專利名稱：電力電纜線路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及進(jìn)行直流送電的電力電纜線路。特別是涉及可引出向線路上具有的在運(yùn)轉(zhuǎn)中利用的各種電力機(jī)器供給的分支電力的電力電纜線路。
背景技術(shù)：
以前，在電力供給中不僅進(jìn)行交流送電，也進(jìn)行直流送電。直流送電中不存在交流送電中產(chǎn)生的問題，例如，電介質(zhì)損耗、趨膚效應(yīng)所引起的導(dǎo)體損耗這樣的交流損耗，或在短路等事故時(shí)流動(dòng)的大電流等問題，可進(jìn)行大容量的送電。直流送電有單極送電(モノポ一ル送電)、雙極送電(バイポ一ル送電)兩種方式。
在單極送電中，如圖11(A)所示，成為往路線路的電力電纜100g和成為歸路線路的電力電纜100r經(jīng)直流交流變換器102、103由導(dǎo)線104、105連接而構(gòu)成閉合回路。這些變換器102、103上連接有交流電源101、利用送電電力的負(fù)載這樣的交流系統(tǒng)。在雙極送電中，如圖11(B)所示，并列具有成為正極線路的電力電纜100p、成為負(fù)極線路的電力電纜100m和成為中性線的電力電纜100n，這些電纜100p、100m、100p經(jīng)直流交流變換器102p、102m、103p、103m由導(dǎo)線104p、104m、104n、105p、105m、105n連接而構(gòu)成閉合回路。這些變換器102p、102m、103p、103m上連接有交流電源101、負(fù)載這樣的交流系統(tǒng)。
這樣的直流送電中利用的電力電纜一般為固體電纜、OF電纜等油浸紙電纜。還有，除了上述常規(guī)電導(dǎo)電纜以外，還提出了直流送電用的超導(dǎo)電纜(例如專利文獻(xiàn)1)。
另一方面，為了運(yùn)轉(zhuǎn)電力電纜線路，利用了各種傳感器、監(jiān)視裝置等電力機(jī)器。還有，在超導(dǎo)電纜中，除了這些之外，還利用了輔助冷凍機(jī)、輔助泵、輔助真空泵等機(jī)器。
專利文獻(xiàn)1特開2003-249130號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容發(fā)明打算解決的課題作為驅(qū)動(dòng)上述電力機(jī)器的電源，為能安全且容易地提供起見，導(dǎo)入與電力電纜中輸送的電力獨(dú)立的系統(tǒng)，或者在洞道、窨井等各處另外配置電池、發(fā)電機(jī)等，來利用這些獨(dú)立電源?？墒?，在由于事故等而喪失了上述獨(dú)立電源的電力的場(chǎng)合，如果是不能監(jiān)視等的狀態(tài)，就不能穩(wěn)定進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，這是存在的問題。特別是在超導(dǎo)電纜線路的場(chǎng)合，失去超導(dǎo)狀態(tài)的維持中利用的冷媒的冷卻所必要的機(jī)器的電源的話，就可能導(dǎo)致送電停止的事態(tài)。為避免這些事態(tài)，就要尋求別的對(duì)策。
因而，本發(fā)明的目的在于提供特別是可在直流送電中簡(jiǎn)單地引出分支電力的電力電纜線路。
用于解決課題的方案本發(fā)明是在進(jìn)行直流送電的電纜線路中，在電纜中重疊分支電力用的交流成分，與直流電力同時(shí)輸送交流成分，從而達(dá)成上述目的。即，本發(fā)明的電力電纜線路，其特征在于具有進(jìn)行直流送配電的電力電纜；在上述電力電纜中重疊交流成分的交流重疊部；以及從上述電纜中取出由重疊了的交流成分感應(yīng)的電力的分支電源部。
在交流送電線路中可利用電力電纜的送電電力來驅(qū)動(dòng)上述電力機(jī)器。具體而言，可以列舉利用感應(yīng)耦合來取出分支電力的情況?？墒牵谥绷魉碗娭胁豢赡墚a(chǎn)生感應(yīng)電流，因而不能利用該方法。對(duì)此，本發(fā)明是在直流送電中也與交流送電同樣，為通過感應(yīng)耦合來取出分支電力，與直流電力一起輸送分支電力所必要的交流成分。并且，用分支電源部取出由交流成分感應(yīng)的電力，將其用作線路的運(yùn)轉(zhuǎn)中利用的各種電力機(jī)器的電源。根據(jù)該構(gòu)成，本發(fā)明線路不需要另外導(dǎo)入系統(tǒng)，或者在各處設(shè)置電池、發(fā)電機(jī)等獨(dú)立的電源，能避免來自獨(dú)立電源的電力喪失所引起的問題，能穩(wěn)定進(jìn)行直流送配電。
作為本發(fā)明的線路中具有的電力電纜，常規(guī)電導(dǎo)電纜、超導(dǎo)電纜都能利用。作為常規(guī)電導(dǎo)電纜，可以列舉油浸紙固體電纜、GF電纜、OF電纜這樣的油浸紙電纜。也可以利用公知的常規(guī)電導(dǎo)電纜。固體電纜的優(yōu)點(diǎn)在于構(gòu)造簡(jiǎn)單，適合長距離，不需要加油設(shè)備。OF電纜的優(yōu)點(diǎn)在于沒有固體電纜中出現(xiàn)的脫油現(xiàn)象，電特性特別出色。GF電纜的優(yōu)點(diǎn)在于沒有OF電纜那樣的過渡油壓?jiǎn)栴}。作為這些常規(guī)電導(dǎo)電纜的代表性的構(gòu)成，具備具有導(dǎo)體和在導(dǎo)體的外周上配置的電絕緣層的電纜芯核，在該電纜芯核的外周上配置了金屬外皮等?？梢岳镁哂幸粋€(gè)這樣的電纜芯核的單芯電纜，也可以利用具有多個(gè)芯核的多心電纜。
上述常規(guī)電導(dǎo)電纜也是可以的，不過，超導(dǎo)電纜比常規(guī)電導(dǎo)電纜電阻低，能獲取更大的送電電力，因而是更優(yōu)選的。超導(dǎo)電纜，代表性的可以列舉具有在絕熱管內(nèi)收納單芯或多心的電纜芯核，由管內(nèi)填充的液體氮等冷媒來冷卻的構(gòu)造的東西。還有，超導(dǎo)電纜有低溫絕緣型的東西和常溫絕緣型的東西，例如，在低溫絕緣型的場(chǎng)合，上述電纜芯核可以列舉從中心起按順序具有成形器、第一超導(dǎo)層、電絕緣層、第二超導(dǎo)層的構(gòu)成。在具有第一及第二超導(dǎo)層的芯核的場(chǎng)合，例如，第一超導(dǎo)層可以用作有往路電流流動(dòng)的層，第二超導(dǎo)層可以用作有歸路電流流動(dòng)的層。也可以是沒有第二超導(dǎo)層的電纜芯核。即，該芯核只具有一層超導(dǎo)層。在沒有第二超導(dǎo)層的電纜芯核中，具有作為對(duì)地電位的接地用屏蔽層。在沒有第二超導(dǎo)層的芯核的場(chǎng)合，利用多個(gè)芯核，例如，某芯核的超導(dǎo)層可以用作有往路電流流動(dòng)的層，別的芯核的超導(dǎo)層可以用作有歸路電流流動(dòng)的層。在常溫絕緣型的場(chǎng)合，上述電纜芯核可以列舉從中心起按順序具有成形器、第一超導(dǎo)層、絕熱管、電絕緣層、屏蔽層的構(gòu)成。在這樣的芯核的場(chǎng)合，與上述沒有第二超導(dǎo)層的芯核同樣，利用多個(gè)芯核，例如，某芯核的超導(dǎo)層可以用作有往路電流流動(dòng)的層，別的芯核的超導(dǎo)層可以用作有歸路電流流動(dòng)的層。絕熱管一般利用在內(nèi)管和外管之間具有真空層的雙重管構(gòu)造的東西。超導(dǎo)電纜也與常規(guī)電導(dǎo)電纜同樣，可以利用具有一個(gè)上述電纜芯核的單芯電纜，也可以利用具有多個(gè)芯核的多心電纜。
