dǎo)狀態(tài)。
發(fā)明內(nèi)容用于冷卻超導(dǎo)體的多槽設(shè)備和方法包括冷卻槽和防護(hù)槽，冷卻槽包括第一冷凍劑，圍繞超導(dǎo)體設(shè)備并保持在第一壓力，防護(hù)槽包括第二冷凍劑，圍繞冷卻槽且保持在第二壓力，其中冷卻槽和防護(hù)槽彼此處于熱關(guān)系，且第一壓力通常超過(guò)第二壓力。較佳的是，第一冷凍劑是過(guò)冷的，第二冷凍劑是飽和的，冷凍劑例如是液態(tài)氮，并且，超導(dǎo)裝置例如是諸如故障電流限制器的高溫超導(dǎo)裝置。在對(duì)超導(dǎo)裝置的熱破壞之后，將第一壓力恢復(fù)到冷卻槽，且將第二壓力恢復(fù)到防護(hù)槽。通過(guò)參考下文示例性、代表性且非限定性的附圖，很容易明白構(gòu)成發(fā)明性布置的優(yōu)勢(shì)和特征以及由這種布置提供的典型機(jī)構(gòu)的不同結(jié)構(gòu)和操作方面的清楚的概念，這些附圖構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的整體部分，其中在幾個(gè)視圖中同樣的標(biāo)號(hào)通常標(biāo)示相同的元件，且其中圖1是根據(jù)第一較佳的實(shí)施例實(shí)踐本發(fā)明性布置的低溫系統(tǒng)的示意圖，以及圖2是根據(jù)第二實(shí)施例實(shí)踐本發(fā)明性布置的低溫系統(tǒng)的示意圖。具體實(shí)施方式現(xiàn)在參見(jiàn)圖l，描述了根據(jù)第一較佳的實(shí)施例實(shí)踐本發(fā)明性布置的低溫系統(tǒng)10。更具體的說(shuō)，圖1是包括它的最為基本的元件的低溫系統(tǒng)10的簡(jiǎn)圖，這些元件包括諸如故障電流限制器的超導(dǎo)裝置12、變壓器、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、或者類似的元件。超導(dǎo)裝置12被第一冷凍劑14包圍，且至少部分地、較佳的是完全浸入在第一冷凍劑14中，該第一冷凍劑14包含在內(nèi)部容器18的內(nèi)壁16中從而形成冷卻或內(nèi)部槽20。以相同的方式，內(nèi)部容器18被第二冷凍劑22包圍，且至少部分地、較佳的是完全浸入在第二冷凍劑22中，該第二冷凍劑22被內(nèi)部容器18的外壁24和低溫恒溫器28的內(nèi)壁26容納在其間，從而形成防護(hù)或外部槽30。正如將要詳細(xì)說(shuō)明的那樣，冷卻槽20和防護(hù)槽30是彼此熱接觸的(也就是具有熱交換關(guān)系)，但在其它方面是彼此不連接的，也就是說(shuō)，一個(gè)槽的冷凍劑不會(huì)與另一槽的冷凍劑混合。冷卻槽20本質(zhì)上是被動(dòng)的，也就是說(shuō)，它僅對(duì)超導(dǎo)裝置12或防護(hù)槽30中的溫度改變作出反應(yīng)。較佳的是，選擇合適尺寸的冷卻槽20來(lái)對(duì)超導(dǎo)裝置12的提供足夠冷卻，同樣，選擇合適尺寸的防護(hù)槽30來(lái)對(duì)冷卻槽20的提供足夠冷卻，包括槽之間的合適比例，正如所期望的那樣。這樣，冷卻槽20給予超導(dǎo)體12大體均勻的冷卻，而防護(hù)槽30則給予冷卻槽20大體均勻的冷卻。較佳的是，低溫恒溫器28由標(biāo)準(zhǔn)低溫材料形成，例如該材料包括形成在低溫恒溫器28的內(nèi)壁26處并圍繞其的真空絕緣層32，以便使冷卻槽20和防護(hù)槽30對(duì)低溫恒溫器28外面的環(huán)境大氣33熱絕緣。同樣，內(nèi)部容器18也是較佳的由標(biāo)準(zhǔn)低溫材料形成，例如該材料包括較佳的諸如銅或不銹鋼的金屬材料，或非金屬材料。正如所指出的，冷卻槽20包括第一冷凍劑14，且防護(hù)槽30包括第二冷凍劑22。盡管第一冷凍劑14和第二冷凍劑22較佳的是保持在不同的熱力學(xué)狀態(tài)，較佳的但不是必須的是，它們是相同的諸如氮的低溫流體的液態(tài)形式，如將要詳細(xì)說(shuō)明的那樣。