[發(fā)明專利]具有至少一根超導(dǎo)電纜的系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010624271.6
• 申請(qǐng)日: 2010-11-01
• 公開（公告）號(hào): CN102148074A
• 公開（公告）日: 2011-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雷納·索伊卡;馬克·施泰姆爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 尼克桑斯公司
• 主分類號(hào): H01B12/16
• 分類號(hào): H01B12/16
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 王冉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一個(gè)具有至少一根超導(dǎo)電纜和一個(gè)低溫恒溫器的系統(tǒng)。超導(dǎo)電纜至少具有一根超導(dǎo)導(dǎo)體，低溫恒溫器圍繞電纜設(shè)置，由兩根金屬管，即內(nèi)管和外管構(gòu)成，所述內(nèi)管和外管同心布置，相距一定的距離，相對(duì)于它們的縱向形成有波紋，且在它們之間布置有真空絕緣層(EP1?720?176?B1)。

背景技術(shù)

在現(xiàn)代技術(shù)中，超導(dǎo)電纜具有由復(fù)合材料制成的導(dǎo)電體，復(fù)合材料包括陶瓷材料，其在足夠低的溫度下可以轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)。如果不超過一定的電流等級(jí)，在提供了足夠的冷卻時(shí)，由此形成的導(dǎo)體的直流電阻是0。比如，YBCO(釔鋇銅氧化物)、BSCCO(鉍鍶鈣銅氧化物)就是合適的陶瓷材料。再比如，將諸如這些的材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)的足夠低的溫度在67K到110K之間。例如，氮?dú)狻⒑狻⒛蕷狻錃饣蛘咚鼈兊幕旌衔锒际呛线m的冷卻劑。

DE601?29?172?T2公開了一種具有低溫介電超導(dǎo)電纜的輸電系統(tǒng)，超導(dǎo)電纜置于由兩根管構(gòu)成的低溫恒溫器中，這兩根管同心布置，并被真空絕緣層隔開。電纜具有設(shè)于管狀支撐體上的超導(dǎo)體、圍繞該支撐體的介電層和設(shè)于該支撐體上的超導(dǎo)回路導(dǎo)體。在低溫恒溫器中留有用于通過冷卻劑的空間，該冷卻劑還可以通過管狀支撐體。由于電場(chǎng)強(qiáng)度增大，諸如這種的系統(tǒng)的交流損耗比較高，結(jié)果需要設(shè)置較厚的絕緣介電層。電纜并于是低溫恒溫器的直徑也都相應(yīng)增大。

在根據(jù)本文開頭引用的EP1?720?176B1所公開的系統(tǒng)中，帶波紋輪廓的超導(dǎo)電纜設(shè)置于低溫恒溫器中，低溫恒溫器由兩根金屬管構(gòu)成，這兩根金屬管相對(duì)于彼此同心布置并相對(duì)于它們的縱向橫向褶皺。在管間設(shè)置有真空絕緣層。電纜上的波紋輪廓由在特定點(diǎn)上與其連接的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成。這個(gè)例子的目的是為了補(bǔ)償電纜遇冷時(shí)的收縮。在這個(gè)系統(tǒng)中，由于低溫恒溫器不僅包圍電纜，而且包圍冷卻劑通過的空穴，因此具有DE601?29?172T2中的系統(tǒng)同樣的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是對(duì)上面描述的系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，從而在一方面使得降低交流損耗成為可能，在另一方面使得降低介電層的電場(chǎng)強(qiáng)度成為可能。

在本發(fā)明中通過以下方法實(shí)現(xiàn)了上述目的：

-電纜具有中心管形支撐體，用于通過冷卻劑并支撐超導(dǎo)電纜。

-電纜的周圍包圍有由絕緣材料構(gòu)成的緩沖層，該緩沖層用于保護(hù)電纜免受機(jī)械損害，并且，

-低溫恒溫器的內(nèi)管至少以密封方式置于緩沖層上。

在本系統(tǒng)中，低溫恒溫器的內(nèi)導(dǎo)體置于超導(dǎo)電纜上并插入緩沖層，在內(nèi)導(dǎo)體和超導(dǎo)電纜之間沒有任何實(shí)質(zhì)性的自由空間。因此，至少低溫恒溫器在徑向上的尺寸可以減小。通過將內(nèi)導(dǎo)體上的波紋槽(wave?trough)擠入緩沖層，上述尺寸被進(jìn)一步減小。因此，冷卻劑實(shí)際上只在中心管形支撐體內(nèi)流動(dòng)，從而使得超導(dǎo)導(dǎo)體直接被冷卻。相比于在低溫恒溫器中設(shè)置圍繞電纜的空腔以供冷卻劑通過的情況，這種做法使得導(dǎo)體的溫度能夠以相當(dāng)好的方式被監(jiān)測(cè)。電纜的交流損耗、以及介電層的電場(chǎng)強(qiáng)度都同樣被降低，也就使得介電層的厚度減低成為可能。總之，因此得到的系統(tǒng)具有更好的電力特性和更小的外部尺寸。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，由低溫恒溫器的內(nèi)管和超導(dǎo)電纜構(gòu)成的單元緊密連接，并且以大約0.3％的額外長(zhǎng)度布置在低溫恒溫器的外管內(nèi)。由于波紋內(nèi)管是高度柔性的，并且具有機(jī)械強(qiáng)度，因此這可通過將上述單元變形成波紋狀來(lái)實(shí)現(xiàn)。這使得可以通過一種簡(jiǎn)單的方式來(lái)補(bǔ)償電纜冷卻時(shí)的收縮。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的實(shí)施例可由下面的附圖圖解說(shuō)明：

圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)的橫截面圖。

圖2是圖1所示系統(tǒng)的部分縱剖面圖。

圖3是由圖2的系統(tǒng)改進(jìn)的一個(gè)實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

至少一根超導(dǎo)電纜設(shè)置于低溫恒溫器中，并被緩沖層包圍，低溫恒溫器的內(nèi)管置于該緩沖層上。也可以在低溫恒溫器內(nèi)容納超過一根超導(dǎo)電纜，比如三根，這些電纜共同被緩沖層包圍。作為所有實(shí)施方式的代表，下文將描述具有一根超導(dǎo)電纜的系統(tǒng)。

圖2和圖3僅僅概略地顯示了超導(dǎo)電纜，緩沖層和圍繞緩沖層的低溫恒溫器的內(nèi)管將更詳細(xì)地描述。

1代表一根優(yōu)選地由銅構(gòu)成的管，這根管可以是平滑管形式，雖然它也可以沿著它的縱向形成有橫向波紋，從而提高其柔性。一方面，管1用作超導(dǎo)電纜SK的管狀支撐體，超導(dǎo)電纜SK由圍繞管1設(shè)置的超導(dǎo)導(dǎo)體2、圍繞超導(dǎo)導(dǎo)體2的介電層3、布置在介電層上并由超導(dǎo)材料制成的屏蔽結(jié)構(gòu)4構(gòu)成。另一方面，管1用于供將電纜SK、電纜的導(dǎo)體2和電纜的屏蔽結(jié)構(gòu)4轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)的冷卻劑通過。