[發(fā)明專利]超導電纜

有效

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• 申請日: 2012-11-26
• 公開（公告）號: CN103177815A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發(fā)明（設計）人: 張鉉萬;李秀吉;金榮雄;柳喆揮
• 申請（專利權）人: LS電線有限公司
• 主分類號: H01B12/06
• 分類號: H01B12/06;H01B12/16
• 代理公司: 隆天國際知識產(chǎn)權代理有限公司 72003
• 代理人: 付永莉;馮志云

技術領域

本發(fā)明涉及一種超導電纜，更具體地涉及這樣一種超導電纜，其中具有每一相的超導體以三層的方式同軸地設置以構造為芯，并且外低溫恒溫部以導電性高的鋁管構造以用作中性線。

背景技術

與普通的標準傳導電纜相比，超導電纜通過使用超導線作為導體可傳輸大量的電能。

例如，韓國專利No.10-2011-0091929公開了一種超導電纜，其可以是具有單個芯的單相超導電纜，也可以是其中每個電相均不同的多個芯被結合成單體的多相超導電纜或者相似物，并且多相超導電纜具體地包括具有三個芯的三相（A-B-C相或R-S-T相）超導電纜。

圖1是示出了一般的三相超導電纜的示意性剖視圖。

參考圖1，在低溫恒溫部10中構造多個相（即A相、B相和C相）的三個芯20設置在三相超導電纜2處。另外，用于將超導體保持在極低溫度狀態(tài)下的流體在低溫恒溫部10與三個芯20之間的空間20a中流動。三個芯20被盤繞而形成單個整體的軸或普通軸。具有這種一體的或公共的軸形狀的芯20通常稱為“同軸”電纜（在本說明書中，稱為“三芯一體電纜”（在一個低溫恒溫部中有三個同軸電纜芯））。

在三芯一體超導電纜2中，按照從內(nèi)側到外側的徑向順序，低溫恒溫部10包括：內(nèi)低溫恒溫部11，由金屬管制成；隔熱層12，由多層隔熱材料制成；以及外低溫恒溫部13，通過間隔件15保持真空部10a。

另外，按照從內(nèi)側到外側的徑向順序，每個相的超導電纜芯20包括：繞線模（former）21，具有實心的形狀或在其中形成冷卻劑通道的中空的形狀；超導傳導層22；絕緣層23和超導保護層24。

如上所述，三芯一體超導電纜2應具有用于具有每一相的三個芯20中的每一個的超導傳導層22和超導保護層24。由于超導線占據(jù)超導電纜的生產(chǎn)成本的90%，如果三芯一體超導電纜2的超導傳導層22和超導保護層24由超導線制成，則需要大量的超導線，這降低了產(chǎn)品的競爭力。另外，由于具有每一相的三個芯20都布置成剖視圖中的三角形模式，所以整個電纜的直徑很大，這增加了安裝超導電纜的建造成本。

另外，三芯一體超導電纜是在終端連接盒中從超導保護層24短路，所以在平時充當中性線的作用。此外，三芯一體超導電纜應構造成當電力系統(tǒng)中發(fā)生故障（如接地短路或相短路）時、在斷路或類似操作之前的短時間內(nèi)使故障電流流向超導保護層24。然而，當由于薄膜線制成較小的截面面積而產(chǎn)生故障電流時，超導保護層24可不承受突然的電流增加。因此，進一步設置銅傳導層以與超導保護層一起用作中性線。如上所述，由于銅導體中性線應圍繞具有三相的芯20中的每一個進行絞合，所以三芯一體超導電纜的結構復雜、制造工藝復雜且生產(chǎn)成本較高。

同時，韓國專利No.10-2008-0000671公開了一種電纜（AC電纜），其也稱為“三軸電纜”，其中除了具有每一相的芯被共同絞合的三芯一體超導電纜之外，具有每一相的超導體被設置為同軸地疊置。在本說明書中，超導電纜稱為“三軸電纜”。

在韓國專利No.10-2008-0000671中公開的三軸超導電纜被構造成使得具有含不同相的超導傳導層（電能傳輸層）的單個芯被設置成沿徑向從最內(nèi)部的繞線模到外部，這些超導傳導層與插設在它們之間的絕緣層以三層的方式同軸地疊置。該電纜可減小芯的直徑，因此整個電纜的直徑與三芯一體超導電纜相比稍微減小。然而，由于由普通的傳導金屬制成的中性線（中性層）應被絞合在芯的外絕緣層的外周上，從而應付零相電流（小于幾百安培）和在通常的時間由三相不平衡電流產(chǎn)生的故障電流，所以三軸電纜的結構和制造過程也很復雜，并且需要很高的生產(chǎn)成本。

尤其是，在中性線設置在芯的外部的情況下，因零相電流經(jīng)過中性線而使中性線產(chǎn)生熱量，用于冷卻熱量的冷卻裝置的容量有所增加，這也增加了整個系統(tǒng)的成本。另外，如果幾十千安的故障電流流入電纜，則故障電流會在中性線處產(chǎn)生電磁力，該電磁力會損壞絕緣體，因此降低超導電纜的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有的超導電纜的問題，并且提供超導電纜和三軸超導電纜，其中具有每一相的超導體同軸地疊置以構造成芯，并且外低溫恒溫部以導電性高的鋁管構造以用作故障電流經(jīng)過電路的中性線，而無需在芯的外周上形成中性線，從而使得超導電纜因直徑小且結構簡單而能夠以低生產(chǎn)成本制造，并且電纜的可靠性也通過防止中性線處產(chǎn)生的電磁力導致絕緣體過熱或損壞而得到提高。