其它合適的低溫流體包括空氣、氖和類似的流體，且第一冷凍劑14和第二冷凍劑22也可由不同的低溫流體形成。無(wú)論如何，第一冷凍劑14較佳的是保持在相對(duì)相應(yīng)于第二冷凍劑22溫度的飽和壓力升高的壓力之下。而對(duì)于冷凍劑14和冷凍劑22兩者包含相同的低溫流體(例如氮)的情況，第一冷凍劑14的壓力相對(duì)于第二冷凍劑22會(huì)較高。結(jié)果，當(dāng)?shù)诙鋬鰟?2飽和時(shí)第一冷凍劑是過(guò)冷的。總之<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>由于第二冷凍劑的飽和狀態(tài)，外部槽30的壓力由外部槽的溫度決定，也就是說(shuō)，該壓力設(shè)置成將第二冷凍劑22保持在特定的溫度。內(nèi)部槽20的壓力由超導(dǎo)體的電氣方面的要求決定，也就是說(shuō)，該壓力設(shè)置成第一冷凍劑可防止或減少由于高壓環(huán)境而發(fā)生擊穿的可能性。獨(dú)立的是，通常幾乎與第二冷凍劑22的溫度相同的第一冷凍劑14的溫度根據(jù)超導(dǎo)特性和超導(dǎo)裝置12的要求來(lái)決定。除了保持要求的壓力，實(shí)現(xiàn)第一冷凍劑14的均勻過(guò)冷沒(méi)有其它的要求。較佳的是，內(nèi)部容器18與從它的表面36延伸的延伸管34流體連通，第一冷凍劑14可自由流入該延伸管34，且延伸管34延伸到且穿過(guò)低溫恒溫器28的表面38。通過(guò)較佳的管道布置40，延伸管34與在存儲(chǔ)的液體冷凍劑46上方具有罐頂部空間42的低溫存儲(chǔ)罐44的罐頂部空間42(也就是包含氣體的區(qū)域)敞開(kāi)連通。更具體的說(shuō)，在正常的待機(jī)工作中，第一閥門(mén)V,是打開(kāi)的且使內(nèi)部容器18的延伸管34和低溫存儲(chǔ)罐44的罐頂部空間42之間連接。冷卻槽20的壓力因此可保持住且大體等于低溫存儲(chǔ)罐44內(nèi)的壓力。低溫存儲(chǔ)罐44內(nèi)存儲(chǔ)的液體冷凍劑46較佳的是與第一冷凍劑14和第二冷凍劑22相同的液體。液面52形成防護(hù)槽30的液體/氣體分界面。液面52保持在超導(dǎo)裝置12頂部的上方，較佳的液面取決于系統(tǒng)的管道工程和內(nèi)部布置。較佳的管道布置40提供了在低溫存儲(chǔ)罐44內(nèi)存儲(chǔ)的液體冷凍劑46和防護(hù)槽30之間的流體連通。第二閥門(mén)V2較佳的是使低溫存儲(chǔ)罐44內(nèi)存儲(chǔ)的液體冷凍劑46和低溫恒溫器28的低溫恒溫器頂部空間50之間接口連接。當(dāng)需要恢復(fù)或保持液面52時(shí)闊門(mén)V2打開(kāi)。在較佳的布置40中，且在冷凍劑46、冷凍劑14和冷凍劑22是相同的液體時(shí)，存儲(chǔ)罐44通?？商幵谳^第二冷凍劑22大的壓力下，該壓力可確保無(wú)論何時(shí)闊門(mén)V2打開(kāi)就有從存儲(chǔ)容器44進(jìn)入防護(hù)槽30的流動(dòng)。如已指出的，超導(dǎo)裝置12被第一冷凍劑14包圍，且至少部分地、較佳的是完全浸入在第一冷凍劑14中，該第一冷凍劑14包含在內(nèi)部容器18的內(nèi)壁16中從而形成冷卻槽20。此外，通過(guò)兩個(gè)或多個(gè)延伸到低溫恒溫器28內(nèi)以連接到超導(dǎo)裝置12的高壓電線54(例如10—200kV)，超導(dǎo)裝置12與一個(gè)或多個(gè)諸如電網(wǎng)或類似的高壓電源(未示出)電連通。高壓電線54通過(guò)諸如利用高壓套管接口連接(未示出)之類的眾所周知的技術(shù)來(lái)穿過(guò)低溫恒溫器28而連接至超導(dǎo)裝置12。由于冷卻槽20和防護(hù)槽30之間實(shí)際連接和因此的熱連接(可通過(guò)使用翼片或功能上類似的表面(未示出)來(lái)增強(qiáng)的表面區(qū)域接觸)，兩個(gè)槽保持在相同的近似溫度，該溫度通常是根據(jù)基于超導(dǎo)裝置12所需的工作特征來(lái)選擇的溫度。