本發(fā)明的線路可以是單極送電，也可以是雙極送電，在單極送電的場(chǎng)合，構(gòu)筑往路線路及歸路線路，在雙極送電的場(chǎng)合，構(gòu)筑正極線路、負(fù)極線路、中性線。在利用超導(dǎo)電纜來構(gòu)筑本發(fā)明的線路的場(chǎng)合，可以利用單芯電纜，也可以利用多心電纜。表1表示利用了超導(dǎo)電纜的具體的線路例。在利用超導(dǎo)電纜進(jìn)行單極送電、雙極送電的場(chǎng)合，如表1所示，利用具有夾介電絕緣層而同軸狀地具有第一超導(dǎo)層、第二超導(dǎo)層的電纜芯核的電纜的話，就能以最小限度的芯核數(shù)來構(gòu)筑線路。例如，單極送電可以利用具有表1所示的一芯電纜芯核的單芯電纜?；蛘?，作為具有表1所示的多個(gè)芯核的多心電纜，可以按每個(gè)芯核來構(gòu)筑線路，用一條電纜來構(gòu)筑多個(gè)線路，也可以用一個(gè)芯核來構(gòu)筑線路，把剩余芯核用作預(yù)備線。還有，在雙極送電中，可以利用二條各按一芯而具有表1所示的電纜芯核的單芯電纜，不過，利用表1所示的具有兩芯芯核的多心電纜的話，更能減少電纜條數(shù)。也可以利用具有三芯芯核的三芯電纜，把一芯作為預(yù)備線。
表1
在利用沒有第二超導(dǎo)層的電纜芯核來構(gòu)筑單極送電線路的場(chǎng)合，可以利用二個(gè)芯核，把一方芯核的第一超導(dǎo)層作為往路線路，把另一方芯核的第一超導(dǎo)層作為歸路線路。此時(shí)，可以是分別在不同絕熱管中收納二個(gè)芯核的單芯電纜，也可以是在同一絕熱管中收納二個(gè)芯核的多心電纜。還有，在利用沒有第二超導(dǎo)層的電纜芯核來構(gòu)筑雙極送電線路的場(chǎng)合，可以利用三個(gè)芯核，把一個(gè)芯核的第一超導(dǎo)層作為正極線路，把另一芯核的第一超導(dǎo)層作為負(fù)極線路，把剩余芯核的第一超導(dǎo)層作為中性線。此時(shí)，可以是分別在不同絕熱管中收納三個(gè)芯核的單芯電纜，也可以是在同一絕熱管中收納三個(gè)芯核的多心電纜。另外，沒有第二超導(dǎo)層的芯核具有作為對(duì)地電位的接地用屏蔽層。
在上述各線路中交流的重疊，在采用具有第二超導(dǎo)層的電纜芯核的場(chǎng)合，可以在第一超導(dǎo)層中進(jìn)行，也可以在第二超導(dǎo)層中進(jìn)行。在采用沒有第二超導(dǎo)層的電纜芯核的場(chǎng)合，則在第一超導(dǎo)層中重疊交流。
在利用常規(guī)電導(dǎo)電纜的場(chǎng)合，通常沒有充當(dāng)?shù)诙瑢?dǎo)層的導(dǎo)電層。對(duì)此，可以設(shè)置充當(dāng)?shù)诙瑢?dǎo)層的層，具體是在電絕緣層的外周上用銅等導(dǎo)電性材料對(duì)導(dǎo)體同軸狀地設(shè)置電極層，也可以與沒有第二導(dǎo)電層的超導(dǎo)電纜的場(chǎng)合同樣，分為具有有歸路電流流動(dòng)的導(dǎo)體的電纜(芯核)和具有有往路電流流動(dòng)的導(dǎo)體的電纜(芯核)。在前者的場(chǎng)合，交流的重疊可以在導(dǎo)體中進(jìn)行，也可以在電極層中進(jìn)行。在后者的場(chǎng)合，交流的重疊是在導(dǎo)體中進(jìn)行。
單極送電的更具體的線路構(gòu)成是把成為往路的電力電纜(或電纜芯核，以下與該段落中相同)和成為歸路的電力電纜經(jīng)交流/直流變換器、直流/交流變換器用導(dǎo)線連接而作為閉合回路。在成為往路的電纜的一端側(cè)連接交流電源，在其另一端側(cè)連接負(fù)載，把成為歸路的電纜的一端側(cè)接地。根據(jù)該構(gòu)成，負(fù)載能利用從交流電源以直流輸送的電力。雙極送電的更具體的線路構(gòu)成是把成為正極線路的電力電纜、成為負(fù)極線路的電力電纜、成為中性線的電力電纜并列地經(jīng)交流/直流變換器、直流/交流變換器用導(dǎo)線連接而作為閉合回路。在成為正極線路的電纜的一端側(cè)連接交流電源，在其另一端側(cè)連接負(fù)載。還有，在成為負(fù)極線路的電纜的一端側(cè)連接交流電源，在其另一端側(cè)連接負(fù)載。把成為中性線的電纜的一端側(cè)預(yù)先接地。根據(jù)該構(gòu)成，負(fù)載能利用從交流電源以直流輸送的電力。
并且，在本發(fā)明中，具有在上述線路中重疊交流成分的交流重疊部和取出由該交流成分感應(yīng)的電力的分支電源部。作為交流重疊部的配置部位，例如，可以列舉在線路上施加直流電流的部位，具體是連接有交流電源的交流/直流變換器的近旁。還有，要重疊的交流電力取為驅(qū)動(dòng)電力機(jī)器所必要的希望的電力量，不得損害直流送電而進(jìn)行過多重疊。即，重疊的交流電力取為相對(duì)于向負(fù)載輸送的直流電流為充分小的東西。交流的重疊，在超導(dǎo)電纜的場(chǎng)合，可以列舉在設(shè)置在第一超導(dǎo)層、第二超導(dǎo)層的，在常規(guī)電導(dǎo)電纜的場(chǎng)合，可以列舉在設(shè)置在導(dǎo)體、電絕緣層的外周上的電極部進(jìn)行。作為交流重疊部的具體的構(gòu)成，例如可以列舉具有與交流電源連接，可把交流成分變?yōu)橄Ｍ拇笮〉淖儔翰?變壓器部)的構(gòu)成。該構(gòu)成可以通過變壓部按希望的電力進(jìn)行調(diào)整。此外，作為交流重疊部，可以列舉具有通過感應(yīng)耦合來重疊交流成分的構(gòu)成的東西。具體而言，可以利用具有在電力電纜中具有的電纜芯核(或連接芯核們的導(dǎo)線)的外周上配置的磁性體和與交流電源連接而有交流電流流動(dòng)并且卷繞在該磁性體上的繞組的構(gòu)成。該構(gòu)成靠來自交流電源的電流在繞組中流動(dòng)而向磁性體施加磁場(chǎng)，按照磁場(chǎng)和磁性體的導(dǎo)磁率而在電纜芯核(或經(jīng)導(dǎo)線而在芯核)中使電流流動(dòng)，與具有上述變壓部的構(gòu)成相比，在進(jìn)行大電流的直流送電的場(chǎng)合有利。磁性體特別優(yōu)選的是由具有高導(dǎo)磁率的強(qiáng)磁性體構(gòu)成的東西，例如，鐵氧體磁心。還有，磁性體優(yōu)選的是為了容易配置在電纜芯核、導(dǎo)線的外周上而組合多個(gè)分割片按環(huán)狀來構(gòu)成的東西。繞組由具有導(dǎo)電性的材料來形成?？梢岳霉母袘?yīng)耦合器。
作為分支電源部，取為利用感應(yīng)耦合的構(gòu)成的話，就能簡(jiǎn)單地取出分支電力，因而是優(yōu)選的。具體可以列舉具有在后述的分離部位、第二超導(dǎo)層中歸路電流不流動(dòng)的部分等的外周上配置的磁性體和卷繞在該磁性體的外周上并且與各種電力機(jī)器連接而有交流電流流動(dòng)的繞組的構(gòu)成。該構(gòu)成是通過在電力電纜中重疊的交流成分向磁性體施加磁場(chǎng)，按照該磁場(chǎng)和磁性體的導(dǎo)磁率使交流電流在繞組中流動(dòng)，使對(duì)各種電力機(jī)器的電力供給成為可能。磁性體特別優(yōu)選的是由具有高導(dǎo)磁率的強(qiáng)磁性體構(gòu)成的東西，例如，鐵氧體磁心。還有，磁性體優(yōu)選的是為了容易配置在電力電纜的外周上而組合多個(gè)分割片按環(huán)狀來構(gòu)成的東西。繞組由具有導(dǎo)電性的材料來形成。
