用于制造超導(dǎo)電纜的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于制造超導(dǎo)電纜(SK)的方法，該超導(dǎo)電纜裝備有用于補(bǔ)償由溫度引起的長度變化的器件，這種長度變化在所述電纜從常溫冷卻到工作溫度和在與之相反的情況下產(chǎn)生，在這種情況下，使用具有管狀的、至少被超導(dǎo)導(dǎo)體包圍的中央支承體(1)的超導(dǎo)電纜(SK)。在支承體(1)內(nèi)將至少一條抗拉的繩索(2)布置在支承體(1)的整個(gè)長度上，首先將電纜(SK)連同繩索(2)一起在常溫下卷繞在卷軸(SP)上，然后將繩索(2)不可搖晃地固定在電纜(SK)的兩個(gè)端部上，最后使電纜(SK)從卷軸(SP)上展開。
【專利說明】用于制造超導(dǎo)電纜的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于制造超導(dǎo)電纜的方法，該電纜裝備有用于補(bǔ)償由溫度條件引 起的長度變化的器件，這種長度變化在電纜從常溫冷卻到工作溫度和相反過程中產(chǎn)生，其 中，使用具有管狀的、至少被超導(dǎo)導(dǎo)體所包圍的中央支承體的超導(dǎo)電纜，并且其中，將至少 一條抗拉的繩索布置在支承體內(nèi)的整個(gè)長度上。

【背景技術(shù)】
[0002] 這種電纜例如基于US2010/0285968A1。
[0003] 超導(dǎo)電纜具有由在足夠低的溫度下能轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)狀態(tài)的材料所組成的電導(dǎo)體。 在足夠冷卻的情況下，只要不超過指定的電流強(qiáng)度、臨界電流強(qiáng)度，這種相應(yīng)構(gòu)造的導(dǎo)體 的電直流電阻為零。適合的超導(dǎo)材料例如是以稀土（ReBCO)為基礎(chǔ)的氧化材料、尤其是 YBCO(Yttrium-Barium-Kupe;r-〇xid，氧化f乙鋇銅），或 BSCC(Wismut-Strontium-Kalzium-K uper-Oxid，鉍鍶鈣銅）。用于使這種材料進(jìn)入超導(dǎo)狀態(tài)的足夠低的溫度例如在67K和110K 之間。但是，還有必須冷卻到更低的溫度才能使其進(jìn)入超導(dǎo)狀態(tài)的超導(dǎo)材料，例如鎂化硼。 適合用于所有這些材料的冷卻劑例如是氮、氦、氖和氫或者以上材料的混合物。
[0004] 在運(yùn)行具有至少一條超導(dǎo)電纜的裝置時(shí)，將電纜根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)布置在低溫恒 溫器內(nèi)，該低溫恒溫器由至少一個(gè)熱絕緣管組成，并且適合所使用的超導(dǎo)材料的冷卻 劑導(dǎo)引通過該低溫恒溫器，有利地使用上面所述類型的冷卻劑。電纜為了達(dá)到超導(dǎo)狀 態(tài)在低溫恒溫器內(nèi)被明顯地冷卻，因此電纜由于熱收縮而變短。為了保證輸電線路 (Xjbertraguiigsstrecke)的功能性，必須做事先準(zhǔn)備，能夠這樣地通過事先準(zhǔn)備補(bǔ)償電纜的 縮短，使得這種縮短無干擾地一方面作用在低溫恒溫器或電纜上，以及另一方面作用在連 接到低溫恒溫器或電纜上的設(shè)備（Aggregate)上。
[0005] 在根據(jù)EP1720176B1所述的方法中已知一種超導(dǎo)電纜，在常溫下通過交叉形網(wǎng)絡(luò) 由抗拉的電線、例如由因鋼所組成，并且逐點(diǎn)地與電纜連接，如此變型，使得以波浪形狀延 伸。超導(dǎo)電纜以這種波浪型在由兩個(gè)相互同軸地布置的管組成的低溫恒溫器內(nèi)，在兩個(gè)管 之間安設(shè)真空絕緣裝置，通過低溫恒溫器在相應(yīng)裝置運(yùn)行時(shí)導(dǎo)引冷卻劑。在冷卻時(shí)變短的 電纜轉(zhuǎn)變?yōu)樯煺沟男螤睿辉诖水a(chǎn)生低溫恒溫器或連接的設(shè)備的機(jī)械負(fù)荷。在實(shí)際中能 夠執(zhí)行這種方法，但是需要很高的成本。