如前所述，既然系統(tǒng)10通常將冷卻槽20保持在比防護(hù)槽30高的壓力下，第一冷凍劑14自然會(huì)過(guò)冷。較佳的是，在低溫存儲(chǔ)罐44的罐頂部空間42中的加壓氣體是和冷卻槽20中的冷凍劑以及延伸管34中的加壓氣體相同種類的材料。冷卻槽20的壓力保持在超過(guò)防護(hù)槽的壓力的水平。較佳的是，通過(guò)與低溫存儲(chǔ)罐44的罐頂部空間42敞開(kāi)連通的延伸管34來(lái)保持冷卻槽20的壓力。在正常工作中，閥門(mén)Vi是打開(kāi)的，因此冷卻槽20的壓力會(huì)保持基本上等于低溫存儲(chǔ)罐44的壓力。較佳的是，通過(guò)使用一個(gè)或多個(gè)壓力保持裝置，防護(hù)槽30可保持在規(guī)定的溫度下(且因此保持在規(guī)定的壓力下)。一種這樣裝置是與低溫恒溫器28的低溫恒溫器頂部空間50熱接觸(也就是具有熱交換關(guān)系)的冷卻裝置58(例如機(jī)械制冷器、低溫冷卻器或類似的裝置)。任何加向第二冷凍劑液體22的熱負(fù)載都會(huì)引起它沸騰。冷卻裝置58會(huì)使該第二冷凍劑氣體凝結(jié)回液體。換言之，通過(guò)冷卻裝置58提供的冷卻保持防護(hù)槽30的所想要的壓力(且因此保持所想要的溫度)?？蛇x的是，系統(tǒng)10也可在不使用冷卻裝置58而通過(guò)組合下面的方式保持防護(hù)槽30處在規(guī)定的壓力下(且因此保持在規(guī)定的溫度下)和規(guī)定的液面52下i)由閥門(mén)V3致動(dòng)的聯(lián)接到真空抽風(fēng)機(jī)(vacuumblower)60(另一壓力保持裝置)的通風(fēng)管線70——利用該通風(fēng)管線，較佳的是通過(guò)合適的控制邏輯(未示出)來(lái)將閥門(mén)V3的打開(kāi)和關(guān)閉以及抽風(fēng)機(jī)60的速度控制在一時(shí)間、速率和數(shù)量下以保持防護(hù)槽30的所想要的壓力，以及ii)由較佳的管道布置40的閥門(mén)V2致動(dòng)的來(lái)自低溫存儲(chǔ)罐44中存儲(chǔ)的液體冷凍劑46的液體補(bǔ)給——利用該液體補(bǔ)給，較佳的是通過(guò)合適的控制邏輯(未示出)來(lái)將閥門(mén)V2的打開(kāi)和關(guān)閉控制在一時(shí)間、速率和數(shù)量下以保持防護(hù)槽30的第二冷凍劑22的所想要的液面52。只有當(dāng)防護(hù)槽30的所想要壓力低于低溫恒溫器28外的環(huán)境大氣33的壓力時(shí)，真空抽風(fēng)機(jī)60才是必需的。由于冷卻槽20和防護(hù)槽30之間物理連接和因此的熱連接，冷卻槽20內(nèi)的第一冷凍劑14的液面56會(huì)自然的上升到至少防護(hù)槽30內(nèi)的第二冷凍劑22的液面52。在這個(gè)方面并與外部槽30比較，內(nèi)部槽20是被動(dòng)的。這樣，液面56在延伸管34內(nèi)形成冷卻槽20的液體/氣體分界面。換言之，進(jìn)入延伸管34的管線40是用于延伸管34內(nèi)的頂部空間的氣體加壓裝置。在正常工作中，閥門(mén)Vi總是打開(kāi)的，這樣，延伸管34內(nèi)的頂部空間與存儲(chǔ)罐44內(nèi)的頂部空間42處于相同的壓力。頂部空間42的壓力通過(guò)任何傳統(tǒng)裝置獨(dú)立地保持。這又可有利地采用眾所周知的大型存儲(chǔ)罐的壓力技術(shù)來(lái)冷卻內(nèi)部槽，且由于頂部空間42固有的穩(wěn)定性，它為系統(tǒng)提供巨大的穩(wěn)定性。當(dāng)?shù)谝焕鋬鰟?4由于它的更高的壓力而變暖到更高的飽和溫度時(shí)，在內(nèi)部容器18的延伸管34內(nèi)冷卻槽20的第一冷凍劑14的液面56會(huì)上升到較第二冷凍劑22的液面52更高的液面。由于第一冷凍劑14會(huì)沸騰或來(lái)自延伸管34的加壓氣體會(huì)冷凝以使液面56被動(dòng)地保持在液面52之上，所以不需要對(duì)液面56進(jìn)行主動(dòng)控制。