作為直流用電力電纜，在利用與有往路電流流動(dòng)的層(以下稱為往路層)同軸狀地具有有歸路電流流動(dòng)的層(以下稱為歸路層)的電纜的場(chǎng)合，在歸路層中有與往路電流逆向的電流流動(dòng)，所以由該歸路電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)抵消了由往路電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，使得向電纜外部的泄漏磁場(chǎng)大致為零。例如，在同軸狀地具有第一超導(dǎo)層和第二超導(dǎo)層的超導(dǎo)電纜中，在把第一超導(dǎo)層用作往路層，把第二超導(dǎo)層用作歸路層的場(chǎng)合，第二超導(dǎo)層作為屏蔽起作用。因而，在具有歸路層的部分不能通過感應(yīng)耦合來取出電力。因此，在同軸狀地具有往路層和歸路層的電纜中優(yōu)選的是上述分支電源部設(shè)置在往路層和歸路層不為同軸狀的分離部位。作為設(shè)置分離部位的部分，可以列舉連接電纜們的中間連接部、連接電纜和外部機(jī)器的終端連接部。電力電纜線路中的上述連接部，通常是構(gòu)成電纜的屏蔽層(歸路層)、電絕緣層等各層被剝開一段而進(jìn)行連接處理，從而形成了往路層外側(cè)不被歸路層包覆的部位，即往路層和歸路層非同軸狀地配置的分離部位。在該分離部位，往路層中流動(dòng)的電流所引起的磁場(chǎng)和歸路層中流動(dòng)的電流所引起的磁場(chǎng)不會(huì)相互抵消，因而可以利用這些磁場(chǎng)中的任意一個(gè)磁場(chǎng)，通過感應(yīng)耦合從連接部分支、取出電力。
在按兩芯采用同軸狀地具有第一超導(dǎo)層和第二超導(dǎo)層的電纜芯核，把各芯核的第一超導(dǎo)層作為正負(fù)極線路，把兩芯核的第二超導(dǎo)層作為中性線進(jìn)行雙極送電的場(chǎng)合，在兩芯核的第二超導(dǎo)層中看上去直流電流不流動(dòng)。因此，有時(shí)在第一超導(dǎo)層和第二超導(dǎo)層同軸狀地配置的部位也能設(shè)置分支電源部。
在利用沒有第二超導(dǎo)層的超導(dǎo)電纜的場(chǎng)合，可以在該電纜的任意部位設(shè)置分支電源部。
還有，在常規(guī)電導(dǎo)電纜中，在利用具有成為歸路層的電極層的電纜的場(chǎng)合，與上述同樣，可以在中間連接部、終端連接部設(shè)置分支電源部。在按兩芯采用同軸狀地具有導(dǎo)體和電極層的電纜芯核，把各芯核的導(dǎo)體作為正負(fù)極線路，把兩芯核的電極層作為中性線進(jìn)行雙極送電的場(chǎng)合，也與上述同樣，有時(shí)在導(dǎo)體和電極層同軸狀地配置的部位也能設(shè)置分支電源部。在利用沒有成為歸路層的電極層的常規(guī)電導(dǎo)電纜的場(chǎng)合，可以在該電纜的任意部位設(shè)置分支電源部。
特別是，作為超導(dǎo)電纜的中間連接部的代表性的構(gòu)成，可以列舉以下構(gòu)成。在這里，舉例說明具有第二超導(dǎo)層的超導(dǎo)電纜。使要連接的二個(gè)電纜中具有的芯核們各自對(duì)上，部分地剝下各芯核的第二超導(dǎo)層而使電絕緣層及第一超導(dǎo)層露出，連接露出了的第一超導(dǎo)層們，在該連接部位的周圍形成絕緣被覆部。在電纜芯核中電絕緣層上設(shè)置的第二超導(dǎo)層由對(duì)上了的芯核們或鄰接的芯核們來連接。用冷媒槽包圍該絕緣被覆部及第二超導(dǎo)層連接部，將其浸漬在冷媒中。并且，用真空槽包覆冷媒槽周圍，在冷媒槽和真空槽之間形成真空而形成中間連接部。
作為超導(dǎo)電纜的終端連接部的代表性的構(gòu)成，可以列舉以下構(gòu)成。具有用真空槽包覆冷媒槽而成的終端連接箱，把沿著水平方向的超導(dǎo)電纜的端部側(cè)向冷媒槽內(nèi)導(dǎo)入，把沿著垂直方向的導(dǎo)線棒的一端向冷媒槽內(nèi)導(dǎo)入并且把另一端向真空槽外引出，把導(dǎo)線棒的一端和超導(dǎo)電纜的端部側(cè)在冷媒槽內(nèi)直接或間連接而成的構(gòu)成。導(dǎo)線棒例如可以利用包含由銅、鋁等構(gòu)成的導(dǎo)體部和包覆導(dǎo)體部的外側(cè)的FRP等絕緣套管而成的東西。
上述超導(dǎo)電纜的中間連接部、終端連接部，在多心電纜的場(chǎng)合，可以按每個(gè)芯核來分支冷媒槽、真空槽。例如，在具有三芯芯核的超導(dǎo)電纜的場(chǎng)合，可以考慮只分支冷媒槽，而真空槽則一攬子收納三芯的構(gòu)成。即構(gòu)成為，在連接部收納多個(gè)芯核，在冷媒槽中設(shè)置按每個(gè)芯核分支而收納分離部位的冷媒分支部，真空槽則一攬子包覆全冷媒分支部。此時(shí)，分支電源部在冷媒分支部的分離部位形成。
此外，在多心超導(dǎo)電纜的場(chǎng)合，可以分支冷媒槽和真空槽兩方。即，即構(gòu)成為，在連接部收納多個(gè)芯核，在冷媒槽中設(shè)置按每個(gè)芯核分支而收納分離部位的冷媒分支部，真空槽則一攬子包覆全冷媒分支部。此時(shí)，分支電源部在真空分支部的分離部位形成。
另一方面，在并列多個(gè)具有第二超導(dǎo)層的單芯超導(dǎo)電纜而成的線路的場(chǎng)合，優(yōu)選的是并列各單芯電纜各自形成的個(gè)別連接部，從聯(lián)結(jié)該并列的個(gè)別連接部們而成的連接部進(jìn)行分支電力的引出。即，連接部具有多個(gè)單芯超導(dǎo)電纜各自形成的個(gè)別連接部和在鄰接的個(gè)別連接部們之間使各電纜的第二超導(dǎo)層互相短路的短路部。該短路部成為第一超導(dǎo)層和第二超導(dǎo)層未同軸狀地配置的分離部位。此時(shí)，分支電源部可以設(shè)置于該短路部。
如上所述，在利用超導(dǎo)電纜作為電力電纜的場(chǎng)合，分支電源部可以設(shè)置在冷媒槽內(nèi)、冷媒槽外側(cè)真空槽內(nèi)側(cè)、真空槽外側(cè)中的至少一處。此時(shí)，通常，在具有第二超導(dǎo)層的超導(dǎo)電纜芯核中剝離了第二超導(dǎo)層的部位有電絕緣層存而直徑大，而在從芯核分離，只由第二超導(dǎo)層組成的部位，直徑變小。因此，優(yōu)選的是在只由該第二超導(dǎo)層組成的部位設(shè)置分支電源部。根據(jù)以上情況，在利用了具有第二超導(dǎo)層的超導(dǎo)電纜的線路的場(chǎng)合，總結(jié)設(shè)置分支電源部的分離部位的具體例的話，可以列舉連接部中的以下部位。
(1)芯核中第一超導(dǎo)層不被第二超導(dǎo)層包覆的部位(2)在具有多個(gè)芯核的場(chǎng)合，在連接各芯核的第一超導(dǎo)層的連接部位的近旁，在連接第一超導(dǎo)層的狀態(tài)下使不同的芯核(例如正極芯核和負(fù)極芯核)的第二超導(dǎo)層們短路的短路部(3)使一對(duì)芯核對(duì)上而連接第一超導(dǎo)層，在該連接部位并列而連接兩芯核的第二超導(dǎo)層們的連接部位這樣的分支電源部，在單極送電線路的場(chǎng)合，可以只設(shè)置在往路線路中，也可以只設(shè)置在歸路線路中，也可以設(shè)置在往路線路及歸路線路兩方中。在雙極送電線路的場(chǎng)合，可以設(shè)置在正極線路、負(fù)極線路、中性線中的至少一個(gè)線路中，例如，可以只設(shè)置在正極線路中，也可以設(shè)置在正極線路和負(fù)極線路中，也可以設(shè)置在正極線路、負(fù)極線路及中性線所有線路中。