[0006] 上面所述US2010/0285968描述了一種方法，借助該方法應(yīng)該能補(bǔ)償超導(dǎo)電纜的 熱收縮。電纜具有管狀的支承體，繞著該支承體布置兩個(gè)被絕緣層分開的超導(dǎo)導(dǎo)體。在支承 體內(nèi)布置抗拉的繩索，該繩索在電纜放置后例如借助夾持件固定在兩個(gè)端部上。借助繩索， 能夠如此將電纜的端部沿軸向方向擠壓在一起，使得導(dǎo)體在該端部上借助相應(yīng)的縮短而波 浪型地延伸。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種超導(dǎo)電纜，該超導(dǎo)電纜能夠以簡單的 方式和較低的成本如此設(shè)計(jì)，使得能夠平衡與溫度有關(guān)的縱向變化。
[0008] 所述技術(shù)問題根據(jù)本發(fā)明如此解決，
[0009] -首先，將電纜和繩索一起在常溫時(shí)卷繞到卷軸上，
[0010]-然后，將繩索不可搖晃地固定在電纜的兩個(gè)端部上，并且 [0011]-最后，將電纜從卷軸上展開。
[0012] 所述方法能夠簡單地和無需較大裝配成本地運(yùn)行。只需要超導(dǎo)電纜，該電纜與其 結(jié)構(gòu)無關(guān)和尤其與其超導(dǎo)導(dǎo)體的數(shù)量無關(guān)地具有管狀的中央支承體。首先將至少一根抗拉 的繩索拉入支承體內(nèi)，該繩索不需要特別的尺寸精確度、只需長度為使得其兩端在電纜的 兩個(gè)端部上。該繩索例如能夠由鋼或抗拉的塑料組成。隨后借助傳統(tǒng)的裝置將裝備抗拉繩 索的電纜卷繞到由電纜芯和兩個(gè)在電纜芯側(cè)向限定的凸緣組成的卷軸上。繩索在此設(shè)在支 承體面向卷軸的電纜芯的內(nèi)表面上。因此，繩索不可搖晃地并且不可搖擺地固定在超導(dǎo)電 纜的兩個(gè)端部上，并且不可搖晃地固定在這兩個(gè)端部上，有利地固定在電纜的支承體上。
[0013] 最后，重新將超導(dǎo)電纜從卷軸上展開。該超導(dǎo)電纜具有大致直線的走向?？估?繩索通過展開過程直線地定向。在此，所述繩索在電纜的端部上的兩個(gè)固定點(diǎn)之間的距離 短于超導(dǎo)電纜一定的長度，該長度通過繩索到電纜的軸線或自然狀態(tài)的距離而確定。因此， 該繩索在電纜從卷軸上展開時(shí)固定住電纜的端部，從而電纜由于它相對(duì)于繩索更長的長度 而變型。這種較長的長度例如轉(zhuǎn)換成，使得電纜在它的兩個(gè)端部之間例如波浪型地延伸。
[0014] 波浪形變型的超導(dǎo)電纜能夠隨后或直接在從卷軸上展開時(shí)置入低溫恒溫器內(nèi)。但 是，還能夠在固定抗拉的繩索之前已經(jīng)將超導(dǎo)電纜布置在低溫恒溫器內(nèi)，且隨著被包圍的 電纜一起卷繞到卷軸上。在該實(shí)施方式中，繩索也可在將低溫恒溫器卷繞到卷軸上之后不 可搖晃地固定在電纜的兩個(gè)端部上。
[0015] 超導(dǎo)電纜在其從常溫冷卻到工作溫度時(shí)例如在0. 3%到0. 5%范圍內(nèi)變短。這意 味著，例如長度為600m的電纜縮短為598m或597m。各已知條件例如能夠考慮支承體的直 徑或凈寬度與抗拉的繩索到電纜軸線的可變距離。還能夠在支承體內(nèi)布置具有限定松弛度 的抗拉繩索，從而該支承體在電纜從卷軸上展開時(shí)首先借助相應(yīng)地延遲而轉(zhuǎn)變?yōu)樗闹本€ 走向。
[0016] 為了避免可能出現(xiàn)的超導(dǎo)電纜的運(yùn)動(dòng)在冷卻時(shí)被抗拉的繩索所妨礙，所述繩索適 宜地在電纜從卷軸上展開后至少在一個(gè)端部上與電纜松開。有利地在電纜從卷軸上展開后 將所述繩索從支承體中拉出。當(dāng)電纜在其端部上固定在輸電線路的設(shè)備上時(shí)，才有利地執(zhí) 行上述兩種方案。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 根據(jù)作為實(shí)施例的附圖來詳細(xì)闡述按本發(fā)明的方法。
[0018] 附圖為：
