專利名稱：超導(dǎo)性的直流電纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超導(dǎo)性的直流電纜，其具有至少兩個彼此絕緣的導(dǎo)線，為了使用該直流電纜可將其設(shè)置在一個適合于導(dǎo)引冷卻劑的低溫恒溫器中，該低溫恒溫器由至少一個金屬管構(gòu)成，該金屬管由具有絕熱性能的環(huán)繞封閉的層包圍。
背景技術(shù)：
這種電纜由WO 2008/148390A1 已知。超導(dǎo)性電纜在當(dāng)今技術(shù)中具有由包含陶瓷材料的復(fù)合材料制成的電導(dǎo)線，該陶瓷材料在足夠低的溫度下進入超導(dǎo)性狀態(tài)。在足夠的冷卻下，只要不超過特定的電流強度， 相應(yīng)構(gòu)造的導(dǎo)線的直流電阻為零。適合的陶瓷材料例如為BSCCO(鉍-鍶-鈣-銅-氧化物)作為第一代材料或ReBCO (稀土 -鋇-銅-氧化物)，尤其是TOCO (釔-鋇-銅-氧化物)作為第二代材料。用于使這類材料進入超導(dǎo)性狀態(tài)的足夠低的溫度例如在67K至90K 之間。適合的冷卻劑例如是氮、氦、氖和氫或這些物質(zhì)的混合物。直流電纜(以下簡稱為“電纜”)如開頭所述可以例如用作船上的電源電纜，或用作輸電網(wǎng)內(nèi)結(jié)點之間的連接電纜以及也可以用作不同輸電網(wǎng)之間的連接電纜。在此，輸電網(wǎng)例如可以是用于高壓直流輸電(UGii)的裝置，其可以用于連接較長的距離，例如作為海底電纜。超導(dǎo)性直流電纜相對于超導(dǎo)性交流電纜所具有的優(yōu)點是不會產(chǎn)生交流電損耗。此外，直流電纜不會被充電電流加載并且不會產(chǎn)生不期望的感應(yīng)壓降。由開頭提到的WO 2008/148390A1已知一種用于為電流負載供電的兩相電纜。該電纜設(shè)計為帶有兩個相導(dǎo)體的超導(dǎo)性電纜，這兩個相導(dǎo)體彼此共軸地并且通過內(nèi)部絕緣體相互分隔開地組合為一個單元。電纜布置在由兩個同中心的管道組成的低溫恒溫器中，在這兩個管道之間設(shè)置有真空絕緣層。通過低溫恒溫器導(dǎo)引用于產(chǎn)生相導(dǎo)體的超導(dǎo)性狀態(tài)的冷卻劑。這種電纜的冷卻存在問題，因為絕緣體對于超導(dǎo)性相導(dǎo)體的冷卻表現(xiàn)出絕熱性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，這樣構(gòu)造一種開頭所述的電纜，使得能夠以簡化的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)超導(dǎo)性導(dǎo)線的良好冷卻。該技術(shù)問題通過一種超導(dǎo)性的直流電纜解決，其具有至少兩個彼此絕緣的導(dǎo)線， 為了使用該直流電纜可將其設(shè)置在一個適合于導(dǎo)引冷卻劑的低溫恒溫器中，該低溫恒溫器由至少一個金屬管構(gòu)成，該金屬管由具有絕熱性能的環(huán)繞封閉的層包圍，按本發(fā)明，所述直流電纜具有一個由絕緣材料構(gòu)成的繩索狀載體，該載體具有至少兩個沿徑向相互對置的、 向外敞開的槽，在該槽中分別布置有所述導(dǎo)線之一，并且每個導(dǎo)線由多個超導(dǎo)性元件構(gòu)成。這種電纜構(gòu)造得簡單而緊湊。每個導(dǎo)線由多個超導(dǎo)性元件組成，這些元件位于載體的外側(cè)區(qū)域內(nèi)，因此這些元件或各導(dǎo)線被移動通過低溫恒溫器的冷卻劑直接冷卻。這些超導(dǎo)性元件的數(shù)量可以輕易改變，因此能夠以簡單的方式方法使電纜適應(yīng)于不同的電流強度，并且相應(yīng)地適應(yīng)對超導(dǎo)性材料的不同需求。可以通過不同數(shù)量的槽模塊化地改變電纜的結(jié)構(gòu)，在這些槽中分別設(shè)置有多個超導(dǎo)性元件。增加的槽數(shù)量通常是2的整數(shù)倍。通過導(dǎo)線在空間上的靠近使電纜的外部磁場最小化。電纜總體上通過低溫恒溫器熱絕緣。在優(yōu)選的實施形式中，所述槽沿載體縱向呈螺旋形地環(huán)繞該載體延伸。


在附圖中示出了本發(fā)明技術(shù)方案的實施例。在附圖中圖1示出了布置在低溫恒溫器中的按本發(fā)明的電纜；圖2示出了電纜的相對于圖1變化的實施形式；圖3和4以放大圖示出了按圖1或2的電纜的細節(jié)。