設(shè)置上述分支電源部，就能由電纜中重疊的交流的磁場(chǎng)生成感應(yīng)電流，把該電流經(jīng)分支電源部上安裝的另外的導(dǎo)線向連接部的外部引出。該導(dǎo)線，在分支電源部配置在冷媒槽內(nèi)的場(chǎng)合，通過冷媒槽和真空槽，在分支電源部配置在冷媒槽外側(cè)真空槽內(nèi)側(cè)的場(chǎng)合，通過真空槽，分別被引出到連接部的外部。此時(shí)，優(yōu)選的是冷媒槽或真空槽中的導(dǎo)線的貫通部位由不透氣密封件等進(jìn)行密封。
上述分支電源部與電力電纜的運(yùn)轉(zhuǎn)中利用的各種電力機(jī)器經(jīng)導(dǎo)線而連接，向電力機(jī)器供給由分支電源部取出了的電力。作為電力機(jī)器，可以列舉各種傳感器、監(jiān)視裝置，以及在超導(dǎo)電纜的場(chǎng)合，輔助冷凍機(jī)、輔助泵、輔助真空泵等。
由上述分支電源部提取交流成分，重疊了的交流成分就幾乎不會(huì)向負(fù)載原樣傳送，不過，也可以是設(shè)置濾波器來確實(shí)降低該交流成分流向負(fù)載的構(gòu)成。這樣的濾波器配置在利用所輸送的直流電力的負(fù)載的近旁。作為這樣的配置部位，例如可以列舉變換直流電流而成的交流電流在線路中施加的部位的近旁，具體是由直流/交流變換器變換為交流之后的負(fù)載側(cè)。也可以在直流/交流變換器中內(nèi)置濾波器。該濾波器可以采用使重疊的交流成分衰減，使直流電流通過的構(gòu)成的東西。
發(fā)明效果具有上述構(gòu)成的本發(fā)明的電力電纜線路具有一邊進(jìn)行直流送電一邊重疊交流成分，從而能向線路的運(yùn)轉(zhuǎn)中利用的各種電力機(jī)器簡(jiǎn)單地進(jìn)行電力供給這樣出色的效果。特別是，在利用超導(dǎo)電纜作為電力電纜的場(chǎng)合，與常規(guī)電導(dǎo)電纜相比，能進(jìn)行大容量的直流送電，因而是優(yōu)選的。


圖1是本發(fā)明的電力電纜線路的概略構(gòu)成圖，(A)表示單極送電線路，(B)表示雙極送電線路。
圖2是本發(fā)明線路中具有的交流重疊部的概略構(gòu)成圖，(A)是具有變壓部的構(gòu)成，(B)是具有感應(yīng)耦合部的構(gòu)成。
圖3是三芯一攬子型的超導(dǎo)電纜的斷面圖。
圖4是在三芯超導(dǎo)電纜的中間連接部具有分支電源部的概略構(gòu)成的示意圖，表示在同一冷媒槽及真空槽中收納了三芯的芯核，具有把構(gòu)筑不同線路的芯核的第二超導(dǎo)層們連接起來的短路部的構(gòu)成。
圖5表示在圖4所示的三芯超導(dǎo)電纜的中間連接部具有連接短路部的短路連接部的構(gòu)成。
圖6是在三芯超導(dǎo)電纜的中間連接部具有分支電源部的概略構(gòu)成的示意圖，表示在同一冷媒槽及真空槽中收納了三芯的芯核，具有把構(gòu)筑相同線路的芯核的第二超導(dǎo)層們連接起來的聯(lián)結(jié)部的構(gòu)成。
圖7是在三芯超導(dǎo)電纜的中間連接部具有分支電源部的概略構(gòu)成的示意圖，表示按每個(gè)芯核來分支冷媒槽，具有一攬子包覆冷媒槽的分支部位的真空槽的構(gòu)成。
圖8是在三芯超導(dǎo)電纜的中間連接部具有分支電源部的概略構(gòu)成的示意圖，表示按每個(gè)芯核來分支、具有冷媒槽及真空槽的構(gòu)成。
圖9是在單芯超導(dǎo)電纜的中間連接部具有分支電源部的概略構(gòu)成的示意圖。
圖10是在常規(guī)電導(dǎo)電纜的中間連接部具有分支電源部的概略構(gòu)成的示意圖，(A)表示在連接線的外周上具有分支電源部的例子，(B)表示在連接盒的接合部的外周上具有分支電源部的例子。
圖11(A)是單極送電線路的概略構(gòu)成圖，(B)是雙極送電線路的概略構(gòu)成圖。
符號(hào)說明1g、1r、1p、1m、1n 電力電纜2、2A、2B 交流重疊部2a 強(qiáng)磁性體2b 繞組3 分支電源部10a、10b 交流電源11 交流/直流變換器11p 第一交流/直流變換器11m 第二交流/直流變換器12 直流/交流變換器12p 第一直流/交流變換器12m 第二直流/交流變換器13、13p、13m、13n、14、14p、14m、14n 導(dǎo)線15 成形器20 第一超導(dǎo)層30 電絕緣層
40 第二超導(dǎo)層50 保護(hù)層31 絕緣被覆部41 短路部41a 短路連接部42 聯(lián)結(jié)部60 常規(guī)電導(dǎo)電纜61 外皮62 連接盒63 連接線64 接合部100 超導(dǎo)電纜110 電纜芯核120 絕熱管121 波紋內(nèi)管122 波紋外管123 空間124 防腐層200 中間連接部210 冷媒槽211 冷媒分支部212 冷媒聯(lián)結(jié)部220 真空槽221 真空分支部222 真空聯(lián)結(jié)部250 個(gè)別連接部300 單芯超導(dǎo)電纜具體實(shí)施方式
以下說明本發(fā)明的實(shí)施方式。首先敘述本發(fā)明線路的全體構(gòu)成。
(線路的全體構(gòu)成)圖1是本發(fā)明電力電纜線路的概略構(gòu)成圖，(A)表示單極送電線路，(B)表示雙極送電線路。以下，圖中相同符號(hào)表示相同物。本發(fā)明線路具有進(jìn)行直流送配電的電力電纜(1g、1r、1p、1m、1n)、在該電纜中重疊交流成分的交流重疊部2和從同電纜中取出由重疊了的交流成分感應(yīng)的電力的分支電源部3。以下，分為單極送電線路、雙極送電線路來說明。
<單極送電線路>
在本發(fā)明中單極送電線路如圖1(A)所示，具有成為往路線路的電力電纜1g和成為歸路線路的電力電纜1r，兩電纜1g、1r經(jīng)交流/直流變換器11、直流/交流變換器12由導(dǎo)線13、14連接而構(gòu)成閉合回路。成為往路的電纜1g的一端側(cè)與交流電源10a連接，其另一端側(cè)與負(fù)載連接。交流/直流變換器11，把交流電源10a的交流變換為直流，直流/交流變換器12把送來的直流變換為交流。還有，把成為歸路的電纜1r的一端接地。根據(jù)該構(gòu)成，從交流電源10a經(jīng)交流/直流變換器11被送到往路的直流電力經(jīng)直流/交流變換器12被供給到負(fù)載。本發(fā)明線路在這樣的單極送電線路中具有在電力電纜1g、1r中重疊交流成分的交流重疊部2。在本例中，在導(dǎo)線13中在交流/直流變換器11的近旁配置了交流重疊部2。在圖1所示的例子中，在導(dǎo)線13中在交流/直流變換器11的歸路線路側(cè)配置了交流重疊部2，不過，除了導(dǎo)線13的交流/直流變換器11的往路線路側(cè)以外，也可以在負(fù)載側(cè)(導(dǎo)線14上)，具體是在圖1的虛線四角A部分配置。
交流重疊部2與交流電源10b連接，用于在電力電纜1g、1r中重疊希望的大小的交流成分。詳細(xì)的構(gòu)成后述。并且，本發(fā)明線路為了引出電纜1g、1r中重疊了的交流成分，在電纜1g、1r中具有分支電源部3。本例中采用的分支電源部3是通過感應(yīng)耦合來取出交流成分的構(gòu)成。詳細(xì)的構(gòu)成后述。
根據(jù)上述構(gòu)成，本發(fā)明線路用于進(jìn)行直流送配電，并且能簡(jiǎn)單地取出電力電纜中重疊了的交流成分。因此，能向線路的運(yùn)轉(zhuǎn)中利用的各種電力機(jī)器供給取出了的電力，不需要另外設(shè)置獨(dú)立的電源。另外，取出了的電力向電力機(jī)器的供給是由導(dǎo)線等連接分支電源部和電力機(jī)器來進(jìn)行的。