連接延伸管34的管線40的主要功能是向第一冷凍劑提供加壓氣體。管線40的次要功能是提供會(huì)冷凝以形成冷卻槽20的液面56的氣體。然而，與壓力調(diào)整器(也未示出)結(jié)合的高壓氣體存儲(chǔ)罐也可提供這樣的加壓氣體，盡管這種裝置不提供與液體冷凍劑存儲(chǔ)罐內(nèi)相對(duì)大的頂部空間提供的相同的穩(wěn)定水平。通常，低溫存儲(chǔ)罐44內(nèi)存儲(chǔ)的液體冷凍劑46的溫度(且因此壓力)會(huì)比防護(hù)槽30的第二冷凍劑22的溫度(因此溫度)高，所以在將存儲(chǔ)的液體冷凍劑46引入到防護(hù)槽30中時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定量的閃蒸。不加以抑止的話，這種閃蒸氣體可引起防護(hù)槽30內(nèi)不可接受的壓力升高。閃蒸氣體通常通過(guò)冷卻裝置58的作用來(lái)冷凝，且保持防護(hù)槽30內(nèi)的壓力。如果需要，閥門(mén)V3和真空抽風(fēng)機(jī)60也可協(xié)作來(lái)減輕這些影響。從內(nèi)部槽的熱破壞中的正?；謴?fù)是通過(guò)防護(hù)槽的。在附圖中如前所述，通過(guò)兩個(gè)或多個(gè)延伸到低溫恒溫器28內(nèi)來(lái)連接超導(dǎo)裝置12的高壓電線54(例如10-200kV)，超導(dǎo)裝置12與諸如電網(wǎng)或類似的高壓電源電連通。這樣，如果電網(wǎng)或類似的高壓電源經(jīng)歷熱破壞(例如故障電流事件)，則超導(dǎo)裝置12會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榉浅瑢?dǎo)狀態(tài)。當(dāng)這發(fā)生時(shí)，產(chǎn)生的熱量被釋放到過(guò)冷的第一冷凍劑14并被其吸收。更具體的說(shuō)，冷卻槽20內(nèi)的第一冷凍劑14的溫度會(huì)自然地升高，且可能部分地蒸發(fā)，以適應(yīng)來(lái)自超導(dǎo)裝置12的熱能釋放。冷卻槽20內(nèi)的溫度升高會(huì)自然地引起從冷卻槽20到防護(hù)槽30內(nèi)的第二冷凍劑22的熱傳遞的增加。由于第二冷凍劑22是飽和的，這種熱傳遞的增加會(huì)引起發(fā)生在防護(hù)槽30內(nèi)的蒸發(fā)相應(yīng)增加。由于熱破壞而產(chǎn)生的防護(hù)槽30內(nèi)的蒸發(fā)的增加可能大到足以使得壓力(且因此溫度)會(huì)上升。在熱破壞期間或者在熱破壞的剛剛結(jié)束時(shí)，希望低溫恒溫器28內(nèi)的環(huán)境盡可能快地恢復(fù)以使得超導(dǎo)裝置回復(fù)到它的超導(dǎo)狀態(tài)，且準(zhǔn)備好應(yīng)對(duì)另一可能的事件?；謴?fù)準(zhǔn)備就緒狀態(tài)通常會(huì)需要將第一冷凍劑14和第二冷凍劑22的溫度降低到低于僅恢復(fù)超導(dǎo)狀態(tài)所嚴(yán)格需要的溫度。換言之，希望第一冷凍劑14和第二冷凍劑22回復(fù)到它們各自的過(guò)冷和飽和的原始工作狀態(tài)。冷卻裝置58和/或真空抽風(fēng)機(jī)60在熱事件后將能正常運(yùn)行，以恢復(fù)低溫恒溫器28內(nèi)先前的熱環(huán)境。如果系統(tǒng)同時(shí)裝配冷卻裝置58和抽風(fēng)機(jī)60，則兩者都可工作以加速恢復(fù)。在恢復(fù)模式期間，當(dāng)存儲(chǔ)的液體冷凍劑46進(jìn)入防護(hù)槽30時(shí)關(guān)閉V2以防止存儲(chǔ)的液體冷凍劑閃蒸，可用作為恢復(fù)過(guò)程的一個(gè)輔助措施。也可通過(guò)關(guān)閉閥門(mén)Vi和打開(kāi)閥門(mén)V4，將由超導(dǎo)裝置12到冷卻槽20流動(dòng)的一些或全部過(guò)剩熱積聚快速地消散掉，關(guān)閉閥門(mén)V!