專利名稱：用于導(dǎo)電連接兩個電氣單元的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于借助雙極性的高壓-直流電流傳輸裝置導(dǎo)電連接兩個電氣單元的裝置，其中，在這兩個單元之間設(shè)有至少兩條直流電纜。
背景技術(shù)：
“電氣單元”在本發(fā)明的范圍內(nèi)例如可以是一個供電網(wǎng)、發(fā)電站、變電站、變流站以及這種單元內(nèi)部的部分。以下不使用詞“電氣單元”而使用詞“網(wǎng)絡(luò)”來代替所有的應(yīng)用可能性。這種導(dǎo)電連接裝置在現(xiàn)有技術(shù)中例如使用在所謂的聯(lián)合電網(wǎng)中，以便實現(xiàn)具有較高傳輸功率的，例如在發(fā)電站與網(wǎng)絡(luò)連接時所需的兩點連接。通過這種導(dǎo)電連接裝置也可以借助雙極性的高壓-直流電流傳輸裝置使各種網(wǎng)絡(luò)相互連接。這原則上適用于地面上存在的、作為交流電網(wǎng)也可能具有不同頻率的所有網(wǎng)絡(luò)。這些網(wǎng)絡(luò)也可以在較長一段距離上相互連接?，F(xiàn)有技術(shù)中采用的直流電纜是有損耗的。在此，直流電纜的損耗量一方面隨著各網(wǎng)絡(luò)之間的距離增加呈線性增加，另一方面隨著傳輸功率的增加呈二次方地增加。因此， 必須通過相應(yīng)的耗費保證存在一個對所有情況都足夠的導(dǎo)電橫截面。在一般的技術(shù)中通過平行鋪設(shè)相應(yīng)數(shù)量的直流電纜就可以實現(xiàn)這種導(dǎo)電橫截面。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，將前述裝置設(shè)計成，使得可以更簡便地實現(xiàn)直流電流傳輸?shù)目煽啃浴Ｔ摷夹g(shù)問題按本發(fā)明由此解決，-直流電纜設(shè)計成超導(dǎo)電纜，這些超導(dǎo)電纜相互分離地各自設(shè)置在適合于導(dǎo)引冷卻劑的低溫恒溫器中，所述低溫恒溫器分別具有至少一個配有絕熱層的金屬管，-兩個低溫恒溫器至少在其端部之一處與提供冷卻劑的冷卻裝置連接，-平行于兩個低溫恒溫器地鋪設(shè)有管道，-該管道在其兩端部處通過在無故障運行時關(guān)閉的閥與兩個低溫恒溫器連接并且-在超導(dǎo)電纜之一發(fā)生故障時，所述管道借助故障之后開啟的閥用于導(dǎo)引為發(fā)生故障的電纜的低溫恒溫器指定的冷卻劑。在現(xiàn)有技術(shù)中，超導(dǎo)電纜具有由含有陶瓷材料的復(fù)合材料制成的導(dǎo)電體，該陶瓷材料在足夠低的溫度時轉(zhuǎn)變成超導(dǎo)狀態(tài)。只要未超過一定的電流強度，相應(yīng)構(gòu)造的導(dǎo)體的直流電阻在充分冷卻時為零。合適的陶瓷材料例如是作為第一代超導(dǎo)材料的 BSCCO (鉍-鍶-鈣-銅-氧化物)或作為第二代超導(dǎo)材料的ReBCO (稀土元素-鋇-銅-氧化物)，尤其是YBCO (釔-鋇-銅-氧化物)。足以使這種材料處于超導(dǎo)狀態(tài)的低溫例如在 67K至90K之間。合適的冷卻劑例如是氮、氦、氖和氫或它們的混合物。因為超導(dǎo)直流電纜在無故障運行時無損耗地傳輸電流，所以與傳輸路徑的長度無關(guān)地采用兩根直流電纜就足矣。此外，通過調(diào)節(jié)超導(dǎo)直流電纜中所含的超導(dǎo)材料的含量，該超導(dǎo)直流電纜較容易與待傳輸功率的期望額度相適配。通過平行鋪設(shè)的管道，額外地為直流電流至少在足夠長的時間內(nèi)的傳輸提供更高的可靠性，因為在直流電纜之一發(fā)生故障時，通過管道保持一條例如從冷卻裝置到遠端再回到冷卻裝置的冷卻劑回路，因此能夠不受限地繼續(xù)運行正常工作的直流電纜。電流電路在此可以經(jīng)由地面閉合，或附加地鋪設(shè)平行于兩條超導(dǎo)直流電纜的普通導(dǎo)電電纜，該普通的導(dǎo)電電纜在必要時建立一條平行于地面的電流電路。在管道中還可以設(shè)有一超導(dǎo)直流電纜，它可以在相應(yīng)冷卻之后替換發(fā)生故障的直流電纜。