在本例中，在往路線路及歸路線路雙方中設(shè)置了分支電源部，不過，也可以在任意一方中設(shè)置。還有，在只在往路線路中設(shè)置分支電源部的場(chǎng)合，為了更確實(shí)地降低向負(fù)載傳送重疊了的交流成分，可以配置使交流成分衰減，只使直流成分通過的濾波器。這樣的濾波器可以配置在由直流/交流變換器12變換為交流后的負(fù)載側(cè)，具體在圖1(A)中虛線圓B部分，也可以內(nèi)置于直流/交流變換器12中。
另外，要利用的電力電纜可以利用一條具有第一及第二超導(dǎo)層(或電極層)的單芯電纜，也可以利用把具有第一及第二超導(dǎo)層(或電極層)的電纜芯核按兩芯以上捻合而成的多芯電纜。在利用多芯電纜的場(chǎng)合，送電中不使用的芯核可以作為預(yù)備線。還有，送電中使用的芯核利用一個(gè)芯核中具有的第一超導(dǎo)層、第二超導(dǎo)層來構(gòu)筑線路?；蛘撸部梢岳枚l不具有第二超導(dǎo)層(或電極層)的單芯電纜，也可以利用把不具有第二超導(dǎo)層(或電極層)的電纜芯核按兩芯以上捻合而成的多芯電纜。在利用多芯電纜的場(chǎng)合，具有相同數(shù)量的往路線路用的芯核數(shù)和歸路線路用的芯核數(shù)。還有，在利用多芯電纜的場(chǎng)合，可以把送電中不使用的芯核作為預(yù)備線。送電中使用的芯核利用某芯核的第一超導(dǎo)層和別的芯核的第一超導(dǎo)層來構(gòu)筑線路。另外，在不具有第二超導(dǎo)層(或電極層)的電纜(芯核)的場(chǎng)合，為了施加電壓，具有作為對(duì)地電位的接地用屏蔽層。
<雙極送電線路>
在本發(fā)明中雙極送電線路如圖1(B)所示，并列具有成為正極線路的電力電纜1p、成為負(fù)極線路的電力電纜1m和成為中性線的電力電纜1n，經(jīng)第一交流/直流變換器11p、第一直流/交流變換器12p由導(dǎo)線13p、13n、14p、14n連接電纜1p、1n，經(jīng)第二交流/直流變換器11m、第二直流/交流變換器12m由導(dǎo)線13m、13n、14m、14n連接電纜1m、1n而構(gòu)成閉合回路。成為正極線路的電纜1p的一端側(cè)與交流電源10a連接，其另一端側(cè)與負(fù)載連接。第一交流/直流變換器11p、第二交流/直流變換器11m把交流電源10a的交流變換為直流，第一直流/交流變換器12p、第二直流/交流變換器12m把送來的直流變換為交流。還有，把成為中性線的電纜1n的一端(在本例中是負(fù)載側(cè))接地。根據(jù)該構(gòu)成，從交流電源10a經(jīng)交流/直流變換器11p、11m被送到電纜1p、1m的直流電力經(jīng)直流/交流變換器12p、12m被供給到負(fù)載。本發(fā)明線路在這樣的雙極送電線路中，為了在電力電纜1p、1n中重疊交流成分，具有交流重疊部2。在本例中，在導(dǎo)線13p中在第一交流/直流變換器11p的近旁配置了交流重疊部2。在圖1所示的例子中，在導(dǎo)線13p中在第一交流/直流變換器11p的中性線側(cè)配置了交流重疊部2，不過，除了在第一交流/直流變換器11p的正極線路側(cè)、第二交流/直流變換器11m的中性線側(cè)、第二交流/直流變換器11m的負(fù)極線路側(cè)、電纜1n的交流電源10a側(cè)以外，也可以在負(fù)載側(cè)(導(dǎo)線14p、14n、14m上)，具體是圖1的虛線四角A部分配置。
交流重疊部2與交流電源10b連接，在電力電纜1p、1n中重疊恰當(dāng)大小的交流成分。交流重疊部2的詳細(xì)構(gòu)成后述。并且，本發(fā)明線路為了引出電纜1p、1n中重疊了的交流成分，在電纜1p、1n中具有分支電源部3。本例中采用的分支電源部3是通過感應(yīng)耦合來取出交流成分的構(gòu)成，詳細(xì)構(gòu)成后述。
根據(jù)上述構(gòu)成，本發(fā)明線路，與單極送電線路相同，用于進(jìn)行直流送配電，并且能簡(jiǎn)單地取出交流成分。因此，能向線路的運(yùn)轉(zhuǎn)中利用的各種電力機(jī)器供給取出了的電力。另外，取出了的電力向電力機(jī)器的供給是由導(dǎo)線等連接分支電源部和電力機(jī)器來進(jìn)行的。
在本例中，在正極線路和中性線中設(shè)置了分支電源部，不過，只要在正極線路、負(fù)極線路、中性線的至少一個(gè)中設(shè)置即可，例如，可以只在正極線路中設(shè)置，也可以在正極線路和負(fù)極線路雙方中設(shè)置，也可以在三線路中都設(shè)置。在負(fù)極線路中設(shè)置分支電源部的場(chǎng)合，在導(dǎo)線13m中配置交流重疊部。在只在中性線中設(shè)置分支電源部的場(chǎng)合，交流重疊部可以設(shè)置在導(dǎo)線13p、13m、13n的任意一個(gè)中。還有，在只在正極線路，或只在負(fù)極線路中設(shè)置分支電源部的場(chǎng)合，為了更確實(shí)地降低向負(fù)載傳送重疊了的交流成分，可以配置使交流成分衰減，只使直流成分通過的濾波器。這樣的濾波器可以配置在由第一直流/交流變換器12p變換為交流后的負(fù)載側(cè)，由第二直流/交流變換器12m變換為交流后的負(fù)載側(cè)，具體在圖1(B)中虛線圓B部分，也可以內(nèi)置于第二直流/交流變換器12p、12m中。再有，在本例中，中性線的接地只是單端側(cè)，不過，也可以兩端側(cè)接地。
另外，要利用的電力電纜可以利用一條具有第一及第二超導(dǎo)層(或電極層)的單芯電纜，也可以利用把具有第一及第二超導(dǎo)層(或電極層)的電纜芯核按兩芯捻合而成的兩芯電纜。還有，也可以利用具有三芯以上的多芯電纜，可以具有送電中不使用的芯核作為預(yù)備線。送電中使用的芯核利用二個(gè)芯核中具有的第一超導(dǎo)層、第二超導(dǎo)層來構(gòu)筑線路?；蛘撸部梢岳萌龡l不具有第二超導(dǎo)層(或電極層)的單芯電纜，也可以利用把不具有第二超導(dǎo)層(或電極層)的電纜芯核按三芯捻合而成的多芯電纜。在利用三條以上的單芯電纜，或三芯以上的多心電纜的場(chǎng)合，可以把送電中不使用的芯核作為預(yù)備線。送電中使用的芯核利用某芯核的第一超導(dǎo)層、別的芯核的第一超導(dǎo)層和其他芯核的第一超導(dǎo)層來構(gòu)筑線路。另外，在不具有第二超導(dǎo)層(或電極層)的電纜(芯核)的場(chǎng)合，為了施加電壓，具有作為對(duì)地電位的接地用屏蔽層。
(交流重疊部)圖2是本發(fā)明線路中具有的交流重疊部的概略構(gòu)成圖，(A)是具有變壓部的構(gòu)成，(B)是具有感應(yīng)耦合部的構(gòu)成。圖2(A)所示的交流重疊部2A與交流電源10b連接，具有對(duì)交流電力進(jìn)行變壓的變壓部。變壓部使來自交流電源10b的電力按恰當(dāng)?shù)拇笮∽兓趯?dǎo)線13中重疊交流成分。根據(jù)該構(gòu)成，在電力電纜(參照?qǐng)D1)中經(jīng)導(dǎo)線13而使交流成分流動(dòng)，并且通過交流/直流變換器11而使直流成分流動(dòng)。
圖2(B)所示的交流重疊部2B具有配置在導(dǎo)線13的外周的強(qiáng)磁性體2a和螺旋狀地卷繞在強(qiáng)磁性體2a的外周上并且與交流電源10b連接而使交流電力流動(dòng)的繞組2b。在本例中，作為強(qiáng)磁性體2a，利用了由鐵氧體磁心組成的東西，并且是為容易配置在導(dǎo)線13的外周上而把一對(duì)半圓弧形片組合成圓環(huán)狀的東西。繞組2b采用了由導(dǎo)電性材料組成的東西。該交流重疊部2B使交流電流從交流電源10流向繞組2b，從而向強(qiáng)磁性體2a施加磁場(chǎng)，交流電流按照磁場(chǎng)和強(qiáng)磁性體2a的導(dǎo)磁率在導(dǎo)線13中流動(dòng)。根據(jù)該構(gòu)成，在電力電纜(參照?qǐng)D1)中，經(jīng)導(dǎo)線13使交流成分流動(dòng)，并且通過交流/直流變換器11使直流成分流動(dòng)。該感應(yīng)耦合所構(gòu)成的交流重疊部特別優(yōu)選的是在線路中利用可進(jìn)行大容量的直流送電的超導(dǎo)電纜的場(chǎng)合。另外，由交流重疊部重疊的電力取為輸送的直流電力以下，以不損害直流送配電。