具體實施例方式在圖1和2中示出了按本發(fā)明的分別只帶有兩個導(dǎo)線的超導(dǎo)性電纜。當(dāng)然也可以具有更多的、成2的整數(shù)倍數(shù)量的導(dǎo)線。在按圖1的實施例中示出了低溫恒溫器KR，其由兩個彼此共軸布置的金屬管1和 2組成，真空絕緣層3位于金屬管1和2之間。當(dāng)然，如果確保由低溫恒溫器KR包圍的空間有效地受到保護以防止熱量從外部進入，該低溫恒溫器也可以具有其它的結(jié)構(gòu)。在低溫恒溫器KR中安置有一個作為電纜一部分的、由絕緣材料構(gòu)成的繩索狀載體4，其相對于低溫恒溫器KR的內(nèi)管2為冷卻劑的導(dǎo)引通過留出了自由空間FR。載體4的絕緣材料必須在運行狀況中使用的冷卻劑的低溫下是穩(wěn)定的。按照上述設(shè)計，相應(yīng)的溫度例如在67K至90K 之間。適合的絕緣材料例如是聚四氟乙烯。載體4在橫截面中呈圓形。但它也可以具有其它的橫截面幾何形狀，例如多邊形。 在載體4中設(shè)置有兩個向外敞開的槽5和6，這兩個槽沿徑向相互對置。兩個槽有利地呈螺旋形地圍繞載體4延伸。在載體4的槽5和6中布置有作為超導(dǎo)性電纜的相導(dǎo)體的、由超導(dǎo)性材料構(gòu)成的導(dǎo)線7和8。在圖3和4中以更詳細的圖示展示了該導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)。圍繞載體4在其整個軸向長度上優(yōu)選設(shè)置一個由絕緣材料構(gòu)成的螺旋環(huán)繞保持件9，通過該螺旋環(huán)繞保持件防止導(dǎo)線7和8掉出槽5和6。附加地也可以沿徑向在導(dǎo)線7和8上方在槽5和6內(nèi)設(shè)置由絕緣材料構(gòu)成的封閉元件10和11，必要時封閉元件也一同由螺旋環(huán)繞保持件9包圍。螺旋環(huán)繞保持件9和封閉元件10和11有利地由與載體4相同的材料構(gòu)成。載體4在圖1中作為實心繩索示出。但它也可以按照圖2設(shè)計為管道，當(dāng)電纜運行時在自由空間FR中導(dǎo)引的冷卻劑可以同樣地或附加地導(dǎo)引通過該管道。圖2中載體4 的其它結(jié)構(gòu)相應(yīng)于圖1中載體的結(jié)構(gòu)。電纜的導(dǎo)線7和8分別由多個橫截面尺寸更小的超導(dǎo)性元件組成，如圖3禾Π 4所示導(dǎo)線7和8的超導(dǎo)性元件12可以按照圖3設(shè)計為在堆垛中重疊布置的扁平條帶。 它們可以通過纏繞堆垛的帶子被松弛地保持在一起。這同樣適用于按圖4的導(dǎo)線7和8的實施形式，其中使用了由圓形線材作為超導(dǎo)性元件12組成的單元。如已經(jīng)提到的，之前的實施形式也適用于帶有多于兩個超導(dǎo)性導(dǎo)線7和8的電纜， 其中，導(dǎo)線的數(shù)量分別是2的整數(shù)倍。
權(quán)利要求
1.一種超導(dǎo)性的直流電纜，其具有至少兩個彼此絕緣的導(dǎo)線(7，8)，為了使用該直流電纜可將其設(shè)置在一個適合于導(dǎo)引冷卻劑的低溫恒溫器(KR)中，該低溫恒溫器由至少一個金屬管構(gòu)成，該金屬管由具有絕熱性能的環(huán)繞封閉的層包圍，其特征在于，-所述直流電纜具有一個由絕緣材料構(gòu)成的繩索狀載體G)，該載體(4)具有至少兩個沿徑向相互對置的、向外敞開的槽(5，6)，在該槽(5，6)中分別布置有所述導(dǎo)線(7，8)之一， 并且-每個導(dǎo)線(7，8)由多個超導(dǎo)性元件(12)構(gòu)成。
2.按權(quán)利要求1所述的電纜，其特征在于，所述超導(dǎo)性元件(1 是扁平條帶。
3.按權(quán)利要求1所述的電纜，其特征在于，所述超導(dǎo)性元件(12)是圓形線材。
4.按權(quán)利要求1至3之一所述的電纜，其特征在于，在裝有導(dǎo)線(7，8)的載體(4)周圍纏繞有由絕緣材料制成的螺旋環(huán)繞保持件(9)。
5.按權(quán)利要求1至3之一所述的電纜，其特征在于，通過沿徑向位于所述導(dǎo)線(7，8)之上的、由絕緣材料制成的封閉元件封閉所述槽(5，6)。
6.按權(quán)利要求1至5之一所述的電纜，其特征在于，所述載體(4)是一條實心的繩索。
7.按權(quán)利要求1至5之一所述的電纜，其特征在于，所述載體(4)是一條管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超導(dǎo)性的直流電纜，其具有至少兩個彼此絕緣的導(dǎo)線(7，8)，該直流電纜設(shè)置在一個適合于導(dǎo)引冷卻劑的低溫恒溫器(KR)中，該低溫恒溫器由至少一個金屬管構(gòu)成，該金屬管由具有絕熱性能的環(huán)繞封閉的層包圍。在低溫恒溫器中布置有一個由絕緣材料構(gòu)成的繩索狀載體(4)，該載體(4)具有至少兩個沿徑向相互對置的、向外敞開的槽(5，6)，在該槽(5，6)中分別布置有導(dǎo)線(7，8)之一。每個導(dǎo)線(7，8)由多個超導(dǎo)性元件構(gòu)成。
文檔編號H01B12/06GK102194549SQ20111004991
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月4日
發(fā)明者埃里克.馬贊, 馬克.施泰姆爾 申請人:尼克桑斯公司