[0019] 圖1示出示意性的剖切具有管狀的中央支承體的超導(dǎo)電纜所得的截面圖。
[0020] 圖2示出具有卷起的超導(dǎo)電纜的卷軸。
[0021] 圖3示出根據(jù)圖1所示的電纜的支承體的端部。
[0022] 圖4示出在電纜從卷軸上展開后支承體的走向。
[0023] 圖5示出剖切具有設(shè)在其內(nèi)的超導(dǎo)電纜的低溫恒溫器所得截面圖。
[0024] 圖6同樣示出電纜經(jīng)過冷卻后支承體的走向。

【具體實(shí)施方式】
[0025] 圖1示意性示出超導(dǎo)電纜SK的橫截面，它具有管狀的中央支承體1。電纜SK的部 件圍繞支承體1，其中，電纜的最內(nèi)層貼靠在支承體1上。電纜SK的結(jié)構(gòu)可在寬度上限定地 變化。作為具有熱電介質(zhì)的電纜必須只是超導(dǎo)導(dǎo)體，并且作為具有冷電介質(zhì)的電纜必須具 有超導(dǎo)導(dǎo)體和圍繞該超導(dǎo)體的絕緣體（電介質(zhì)）。因此，不更詳細(xì)地討論電纜的結(jié)構(gòu)。
[0026] 支承體1由金屬，例如鋼或銅組成。在支承體1內(nèi)布置抗拉的繩索2,該繩索例如 由鋼或者抗拉的塑料組成。還能夠在支承體1內(nèi)布置兩條或者更多抗拉的繩索2。在下面 敘述中，只涉及具有一根抗拉的繩索2的情況。繩索2必須至少與電纜SK -樣長，以便繩 索2的兩個(gè)端部在電纜的兩個(gè)端部上。適宜地，繩索2長于電纜SK，從而該繩索2的兩個(gè)端 部能伸出電纜SK的兩個(gè)端部。
[0027] 為了執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法，例如在常溫下將具有在支承體1內(nèi)存在的繩索2的 電纜SK卷繞到卷軸SP上的至少一個(gè)位置內(nèi)，該卷軸由電纜芯3和兩個(gè)在電纜芯側(cè)向限定 的凸緣4和5組成。在圖2中以圓圈示出卷起的電纜SK的位置，而未更詳細(xì)地示出細(xì)節(jié)。 根據(jù)電纜SK的長度，它還能夠卷繞到卷軸SP上的兩個(gè)或更多個(gè)重疊位置上。繩索2在電 纜SK卷繞到卷軸SP上時(shí)貼靠在支承體1的內(nèi)表面上，該內(nèi)表面面朝卷軸SP的電纜芯3。 因此，繩索2具有與支承體1的直徑或凈寬度相關(guān)的、到軸線A的距離。
[0028] 當(dāng)電纜SK在其整個(gè)長度上卷繞到卷軸SP上時(shí)，則抗拉的繩索2固定地并且不可 搖晃地與電纜SK的兩個(gè)端部連接，并且不可拆除地與它們相連接，優(yōu)選與支承體1相連接。 在圖3中明確地示出了電纜端部，在此只示出了支承體1和繩索2。在兩個(gè)部件之間的連接 位置6在圖3中只是示意性地示出。根據(jù)電纜SK的"彎曲"程度（從卷軸SP中展開后所 應(yīng)該具有的彎曲程度），繩索2能夠在固定在電纜SK上的情況下在電纜的兩個(gè)端部上繃緊 地拉直，但是，也能夠以限定的松弛度布置在支承體1內(nèi)。
[0029] 當(dāng)繩索2在兩個(gè)端部上與電纜SK以及支承體1相連接時(shí)，電纜SK能夠從卷軸SP 上展開。因?yàn)槔K索2與電纜SK的軸線A或者說電纜SK的中性狀態(tài)有一定距離地設(shè)在支承 體1內(nèi)，所以繩索2在電纜SK的端部上的兩個(gè)固定點(diǎn)之間要比電纜本身更短。因此，繩索2 在電纜SK從卷軸SP上展開時(shí)將電纜SK固定在兩個(gè)端部上，從而電纜SK必須通過在兩個(gè) 固定點(diǎn)之間相應(yīng)的變形安置其在此形成的"超出長度"。在此，參見圖4所示，有利地進(jìn)行波 浪形地變形。在圖4中只通過兩條波浪形的線來表示支承體1。繩索2在圖4中表示為直 線。
[0030] 電纜SK能夠以圖4所示的形狀例如安裝入圖5示意性示出的低溫恒溫器KR中。 在根據(jù)圖5所示的實(shí)施方式中，低溫恒溫器KR由兩個(gè)相互同中心布置的管件7和9組成， 該管件由金屬、尤其鋼組成，在兩個(gè)管件之間安裝有真空絕緣體9。低溫恒溫器KR還能夠由 僅一個(gè)熱絕緣管組成。該低溫恒溫器能夠繞著波浪形的電纜SK成型。但是，也能夠?qū)⒉ɡ?形的電纜SK拉入或者插入預(yù)先制成的低溫恒溫器中。