(分支電源部)本發(fā)明線路中利用的電力電纜可以利用常規(guī)電導(dǎo)電纜、超導(dǎo)電纜中的任意一種。在這里，特別說明利用了超導(dǎo)電纜的場(chǎng)合的分支電源部的構(gòu)成以及分支電源部的配置狀態(tài)。
<超導(dǎo)電纜>
首先，在分支電源部的說明之前，說明線路中用的超導(dǎo)電纜的構(gòu)成。圖3是三芯一攬子型的超導(dǎo)電纜的斷面圖。該電纜100是低溫絕緣型的電纜，是在絕熱管120內(nèi)收納了三芯的電纜芯核110的構(gòu)成。各芯核110從中心按順序具有成形器15、第一超導(dǎo)層20、電絕緣層30、第二超導(dǎo)層40、保護(hù)層50。在該各層中，使用了超導(dǎo)線材作為第一超導(dǎo)層20和第二超導(dǎo)層40。在這樣的超導(dǎo)電纜中把一個(gè)芯核的第一超導(dǎo)層作為正極線路，把其他芯核的第一超導(dǎo)層作為負(fù)極線路，這二個(gè)芯核的第二超導(dǎo)層作為中性線就能進(jìn)行雙極送電。另外，剩余芯核可以用作預(yù)備線。還有，把各芯核的第一超導(dǎo)層作為往路線路，把該芯核的第二超導(dǎo)層作為歸路線路就能進(jìn)行單極送電。
《成形器》可以利用捻合金屬線而成的中實(shí)的東西、使用金屬管的中空的東西作為成形器15。作為中實(shí)的成形器的一個(gè)例子，可以列舉捻合多條銅線而成的東西。在使用中空的成形器的場(chǎng)合，可以利用其內(nèi)部作為冷媒的流路。
《第一超導(dǎo)層》第一超導(dǎo)層20優(yōu)選的是用銀外皮被覆多條氧化物高溫超導(dǎo)絲而成的帶狀線材。在這里采用了Bi2223系帶狀線材。在成形器上面卷繞多層該帶狀線材卷而形成第一超導(dǎo)層20。
《電絕緣層》在第一超導(dǎo)層20上面形成電絕緣層30。該電絕緣層30，例如，可以采用疊合牛皮紙和聚丙烯等樹脂薄膜而成的東西(住友電氣工業(yè)株式會(huì)社制PPLP注冊(cè)商標(biāo))等，將其卷繞在第一超導(dǎo)層20的外周上而構(gòu)成。
《第二超導(dǎo)層》在本例中利用的超導(dǎo)電纜中，在電絕緣層30的外側(cè)，與第一超導(dǎo)層20同軸狀地設(shè)置第二超導(dǎo)層40。第二超導(dǎo)層40是卷繞與設(shè)置在電絕緣層30的外側(cè)的第一超導(dǎo)層20所用的東西相同的超導(dǎo)線材而形成的。該第二超導(dǎo)層40在單極送電的場(chǎng)合用作歸路線路，在雙極送電的場(chǎng)合用作中性線。
《保護(hù)層》在第二超導(dǎo)層40上面再形成保護(hù)層50。該保護(hù)層50用于機(jī)械地保護(hù)比第二超導(dǎo)層40靠?jī)?nèi)側(cè)的構(gòu)造，是在第二超導(dǎo)層40上面卷繞牛皮紙和布帶而形成的。
《絕熱管》絕熱管120是具有不銹鋼制的波紋內(nèi)管121和同波紋外管122的雙重管構(gòu)造。通常，在波紋內(nèi)管121和波紋外管122之間形成空間，該空間被抽真空。在被抽真空的空間內(nèi)配置了超隔離(ス一パ一インシユレ一シヨン)(商品名)，進(jìn)行輻射熱的反射。在波紋內(nèi)管121內(nèi)，在由內(nèi)管121的內(nèi)周面和電纜芯核110的外周面包圍的空間123中填充了液體氮等冷媒，由該冷媒來冷卻第一超導(dǎo)層20、第二超導(dǎo)層40而維持超導(dǎo)狀態(tài)。還有，在把液體氮作為冷媒的場(chǎng)合，也兼電絕緣。并且，波紋外管122上面形成了多氯乙烯等所制成的防腐層124。
基于圖4來說明在上述超導(dǎo)電纜的中間連接部作為線路的運(yùn)轉(zhuǎn)中利用的各種電力機(jī)器的電源的引出分支電力的分支電源部的構(gòu)成。
圖4是表示超導(dǎo)電纜的中間連接部的概略構(gòu)成的示意圖。該圖中為便于說明，只表示了2個(gè)芯核，而實(shí)際上有3個(gè)芯核存在。在圖4的電纜芯核110中粗實(shí)線表示各芯核的第一超導(dǎo)層，虛線表示第二超導(dǎo)層。還有并列表示粗實(shí)線和虛線的部位，該部位實(shí)際上是在第一超導(dǎo)層外側(cè)經(jīng)電絕緣層而同軸狀地配置了第二超導(dǎo)層的部位。這幾點(diǎn)對(duì)后述的圖5以后的各圖所示的連接部也同樣。
圖4所示的中間連接部200是使一對(duì)超導(dǎo)電纜的端部對(duì)上，使構(gòu)成各電纜的3條芯核110各自對(duì)上、連接而成的構(gòu)成。為構(gòu)成該連接部200，把各芯核110的端部們配置成對(duì)上的狀態(tài)，預(yù)先把第一超導(dǎo)層20、電絕緣層、第二超導(dǎo)層40的端部分別剝開一段而使其露出。并且，連接對(duì)上了的各芯核110的第一超導(dǎo)層20們而形成導(dǎo)體連接部。要對(duì)上的芯核110作為各超導(dǎo)電纜中具有的3個(gè)芯核中的構(gòu)筑相同線路的芯核。例如，使在一方超導(dǎo)電纜中作為正極線路被利用的芯核和在另一方超導(dǎo)電纜中作為正極線路被利用的芯核對(duì)上。在該導(dǎo)體連接部的外側(cè)，卷繞絕緣紙等而形成絕緣被覆部31。
在第二超導(dǎo)層40的端部，構(gòu)筑不同的線路的芯核的第二超導(dǎo)層40們由短路部41短路。即，夾著絕緣被覆部31而在右側(cè)和左側(cè)分別由短路部41連接不同的線路的芯核的第二超導(dǎo)層40們而形成閉合回路。該短路部41使用撓性出色的編織材的話，就容易連接第二超導(dǎo)層40們，連接作業(yè)性出色。
該各芯核110的端部、絕緣被覆部31、短路部41收納在冷媒槽210中。在冷媒槽210內(nèi)有液體氮等冷媒流通，把連接部所用的超導(dǎo)線材冷卻至極低溫，維持在超導(dǎo)狀態(tài)。在該冷媒槽210的外側(cè)，配置了真空槽220來絕熱。
在這樣的中間連接部200中，在絕緣被覆部31和超導(dǎo)層40的端部之間，露出了電絕緣層，存在第二超導(dǎo)層40未被包覆的部位。把這些部位作為分離部位，在分離部位的外周上設(shè)置分支電源部3。在該場(chǎng)合，交流重疊部在第一超導(dǎo)層20中重疊交流成分。
在本例中，利用了通過感應(yīng)耦合而取出交流電力的東西作為分支電源部3。具體是具有配置在分離部位的外周上的強(qiáng)磁性體和螺旋狀地卷繞在該強(qiáng)磁性體的外周上的繞組(未圖示)的構(gòu)成。圖4表示從外周側(cè)沿著直徑方向看到圓環(huán)狀的強(qiáng)磁性體的狀態(tài)。在本例中，作為強(qiáng)磁性體，利用了由鐵氧體磁心組成的東西，并且是為容易配置在分支部位的外周上而把一對(duì)半圓弧形片組合成圓環(huán)狀的東西。繞組采用了由導(dǎo)電性材料組成的東西。還有，在本例中，分支電源部3配置成浸漬在冷媒中的狀態(tài)。并且，利用在分離部位的第一超導(dǎo)層20中流動(dòng)的交流電流所引起的磁場(chǎng)使分支電源部3的繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)未圖示的導(dǎo)線而引出該感應(yīng)電流。導(dǎo)線通過冷媒槽210、真空槽220被引出到連接部的外部。此時(shí)，冷媒槽210、真空槽220的各通過部位由不透氣密封件來密封。