在附圖中表示按本發(fā)明的實施例。附圖中圖1示意性地表示借助按本發(fā)明的導(dǎo)電連接裝置連接的兩個網(wǎng)絡(luò)；圖2示意性地表示兩個包含與冷卻裝置連接的超導(dǎo)直流電纜的低溫恒溫器；圖3是其中具有超導(dǎo)直流電纜的一個低溫恒溫器的橫截面；圖4和5是按本發(fā)明的兩種不同實施形式的導(dǎo)電連接裝置的基本結(jié)構(gòu)；圖6a、6b和6c示出按圖4的導(dǎo)電連接裝置的三種不同狀態(tài)。
具體實施例方式用附和N2表示兩個相互導(dǎo)電連接的電氣單元(以下簡稱為“網(wǎng)絡(luò)”)。為此，在所示的實施例中，在兩個網(wǎng)絡(luò)m和N2之間設(shè)有其結(jié)構(gòu)例如由圖3得知的、分別具有被包繞在內(nèi)的超導(dǎo)直流電纜SK(以下簡稱“電纜SK”)的兩個低溫恒溫器1和2，一根管道3和一條普通的導(dǎo)電電纜4。電纜SK與網(wǎng)絡(luò)m和N2導(dǎo)電的連接屬于現(xiàn)有技術(shù)。因此在此不再詳細解釋。在該導(dǎo)電連接裝置工作時，電纜SK處于超導(dǎo)狀態(tài)。該超導(dǎo)狀態(tài)通過分別被導(dǎo)引流過低溫恒溫器1或2的冷卻劑的環(huán)繞沖洗實現(xiàn)。為此，按圖2的低溫恒溫器1和2例如在其近端處通過閥5和6連接到冷卻裝置7上。為實現(xiàn)具有回流至冷卻裝置的回行線路的冷卻劑回路，兩個低溫恒溫器1和2在其遠端處通過前后布置的閥8和9相互連接。在該導(dǎo)電連接裝置無故障運行時，閥5和6以及8和9開啟。然后，冷卻劑例如可以與圖2所示的箭頭相應(yīng)沿所示的一個方向流過低溫恒溫器1，并且沿相反的方向流過低溫恒溫器2。兩個低溫恒溫器1和2分別按圖3所示由兩個同心并且相互間隔布置的金屬管10 和11構(gòu)成，在這兩個金屬管10和11之間設(shè)置一個真空絕熱層12。金屬管10和11可以橫向于其縱向地波浪形彎曲。在低溫恒溫器1或2中分別具有一個超導(dǎo)電纜SK，該超導(dǎo)電纜 SK具有由電介質(zhì)14包圍的超導(dǎo)的導(dǎo)體13。該電纜SK也可以配有電屏。在各低溫恒溫器 1或2中留出的自由腔FR用于通導(dǎo)冷卻劑。如果該導(dǎo)電連接裝置的工作無故障，基本上兩個其中具有用于導(dǎo)電連接網(wǎng)絡(luò)m 和N2的電纜SK的低溫恒溫器1和2就足矣。出于安全的原因，在該導(dǎo)電連接裝置中，在兩個網(wǎng)絡(luò)m和N2之間與低溫恒溫器1和2平行地設(shè)有管道3，該管道3在電纜SK之一故障時連接到仍能工作的電纜SK的低溫恒溫器上以便保持該冷卻劑回路。為此有利的是，管道 3是熱絕緣的。該管道3基本上與兩個低溫恒溫器1和2的構(gòu)造相同。
在該導(dǎo)電連接裝置按圖4的實施形式中，導(dǎo)管3在近端處通過可以設(shè)置在相應(yīng)的管連接裝置中的閥15和16不僅與閥5連接，而且與閥6連接。管道3在遠端處通過一位于管連接裝置中的閥17與低溫恒溫器1和2的閥8和9連接。閥15、16和17在導(dǎo)電連接裝置無故障運行時關(guān)閉。這種導(dǎo)電連接裝置以一條冷卻劑回路工作，該冷卻劑回路從冷卻裝置7出發(fā)，經(jīng)過低溫恒溫器1沿一個方向?qū)б⑶医?jīng)過低溫恒溫器2沿另一個方向引回至冷卻裝置7。在按圖5的導(dǎo)電連接裝置的實施形式中，在低溫恒溫器1和2的兩端部處分別安裝有一個冷卻裝置。在此，冷卻裝置7將冷卻劑輸送給例如低溫恒溫器1，冷卻劑從該低溫恒溫器1發(fā)送到低溫恒溫器1的另一端部處的第二冷卻裝置以便再冷卻。即便在該導(dǎo)電連接裝置的這個實施形式中，冷卻劑在需要時也可以改道流向管道3。為此，管道3在第二冷卻裝置18的端部處通過閥19與低溫恒溫器1的閥8連接，通過閥20與低溫恒溫器2的閥 9連接。閥19和20位于相應(yīng)的管道連接裝置中。這兩個閥19和20在無故障運行時關(guān)閉。通過圖6a、6b和6c舉例闡述根據(jù)本發(fā)明的按圖4的導(dǎo)電連接裝置的工作方式在圖6a中示出按圖4的、無故障運行時的導(dǎo)電連接裝置。此處開啟的閥5和6以及8和9用圓點表示，而關(guān)閉的閥15、16和17用圓圈表示。 