[0031] 低溫恒溫器KR除了電纜SK外還圍住中空空間HR，通過該中空空間在相應(yīng)的裝置 運(yùn)行時(shí)可導(dǎo)引冷卻劑。在此，電纜SK縮短，因而電纜轉(zhuǎn)變?yōu)樯煺沟男螤?，如再次和圖6所示 的支承體1 一樣。
[0032] 為了電纜SK在冷卻時(shí)的運(yùn)動(dòng)通過然后同樣被冷卻的繩索2不被妨礙適宜的是，繩 索2至少在電纜SK的一個(gè)端部上事先地與電纜或其支承體1松開。繩索2有利地在電纜 SK被冷卻之前與電纜脫離。因此，在圖6中并沒有示出繩索。繩索2的兩種處理方案只在 電纜SK的兩個(gè)端部固定在輸電線路的設(shè)備上時(shí)才適宜地執(zhí)行。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明的方法還能夠以其它的實(shí)施方式執(zhí)行為，使具有設(shè)在支承體1內(nèi)的繩 索2的電纜SK首先安裝在低溫恒溫器KR中。隨后，將如此裝備的低溫恒溫器KR與圖2相 似地卷繞到卷軸上。繩索2在電纜SK或在它的支承體1上的固定和在該實(shí)施方式中對(duì)已 經(jīng)設(shè)在低溫恒溫器KR中的電纜SK的其它操作都與上述說明類似地執(zhí)行。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于制造超導(dǎo)電纜（SK)的方法，該超導(dǎo)電纜裝備有用于補(bǔ)償由溫度引起的長 度變化的器件，這種長度變化在所述電纜從常溫冷卻到工作溫度和在與之相反的情況下產(chǎn) 生，在這種情況下，使用具有管狀的、至少被超導(dǎo)導(dǎo)體包圍的中央支承體（1)的超導(dǎo)電纜 (SK)，并且在所述支承體（1)內(nèi)將至少一條抗拉的繩索（2)布置在所述支承體（1)的整個(gè) 長度上，其特征在于， -首先，將所述電纜（SK)連同繩索（2) -起在常溫下卷繞到卷軸（SP)上， -然后，將所述繩索不可搖晃地固定在所述電纜（SK)的兩個(gè)端部上，并且 -最后，將所述電纜（SK)從卷軸（SP)上展開。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將從卷軸（SP)展開的所述電纜（SK)置入 到管狀的低溫恒溫器（KR)內(nèi)，所述低溫恒溫器具有至少一個(gè)包圍用于輸送冷卻劑的中空 空間（HR)的熱絕緣管。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， -首先，將具有布置在所述支承體（1)內(nèi)的抗拉繩索（2)的電纜（SK)置入低溫恒溫器 (KR)內(nèi)，所述低溫恒溫器具有至少一個(gè)熱絕緣管， -然后，將如此裝配的低溫恒溫器（KR)卷繞到卷軸上， -接著，將所述繩索（2)不可搖晃地固定在電纜（SK)的兩個(gè)端部上，并且 -最后，將所述低溫恒溫器（KR)從所述卷軸上展開。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，在所述電纜（SK)或低溫恒溫器 (KR)從卷軸上展開后至少在所述電纜的一端將所述抗拉的繩索（2)與所述電纜松開。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，在所述電纜（SK)或低溫恒溫器 (KR)從所述卷軸上展開后將所述抗拉的繩索（2)從所述支承體（1)中拉出。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于，在所述抗拉的繩索（2)與所述電纜 (SK)松開或從所述支承體（1)中拉出之前，首先將所述電纜（SK)在其兩個(gè)端部處固定在輸 電線路的設(shè)備上。
【文檔編號(hào)】H01B13/00GK104240844SQ201410274026
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月18日
【發(fā)明者】E.馬贊, M.斯泰姆爾 申請人:尼克桑斯公司