上述導(dǎo)線的端部與超導(dǎo)電纜的運(yùn)轉(zhuǎn)所需的各種電力機(jī)器，例如傳感器、監(jiān)視裝置以及輔助冷凍機(jī)、輔助泵等機(jī)器連接。根據(jù)該構(gòu)成，這些電力機(jī)器可以利用由分支電源部引出了的交流電力來驅(qū)動(dòng)。
另外，在圖4中，把除去第二超導(dǎo)層40而露出了電絕緣層的部位作為分離部位，在該分離部位配置了分支電源部3，不過，作為其他分離部位，例如，也可以利用第二超導(dǎo)層40的短路部41自身。該短路部41是把第二超導(dǎo)層40從第一超導(dǎo)層20分離而非同軸狀地配置了的部位，因而在兩層20、40中流動(dòng)的電流所引起的磁場(chǎng)不會(huì)互相抵消，可以由分支電源部3引出電力。在該場(chǎng)合，交流重疊部會(huì)在第二超導(dǎo)層40(歸路導(dǎo)體或中性線)中重疊交流成分。還有，在圖4中在能作為分離部位來利用的多個(gè)部位配置了分支電源部，不過，可以選擇其中任意一個(gè)部位來設(shè)置分支電源部。這對(duì)于圖5以后也同樣。
還有，在本例中，敘述了具有第二超導(dǎo)層的超導(dǎo)電纜，不過，也可以利用不具有第二超導(dǎo)層的超導(dǎo)電纜(但具有作為接地電位的接地用屏蔽層)。例如，在雙極送電中，可以把一個(gè)芯核的第一超導(dǎo)層作為正極線路，把另一芯核的第一超導(dǎo)層作為負(fù)極線路，把剩余芯核的第一超導(dǎo)層作為中性線，在其中至少一個(gè)芯核的第一超導(dǎo)層中重疊交流成分。此時(shí)，可以在芯核的任意部位設(shè)置分支電源部。同樣，在單極送電中，可以把一個(gè)芯核的第一超導(dǎo)層作為往路線路，把另一芯核的第一超導(dǎo)層作為歸路線路，把剩余芯核作為預(yù)備線，在作為往路、歸路來利用的芯核的至少一方芯核的第一超導(dǎo)層中重疊交流成分。這對(duì)于圖5以后也同樣。
在上述例1中，表示了具有把構(gòu)筑不同的線路的芯核的第二超導(dǎo)層們連接起來的短路部41的構(gòu)成?？梢栽偃鐖D5所示，連接這些短路部41，在該短路連接部41a中配置分支電源部3。該短路連接部41a與短路部41同樣，從第一超導(dǎo)層20分離而非同軸狀地被配置，因而在該連接部41a配置分支電源部3，就能由連接部41a中流動(dòng)的交流電流的磁場(chǎng)通過感應(yīng)而分支、取出電力。對(duì)于圖6以后表示的實(shí)施例也可以設(shè)置這樣的短路連接部41a。
在上述例1中，表示了具有把構(gòu)筑不同的線路的芯核的第二超導(dǎo)層們連接起來的短路部41的構(gòu)成。在本例中，基于圖6來說明不具有該短路部，而是在把構(gòu)筑相同線路的芯核的第二超導(dǎo)層們與第一超導(dǎo)層并列連接起來的中間連接部具有分支電源部的情況。
圖6所示的連接部也是，在一對(duì)超導(dǎo)電纜的端部剝掉各層而形成導(dǎo)體連接部、絕緣被覆部31，由冷媒槽210及真空槽220一攬子包覆該各芯核110的連接部位，這與例1相同。例1和本例的不同點(diǎn)在于，不是把構(gòu)筑不同的線路的芯核110的第二超導(dǎo)層40們短路，而是由聯(lián)結(jié)部42連接構(gòu)筑相同的線路的芯核110的第二超導(dǎo)層40們，在該聯(lián)結(jié)部42設(shè)置了分支電源部3。另外，分支電源部3的構(gòu)成與例1相同，該分支電源部3浸漬在冷媒中這一點(diǎn)也與例1相同。
本例所示的聯(lián)結(jié)部42未與第一超導(dǎo)層20同軸狀地配置第二超導(dǎo)層40，所以在該聯(lián)結(jié)部42配置了分支電源部3，從而能由聯(lián)結(jié)部42中流動(dòng)的交流電流的磁場(chǎng)通過感應(yīng)而分支、取出電力。
其次，基于圖7來說明在具有按每個(gè)芯核來分支的冷媒槽和對(duì)這些冷媒槽的分支部位進(jìn)行一攬子包覆的真空槽的中間連接部具有分支電源部的情況。
在例1～例3所示的超導(dǎo)電纜的中間連接部，按每個(gè)芯核110來分支而形成了連接構(gòu)造，三個(gè)連接部位收納在同一冷媒槽中。相比之下，在本例所示的中間連接部，冷媒槽210自身也按每個(gè)芯核110來分支，這一點(diǎn)不同。即，在各芯核110的端部，與例1同樣，形成導(dǎo)體連接部和絕緣被覆部31，在構(gòu)筑不同的線路的芯核間由短路部41來短路第二超導(dǎo)層40。還有，在短路部41和絕緣被覆部31之間，形成了非同軸狀地配置第一超導(dǎo)層20和第二超導(dǎo)層40的分離部位。另一方面，冷媒槽210按每個(gè)芯核來分支而形成了冷媒分支部211，在各冷媒分支部211中分別收納上述絕緣被覆部31及分離部位。該冷媒分支部211采用能在其大致中間進(jìn)行左右2分割的部件來形成。并且，在本例中，與例1同樣，在一個(gè)真空槽220中收納上述冷媒槽210。即，真空槽220不分支，利用了能一攬子收納冷媒槽210的冷媒分支部211的圓筒狀的容器。
在圖7所示的連接部中分支電源部3設(shè)置在上述分離部位的外周上。分支電源部3的構(gòu)成與上述例1相同。該分支電源部3可以設(shè)置在冷媒分支部211內(nèi)部的分離部位，也可以在冷媒分支部211的外側(cè)設(shè)置在真空槽220的內(nèi)側(cè)的分離部位。在后者的場(chǎng)合，連接到分支電源部3的導(dǎo)線不需要貫通冷媒槽210，只需貫通真空槽220即可。還有，分支電源部3可以配置在短路部41的外周上，或者如例3所示，不設(shè)置短路部而設(shè)置聯(lián)結(jié)部，配置在該聯(lián)結(jié)部的外周上。在這樣的分離部位設(shè)置分支電源部3，就能從連接部取出分支電力。
其次，基于圖8來說明在不僅是冷媒槽而且真空槽也按每個(gè)芯核分支了的中間連接部具有分支電源部的情況。
在上述例4中，采用了在冷媒槽210中形成冷媒分支部211，而真空槽220不分支的構(gòu)成，不過，在本例中是真空槽220也按每個(gè)芯核110分支了的構(gòu)成。即，為能個(gè)別地包覆冷媒槽210的冷媒分支部211，真空槽220形成了按每個(gè)冷媒分支部211分支了的真空分支部221。該真空分支部221，與冷媒分支部211同樣，采用能在其大致中間進(jìn)行左右2分割的部件來形成。另外，除了真空槽220也按每個(gè)芯核110分支了這一點(diǎn)以外，中間連接部的構(gòu)成與上述例3相同，在各冷媒分支部211內(nèi)分別收納了絕緣被覆部31及分離部位。
在圖8所示的中間連接部的場(chǎng)合，除了冷媒分支部211內(nèi)的分離部位、在冷媒分支部211的外側(cè)真空分支部221的內(nèi)側(cè)的分離部位以外，也可以考慮在真空分支部221的外側(cè)的分離部位設(shè)置分支電源部3。在真空分支部211的外側(cè)的分離部位具有分支電源部3的場(chǎng)合，連接到分支電源部3的導(dǎo)線不需要貫通冷媒槽210、真空槽220。還有，分支電源部3可以配置在短路部41的外周上，或者如例3所示，不設(shè)置短路部而設(shè)置聯(lián)結(jié)部，配置在該聯(lián)結(jié)部的外周上。在這樣的分離部位設(shè)置分支電源部3，就能與例1～3同樣，從連接部取出分支電力。
