[發(fā)明專利]三相同軸超導(dǎo)電纜本體線芯及其制備方法

在審

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• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112331406A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 龐玉春;劉治琦;徐紅春;高鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 寶勝科技創(chuàng)新股份有限公司
• 主分類號: H01B12/02
• 分類號: H01B12/02
• 代理公司: 常州佰業(yè)騰飛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32231
• 代理人: 馬曉敏

本發(fā)明屬于高溫超導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及三相同軸超導(dǎo)電纜本體線芯及其制備方法。三相同軸超導(dǎo)電纜本體線芯，從內(nèi)到外依次包括：支撐體層、第一相導(dǎo)體層、第一絕緣層、第二相導(dǎo)體層、第二絕緣層、第三相導(dǎo)體層、第三絕緣層、屏蔽層和保護層；所述第一相導(dǎo)體層、第二相導(dǎo)體層和第三相導(dǎo)體層均從內(nèi)到外依次包括：內(nèi)銅緩沖層、超導(dǎo)層和外銅緩沖層，且所述第一相導(dǎo)體層、第二相導(dǎo)體層和第三相導(dǎo)體層三者同軸設(shè)置。本發(fā)明還提供了三相同軸超導(dǎo)電纜本體線芯的制備方法。采用平衡電磁場和均流設(shè)計，同時優(yōu)化內(nèi)支撐層的管端頭電場分布，提高其短路熱穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高溫超導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及三相同軸超導(dǎo)電纜本體線芯及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，很多大中城市的電力消費密度不斷增長。超導(dǎo)電纜在解決建筑物密集城市輸配電瓶頸問題具有特殊優(yōu)勢，它具有重量輕，體積小，損耗小等優(yōu)點，目前在輸配電行業(yè)具有巨大發(fā)展?jié)摿Α３瑢?dǎo)電纜中的導(dǎo)體層采用的超導(dǎo)帶材需要在液氮條件下實現(xiàn)超導(dǎo)，由于超導(dǎo)材料本身的特性，當傳輸電流超過超導(dǎo)帶材的臨界電流時，超導(dǎo)帶材將不再電阻接近為零而可能遠大于周圍的包套材料，這時過載將會產(chǎn)生大量熱量，如果這部分熱量在短路保護啟動前不能通過液氮及時帶走，由于超導(dǎo)帶材內(nèi)部超導(dǎo)層只有幾微米厚，積聚的熱量即使時間很短也將會造成帶材不可逆的損傷，影響整個輸電線路的使用壽命甚至是導(dǎo)致超導(dǎo)輸電系統(tǒng)損壞。現(xiàn)有研究表明，輸配電中的短路故障導(dǎo)致電力事故發(fā)生的事件時有發(fā)生。

三相同軸超導(dǎo)電纜結(jié)構(gòu)較為緊湊，是將三相繞制在同一根銅骨架上，同時為了提高冷卻效率，內(nèi)支撐體采用金屬管來提供液氮冷卻通道；這種結(jié)構(gòu)與普通的單相及三相平行超導(dǎo)電纜系統(tǒng)相比，節(jié)省了外側(cè)保溫層的體積及絕緣材料用量，由于三相磁場相互抵消能夠減少整個系統(tǒng)磁滯損耗，還節(jié)約了成本。

國內(nèi)關(guān)于三相同軸超導(dǎo)電纜設(shè)計較少，對于三相同軸超導(dǎo)電纜運行過程中短路保護的設(shè)計多是在斷路保護層面的，關(guān)于三相同軸超導(dǎo)電纜的研究，不僅要解決電氣絕緣的長期穩(wěn)定問題，還要考慮減少線路損耗的問題，更重要的是如何保持線路本身的安全問題，另外關(guān)于三相同軸超導(dǎo)電纜內(nèi)支撐體端頭的放電問題也亟待解決。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中現(xiàn)有三相同軸超導(dǎo)電纜具有抵抗短路故障造成的線路損壞風險，本發(fā)明提供一種三相同軸超導(dǎo)電纜，采用平衡電磁場和均流設(shè)計，同時優(yōu)化內(nèi)支撐層的管端頭電場分布，從而彌補國內(nèi)三相同軸超導(dǎo)電纜本體線芯設(shè)計優(yōu)化方面的不足，具有實質(zhì)性設(shè)計意義。

本發(fā)明的技術(shù)方案具體是通過如下實現(xiàn)的：

本發(fā)明的目的之一在于提供一種三相同軸超導(dǎo)電纜本體線芯，其從內(nèi)到外依次包括：支撐體層、第一相導(dǎo)體層、第一絕緣層、第二相導(dǎo)體層、第二絕緣層、第三相導(dǎo)體層、第三絕緣層、屏蔽層和保護層；

所述第一相導(dǎo)體層、第二相導(dǎo)體層和第三相導(dǎo)體層均從內(nèi)到外依次包括：內(nèi)銅緩沖層、超導(dǎo)層和外銅緩沖層，且所述第一相導(dǎo)體層、第二相導(dǎo)體層和第三相導(dǎo)體層三者同軸設(shè)置。

進一步地，所述支撐體層的外側(cè)面與所述第一相導(dǎo)體層的內(nèi)銅緩沖層內(nèi)側(cè)面之間設(shè)置一層半導(dǎo)體層，所述所述第一相導(dǎo)體層的外銅緩沖層外側(cè)面與所述第一絕緣層內(nèi)側(cè)面之間設(shè)置一層半導(dǎo)體層，所述第一絕緣層外側(cè)面與所述第二相導(dǎo)體層的內(nèi)銅緩沖層內(nèi)側(cè)面之間設(shè)置有一層半導(dǎo)體層，所述第二相導(dǎo)體層的外銅緩沖層外側(cè)面與所述第二絕緣層內(nèi)側(cè)面之間設(shè)置有一層半導(dǎo)體層，所述第二絕緣層外側(cè)面與所述第三相導(dǎo)體層的內(nèi)銅緩沖層內(nèi)側(cè)面之間設(shè)置有一層半導(dǎo)體層，所述第三相導(dǎo)體層的外銅緩沖層外側(cè)面與所述第三絕緣層內(nèi)側(cè)面之間設(shè)置有一層半導(dǎo)體層，所述第三絕緣層外側(cè)面與所述屏蔽層內(nèi)側(cè)面之間設(shè)置有一層半導(dǎo)體層。

優(yōu)選地，所述支撐體層為螺紋狀的銅波紋管，所述銅波紋管壁厚為0.5mm，螺距為9mm，螺深為3mm。

優(yōu)選地，所述內(nèi)銅緩沖層和外銅緩沖層的材料為銅帶，所述銅帶寬度為25-40mm。