和打開(kāi)閥門(mén)V4可消散冷卻槽20的一些或全部過(guò)剩壓力(且因此溫度)，也可通過(guò)使用與來(lái)自內(nèi)部容器18的延伸管34的閥門(mén)V4連通的真空抽風(fēng)機(jī)(未示出)或類似裝置來(lái)使過(guò)剩壓力的消散變得容易。只有當(dāng)超導(dǎo)裝置12和高壓環(huán)境處在恢復(fù)過(guò)程中允許壓力損失和關(guān)聯(lián)的電阻降低至電擊穿的狀態(tài)時(shí)，才允許對(duì)冷卻槽20減壓以便去除過(guò)剩壓力(并因此溫度)。在熱破壞期間，第一冷凍劑14的一部分可能閃蒸并損失，但通過(guò)適當(dāng)?shù)目刂?，第一冷凍?4的液面56不應(yīng)降低到足以使得它會(huì)妨礙低溫恒溫器28內(nèi)對(duì)超導(dǎo)裝置12的正常冷卻工作。當(dāng)冷卻槽20的第一冷凍劑15的液面56可能由于蒸發(fā)損失而比熱破壞之前的液面低的時(shí)候，它通過(guò)冷凝延伸管34內(nèi)來(lái)自冷卻槽20的頂部空間蒸氣而自然地恢復(fù)，直到恢復(fù)到先前的第一冷凍劑14的液面56。同樣，防護(hù)槽30的第二冷凍劑22的液面52也可能由于閃蒸而比熱破壞前的液面低，但它可通過(guò)打開(kāi)閥門(mén)V2以從低溫存儲(chǔ)罐44內(nèi)存儲(chǔ)的液體冷凍劑46補(bǔ)充其供給來(lái)恢復(fù)，直到恢復(fù)到先前的第二冷凍劑22的液面52。換言之，如有需要，延伸管34內(nèi)來(lái)自冷卻槽20的冷凝物補(bǔ)充第一冷凍劑14，而存儲(chǔ)的液體冷凍劑46補(bǔ)充第二冷凍劑22。圖1中系統(tǒng)10的示意性布置僅為代表性的。于是，在本發(fā)明范圍內(nèi)許多替代的布置也是可能的。例如圖2中所示出的，不是將延伸管34布置成通過(guò)閥門(mén)Vi與低溫存儲(chǔ)罐44的罐頂部空間42敞開(kāi)連通，而是可選的管道布置40'將延伸管34設(shè)置成通過(guò)汽化器62、第五閥門(mén)Vs和壓力調(diào)整器63與低溫存儲(chǔ)罐44內(nèi)存儲(chǔ)的冷凍劑46流體連通，以將存儲(chǔ)的液體冷凍劑46轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w來(lái)維持冷卻槽20的延伸管34內(nèi)所要求的壓力。壓力調(diào)整器63是使存儲(chǔ)罐44能在比冷卻槽20高的任意壓力下工作的可選元件?；蛘?，加壓氣體源也可來(lái)自于用于與第一冷凍劑14相同類型的物質(zhì)或諸如氦之類的不可冷凝的純凈氣體(未示出)的另一存儲(chǔ)罐。然而較佳的是，不需要包含液體冷凍劑的存儲(chǔ)罐來(lái)保持或恢復(fù)防護(hù)槽30內(nèi)的第二冷凍劑22的存量。冷卻裝置58也可用來(lái)冷凝與第二冷凍劑22相同物質(zhì)的任意來(lái)源氣體。最后，盡管為了簡(jiǎn)化僅描述了一個(gè)低溫恒溫器28，但如果需要，低溫存儲(chǔ)罐44可與多于一個(gè)低溫恒溫器28敞開(kāi)連通或液體連通，且低溫恒溫器28可通過(guò)多于一個(gè)低溫存儲(chǔ)罐44來(lái)保持。此外，低溫恒溫器28還可包含多于一個(gè)超導(dǎo)裝置12。在用于從熱破壞恢復(fù)的又一可選布置中，低溫恒溫器28裝配有附加的管線71和管線74(圖2)。這些管線的目的可用所有冷凍劑都是氮的例子來(lái)最好的說(shuō)明。在這個(gè)例子中，第二冷凍劑22的要求工作溫度是相應(yīng)于0.39巴絕對(duì)壓力(-0.91磅/平方英寸(表壓))的壓力的70K。當(dāng)故障電流事件發(fā)生時(shí)，第二冷凍劑22的溫度上升到相應(yīng)于1.37巴絕對(duì)壓力(5.2磅/平方英寸(表壓))的壓力的80K。在這點(diǎn)上，可執(zhí)行分階段的壓力恢復(fù)。首先，管線74上的第六閥門(mén)V6打開(kāi)以將壓力降低到大約0磅/平方英寸(表壓)，接著再次關(guān)閉。