冷卻劑回路用標(biāo)出的箭頭描述。例如當(dāng)?shù)蜏睾銣仄?中的電纜SK出現(xiàn)故障時，如圖6b中所示，該低溫恒溫器2的閥6和9關(guān)閉，同時管道3的閥16和17開啟，然后冷卻劑回路按照標(biāo)出的箭頭經(jīng)由管道3 而閉合。圖6c示出低溫恒溫器1的電纜SK發(fā)生故障的另一種情況，此處閥5和8然后關(guān)閉并且管道3的閥15和17開啟。冷卻劑回路按照標(biāo)出的箭頭方向?qū)崿F(xiàn)。通過一些額外的耗費在此也可以使冷卻劑回路的方向轉(zhuǎn)向，以便低溫恒溫器2直接連接到冷卻裝置7上。所述導(dǎo)電連接裝置由于管道3的使用并由此保持的冷卻劑回路在沒有明顯限制的情況下以減少大約50%的效率繼續(xù)工作。在此只需電流路徑經(jīng)由地面閉合就足矣。但也可以在通過管道3接通的同時，將所述電纜4用作平行于地面的電流路徑。還可能的是，在管道3中設(shè)置另一根超導(dǎo)電纜SK，該超導(dǎo)電纜SK在管道3接通之后被冷卻劑環(huán)繞沖洗并由此在相應(yīng)一段時間后冷卻至超導(dǎo)狀態(tài)。隨后，這樣配備的管道3 可以等同地代替具有故障電纜SK的低溫恒溫器。
權(quán)利要求
1.一種用于借助雙極性的高壓-直流電流傳輸裝置導(dǎo)電連接兩個電氣單元的裝置，其中，在所述兩個電氣單元之間設(shè)有至少兩條直流電纜，其特征在于，-所述直流電纜設(shè)計成超導(dǎo)電纜(SK)，它們相互分離地各自設(shè)置在適合于導(dǎo)引冷卻劑的低溫恒溫器(1、2)中，所述低溫恒溫器分別具有至少一個配有絕熱層的金屬管，-所述兩個低溫恒溫器(1、幻至少在其端部之一處與提供所述冷卻劑的冷卻裝置連接，-平行于所述兩個低溫恒溫器(1、幻地鋪設(shè)有管道(3)，-所述管道C3)在其兩端部處通過在無故障運行時關(guān)閉的閥與兩個低溫恒溫器(1、2) 連接并且-在所述超導(dǎo)電纜(SK)之一發(fā)生故障時，所述管道(3)借助故障之后開啟的閥用于導(dǎo)引為所述發(fā)生故障的電纜的低溫恒溫器指定的冷卻劑。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述管道(3)是熱絕緣的。
3.一種用于運行如權(quán)利要求1或2所述的裝置的方法，其特征在于，-所述冷卻劑在所述低溫恒溫器之一中從提供所述冷卻劑的冷卻裝置(7)輸送至所述兩個低溫恒溫器(1、幻相互連接的遠端，并在另一個低溫恒溫器中從該遠端輸送回所述冷卻裝置(7)，并且-所述兩個低溫恒溫器(1、2)在其近端處分別通過閥(5、6)與所述冷卻裝置(7)相互連接，而在其遠端處通過兩個前后布置的閥(8、9)相互連接，其中，在無故障運行時所有的閥都開啟，并且-平行于所述低溫恒溫器(1、幻地鋪設(shè)一管道(3)，該管道C3)通過在無故障運行時關(guān)閉的閥與所述低溫恒溫器(1、2)的閥連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于借助雙極性的高壓-直流電流傳輸裝置導(dǎo)電連接兩個電氣單元的裝置，其中，在所述兩個電氣單元之間設(shè)有至少兩條設(shè)計成超導(dǎo)電纜的直流電纜。超導(dǎo)電纜相互分離地各自設(shè)置在適合于導(dǎo)引冷卻劑的低溫恒溫器(1、2)中，所述低溫恒溫器分別具有至少一個配有絕熱層的金屬管。所述兩個低溫恒溫器(1、2)至少在其端部之一處與提供所述冷卻劑的冷卻裝置連接，并且平行于所述兩個低溫恒溫器(1、2)地鋪設(shè)有管道(3)。所述管道(3)在其兩端部處通過在無故障運行時關(guān)閉的閥(15、16、17)與兩個低溫恒溫器(1、2)連接，并且在所述超導(dǎo)電纜之一上發(fā)生故障時，所述管道(3)借助故障之后開啟的閥用于導(dǎo)引為所述發(fā)生故障的電纜的低溫恒溫器指定的冷卻劑。
文檔編號H02G15/00GK102377152SQ201110226259
公開日2012年3月14日 申請日期2011年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月13日
發(fā)明者E.馬扎恩, M.斯泰摩爾 申請人:尼克桑斯公司