在上述例1～5中，說明了在多心超導(dǎo)電纜的中間連接部具有分支電源部來取出分支電力的構(gòu)成。在本例中，基于圖9來說明從單芯超導(dǎo)電纜的中間連接部引出分支電力的構(gòu)成。單芯超導(dǎo)電纜是上述3心超導(dǎo)電纜中的芯核為1芯的構(gòu)成。具有一條(不具有第二超導(dǎo)層的場(chǎng)合為二條)這樣的單芯超導(dǎo)電纜就能構(gòu)筑單極送電線路。還有，具有兩條(不具有第二超導(dǎo)層的場(chǎng)合為三條)這樣的單芯超導(dǎo)電纜就能構(gòu)筑雙極送電線路。在本例中，說明采用一條具有第二超導(dǎo)層的單芯超導(dǎo)電纜構(gòu)筑了單極送電線路的情況。即，在各單芯超導(dǎo)電纜中第一超導(dǎo)層用于往路線路，第二超導(dǎo)層用于歸路導(dǎo)體。
在本例中，單芯超導(dǎo)電纜300是兩個(gè)并列的，各電纜300上形成了個(gè)別連接部250。這些個(gè)別連接部250在超導(dǎo)電纜300的端部，與例1同樣，形成了導(dǎo)體連接部，其上設(shè)置絕緣被覆部31而構(gòu)成。還有，各個(gè)連接部250分別收納在冷媒槽210中而被液體氮等冷媒浸漬。冷媒槽210的外側(cè)由真空槽220包覆來絕熱。
在本例中，在鄰接的個(gè)別連接部250們之間，形成使各超導(dǎo)電纜300的第二超導(dǎo)層40互相短路的短路部41。在本例中，在絕緣被覆部31的右側(cè)和左側(cè)分別形成了短路部41，位于絕緣被覆部31的右側(cè)的個(gè)別連接部250的第二超導(dǎo)層40們由短路部41連接而形成閉合回路，同樣，位于絕緣被覆部31的左側(cè)的個(gè)別連接部250的第二超導(dǎo)層40們由短路部被41連接而形成閉合回路。這些短路部41由聯(lián)結(jié)鄰接的冷媒槽210們及鄰接的真空槽220們的冷媒聯(lián)結(jié)部212及真空聯(lián)結(jié)部222包覆，浸漬于液體氮等冷媒內(nèi)。
把該短路部41作為分離部位，在短路部41的外周上設(shè)置分支電源部3。更具體而言，可以列舉短路部41上的冷媒槽210的內(nèi)側(cè)、短路部41上的冷媒聯(lián)結(jié)部212的外側(cè)真空聯(lián)結(jié)部222的內(nèi)側(cè)、短路部41上的真空聯(lián)結(jié)部222的外側(cè)。作為其他分離部位，可以列舉冷媒聯(lián)結(jié)部212以外的冷媒槽210內(nèi)并且是絕緣被覆部31和短路部41之間、真空聯(lián)結(jié)部222以外的真空槽220的外側(cè)并且是絕緣被覆部31和短路部41之間、設(shè)置了短路連接部41a的場(chǎng)合的短路連接部41a等。如本例所示，從單芯超導(dǎo)電纜300的連接部也能取出分支電力。
在上述例1～6中，說明了在超導(dǎo)電纜中取出分支電力的構(gòu)成，而在本例中，基于圖10來說明從常規(guī)電導(dǎo)電纜的中間連接部引出分支電力的構(gòu)成。常規(guī)電導(dǎo)電纜60是在從中心起按順序而同軸狀地具有導(dǎo)體、電絕緣層、電極層的電纜芯核的外周上具有外皮61的構(gòu)成。連接這樣的電纜60們的中間連接構(gòu)造是在各芯核61的端部剝掉電極層、電絕緣層而露出導(dǎo)體，采用連接套筒等連接部件來連接導(dǎo)體們，設(shè)置加強(qiáng)絕緣層以包覆該導(dǎo)體連接部分及剝開的各層的端部，在其外周上配置連接盒62。連接盒62是組合可在較長方向分割的分割片而成的東西，分割片的接合部64由絕緣材構(gòu)成。并且，各電纜60的外皮61與連接盒62電連接。對(duì)此，如圖10(A)所示由連接線63連接連接盒62的各分割片，在該連接線63中配置分支電源部3。連接線63是相對(duì)于導(dǎo)體非同軸狀地配置的分離部位，可引出分支電源部3所給出的電力?；蛘撸部梢匀鐖D10(B)所示在接合部64的外周上配置分支電源部3。接合部64在導(dǎo)體的外周上不存在與電極層61及電極層61電連接的連接盒62，因而可引出分支電源部3所給出的電力。
以上詳細(xì)地并且參照特定實(shí)施方式說明了本發(fā)明，不過，可以不脫離本發(fā)明的精神和范圍而進(jìn)行各種變更、修正，這對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是明顯的。
另外，本申請(qǐng)以2004年12月1日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)(特愿2004-349164)為基礎(chǔ)，在此參照采用了其內(nèi)容。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明電力電纜線路能用于電力供給，它是直流送電線路，但能用于取出在為使線路運(yùn)轉(zhuǎn)的電力機(jī)器的驅(qū)動(dòng)中另外重疊了的交流成分。
權(quán)利要求
1.一種電力電纜線路，其特征在于具有進(jìn)行直流送配電的電力電纜；在上述電力電纜中重疊交流成分的交流重疊部；以及從上述電纜中取出由重疊了的交流成分感應(yīng)的電力的分支電源部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1記載的電力電纜線路，其特征在于，上述電力電纜為超導(dǎo)電纜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2記載的電力電纜線路，其特征在于，上述超導(dǎo)電纜同軸狀地具有第一超導(dǎo)層和夾介在上述第一超導(dǎo)層的外周上設(shè)置的電絕緣層的第二超導(dǎo)層，上述分支電源部設(shè)置在電纜的連接部中上述第一超導(dǎo)層和上述第二超導(dǎo)層不為同軸狀的分離部位。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任意一項(xiàng)記載的電力電纜線路，其特征在于，具有配置在利用由線路輸送的電力的負(fù)載的近旁，降低重疊了的交流成分流向負(fù)載的濾波器。
全文摘要
一種可在直流送配電線路中向線路的運(yùn)轉(zhuǎn)中利用的各種電力機(jī)器簡(jiǎn)單地供給電力的電力電纜線路。具有進(jìn)行直流送配電的電力電纜(lg、lr、lp、lm、ln)；在該電纜中重疊交流成分的交流重疊部(2)；以及從該電纜中取出由重疊了的交流成分感應(yīng)的電力的分支電源部(3)。由交流重疊部(2)在電力電纜中重疊交流成分，在電力電纜中與直流電力一起輸送交流電力。并且，由設(shè)置在電纜途中的分支電源部(3)取出重疊了的交流成分，將其向各種電力機(jī)器供給。
文檔編號(hào)H02J3/02GK101069246SQ200580041209
公開日2007年11月7日 申請(qǐng)日期2005年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月1日
發(fā)明者廣瀨正幸, 畑良輔 申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社