然后第七閥門(mén)V7打開(kāi)，且第二真空抽風(fēng)機(jī)73工作以將壓力降低到大約-5磅/平方英寸(表壓)。或者，第二真空抽風(fēng)機(jī)73可由例如排出器或噴射泵的許多功能上相似的設(shè)備中的任一個(gè)來(lái)替代。在壓力降低到大約-5磅/平方英寸(表壓)之后，闊門(mén)V7關(guān)閉且第二真空抽風(fēng)機(jī)73停止。管線70上的閥門(mén)V3和真空抽風(fēng)機(jī)60接著工作以將壓力降低到要求的初始的-9.1磅/平方英寸(表壓)(并從而達(dá)到要求的溫度)盡管是以獨(dú)立的分階段的步驟來(lái)說(shuō)明的，但顯然，這些階段在某些情況下可重疊。例如，真空抽風(fēng)機(jī)60可能在第二真空抽風(fēng)機(jī)73開(kāi)始的同時(shí)工作。同樣，在將閃蒸氣體減到最小的恢復(fù)操作期間，如先前所討論的那樣，可使填充閥門(mén)V2延遲工作。在這種可選的布置中，閥門(mén)V6和第二真空抽風(fēng)機(jī)73可形成低成本的裝置來(lái)大大地縮短從熱事件恢復(fù)所需的時(shí)間。應(yīng)該容易明白，本說(shuō)明書(shū)描述本發(fā)明布置的示例性的、代表性的，且非限定性的實(shí)施例。因此，本發(fā)明的范圍不限定于這些實(shí)施例中的任意一個(gè)。更確切地說(shuō)，這些實(shí)施例的細(xì)節(jié)和特征是按需要揭示的。這樣，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的許多變化和變型不背離本文精神地包含在本發(fā)明的范圍中，且發(fā)明性的布置必定包含該精神。因此，為告知公眾本發(fā)明的范圍和精神，給出以下的權(quán)利要求。權(quán)利要求1.一種用于冷卻超導(dǎo)裝置的多槽設(shè)備，所述設(shè)備包括A.包括第一冷凍劑的冷卻槽，所述冷卻槽包圍所述超導(dǎo)裝置且保持在第一壓力；以及B.包括第二冷凍劑的防護(hù)槽，所述防護(hù)槽包圍所述冷卻槽且保持在第二壓力；其中所述冷卻槽和所述防護(hù)槽彼此處于熱關(guān)系，且所述第一壓力超過(guò)所述第二壓力。2.如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一冷凍劑是過(guò)冷的。3.如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其特征在于，所述第二冷凍劑是飽和的。4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一冷凍劑是過(guò)冷的且所述第二冷凍劑是飽和的。5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一冷凍劑和所述第二冷凍劑是相同的。6.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一冷凍劑或所述第二冷凍劑中的至少一個(gè)是液態(tài)氮。7.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述超導(dǎo)裝置包括高溫超導(dǎo)體。8.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述超導(dǎo)裝置是故障電流限制器°9.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，還包括壓力保持裝置以保持所述第二壓力。10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，所述壓力保持裝置是與所述防護(hù)槽有熱關(guān)系的冷卻裝置。11.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，所述壓力保持裝置是與所述防護(hù)槽有流體關(guān)系的真空裝置。12.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，還包括與所述防護(hù)槽有熱關(guān)系的冷卻裝置以及與所述防護(hù)槽有流體關(guān)系的真空裝置。13.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，還包括與所述冷卻槽或所述防護(hù)槽中的至少一個(gè)流體連通的低溫存儲(chǔ)罐。14.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于，所述低溫存儲(chǔ)罐包括氣體或第三冷凍劑中的至少一個(gè)。15.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于，所述氣體與所述冷卻槽流體連通。16.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于，所述氣體保持所述第一壓力。17.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于，所述氣體和所述第一冷凍劑是相同的。18.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于，所述第三冷凍劑與所述防護(hù)槽流體連通。19.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于，所述第三冷凍劑保持所述防護(hù)槽中的液面。20.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于，所述第二冷凍劑和所述第三冷凍劑是相同的。21.—種用于冷卻超導(dǎo)裝置的方法，所述方法包括A.用來(lái)自保持在第一壓力下的冷卻槽的第一冷凍劑包圍所述超導(dǎo)裝置；以及B.用來(lái)自保持在第二壓力下的防護(hù)槽的第二冷凍劑包圍所述冷卻槽；其中所述冷卻槽和所述防護(hù)槽彼此處于熱關(guān)系且所述第一壓力超過(guò)所述第二壓力。22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，還包括過(guò)冷所述第一冷凍劑。23.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，還包括將所述第二冷凍劑保持在飽和狀態(tài)。24.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，還包括過(guò)冷所述第一冷凍劑且將所述第二冷凍劑保持在飽和狀態(tài)。25.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述第一冷凍劑和所述第二冷凍劑是相同的。26.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，冷凍劑中的至少一個(gè)是液態(tài)氮。27.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，28.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，29.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，持裝置以保持所述第二壓力。30.如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，是與所述防護(hù)槽有熱關(guān)系的冷卻裝置。31.如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，是與所述防護(hù)槽有流體關(guān)系的真空裝置。32.如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，是與所述防護(hù)槽有流體關(guān)系的通風(fēng)口。33.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，持裝置工作以保持所述第二壓力。34.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，同時(shí)或分階段方式工作以保持所述第二壓力。35.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述防護(hù)槽中的至少一個(gè)流體連通的低溫存儲(chǔ)罐。36.如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，存儲(chǔ)氣體或第三冷凍劑中的至少一個(gè)。37.如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，連通。38.如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，第一壓力。39.如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，是相同的。40.如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，槽流體連通。所述第一冷凍劑和所述第二所述超導(dǎo)裝置是高溫超導(dǎo)體。所述超導(dǎo)體是電流限制器。還包括操作至少一個(gè)壓力保至少一個(gè)所述壓力保持裝置至少一個(gè)所述壓力保持裝置至少一個(gè)所述壓力保持裝置還包括使兩個(gè)或多個(gè)壓力保兩個(gè)或多個(gè)壓力保持裝置以還包括提供與所述冷卻槽或還包括在所述低溫存儲(chǔ)罐中所述氣體與所述冷卻槽流體還包括用所述氣體保持所述所述氣體和所述第一冷凍劑所述第三冷凍劑與所述防護(hù)41.如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，還包括使用所述第三冷凍劑保持所述防護(hù)槽中的液面。42.如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，所述第二冷凍劑和所述第三冷凍劑是相同的。43.—種保護(hù)電氣系統(tǒng)免受故障電流事件影響的方法，所述方法包括以下步驟A.向所述電氣系統(tǒng)提供故障電流限制器；B.在冷卻槽中至少部分地浸入所述故障電流限制器，所述冷卻槽包括具有第一壓力的第一冷凍劑；c.在防護(hù)槽中至少部分地浸入所述冷卻槽，所述防護(hù)槽包括具有第二壓力的第二冷凍劑，所述冷卻槽和所述防護(hù)槽彼此處于熱關(guān)系；以及D.將所述冷卻槽和所述防護(hù)槽保持成所述第一壓力高于所述第二壓力。44.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述電氣系統(tǒng)是電網(wǎng)且所述故障電流限制器是高溫超導(dǎo)裝置。45.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述第一冷凍劑和所述第二冷凍劑是液態(tài)氮。全文摘要用于冷卻超導(dǎo)體的多槽設(shè)備和方法包括包含第一冷凍劑的冷卻槽和包含第二冷凍劑的防護(hù)槽兩者。冷卻槽包圍超導(dǎo)體，且防護(hù)槽包圍冷卻槽。冷卻槽保持在第一壓力且是過(guò)冷的，而防護(hù)槽保持在第二壓力且是飽和的。冷卻槽和防護(hù)槽彼此處于熱關(guān)系，且第一壓力高于第二壓力。較佳的是，冷凍劑是液態(tài)氮，且超導(dǎo)體是諸如電流限制器的高溫超導(dǎo)體。在超導(dǎo)體的熱破壞之后，將第一壓力恢復(fù)到冷卻槽且將第二壓力恢復(fù)到防護(hù)槽，以使超導(dǎo)體恢復(fù)到超導(dǎo)狀態(tài)。文檔編號(hào)F25B19/00GK101400954SQ200780008222公開(kāi)日2009年4月1日申請(qǐng)日期2007年2月27日優(yōu)先權(quán)日2006年3月6日發(fā)明者R·李申請(qǐng)人:波克股份有限公司