超导电缆以及使用该超导电缆的超导线路制造技术

本发明专利技术提供了一种具有这样结构的超导电缆，即每个包括超导层的缆芯被置于热绝缘中，并且每个缆芯的超导层包含具有不同临界电流值的部分。当发生短路故障的情况下，超导层中流有过量电流时，所述电流首先超过具有较小临界电流值部分的临界电流值，导致该部分的损坏，从而抑制了损坏在其他常规部分处发生。也提供一种超导线路，其使用所述超导电缆和用于容纳所述缆芯的分离器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种超导电缆以及包含这种超导电缆的超导线路。更特别地，本专利技术涉及一种超导电缆，其中能减少由故障，例如短路故障所引起的损坏，也涉及一种使用该类型超导电缆的超导线路。
技术介绍
熟知的超导电缆具有，例如由bi基高临界温度(Tc)超导带形成的超导电缆导体(例如参见，日本未审专利申请No.2001-325836)。图3是说明包含多个电缆芯102的三芯三相超导电缆的横截面图。在该超导电缆100中，三个缆芯102被绞合并容放于热绝缘管101中。热绝缘管101为双管结构以使热绝缘材料(未示出)被设置在外管101a和内管101b之间的空隙内，其中所述空隙保持在真空状态。每个缆芯102从中心依次包括定径管(former)200，超导导体层201，(例如，由超导线材制成，在下文称作“超导导体层”)，电绝缘层202，屏蔽层203，以及保护层204。所述超导导体层201和屏蔽层203都是超导层，它们分别是围绕定径管200和电绝缘层202以多层方式螺旋缠绕超导线材而形成。通常，在内管101b和每个缆芯102之间的空隙103用作冷却剂通道。在热绝缘管101的外围设置由聚氯乙烯制成的防腐层104。当上述多相超导电缆被相互连接或这样的一个电缆被连接到一普通传导电缆时，或在形成终端结构时，根据每个电缆相位，也就是通过分离所述缆芯来完成这样的工作。在此情况中，所述缆芯在分离器(splitter)中被分离，其中所述分离器通过冷却剂被保持在低温，并且所述缆芯被固定在分离器中使得它们相互分开。当普通传导电缆中出现短路故障时，导线中流有大的电流。例如，在66kV传统传导电缆中，大约有31.5kA的短路电流流经导体。如同在普通传导电缆中一样，在发生短路故障的情况时，大的短路电流流入超导导体层。在常规的运作中，因为超导电缆中流过的电流是几千安培，所以超导层的直流电流(DC)的临界电流值IC相对于交流电(AC)的额定电流IO而例如设置为IC≥2×IO.]]>可是，因为形成超导层的超导导体通常是昂贵的，鉴于成本效率很难增加关于临界电流值IC的余量。当发生短路故障而引起短路电流流经在临界电流值IC方面具有相对小余量的超导导体层时，因超过临界电流值IC而不能维持所述的超导状态，使得超导层从超导状态转变为普通传导状态。也就是，产生俗称的“淬火”，引起超导层发热，并且超导电缆由于温度的增加可能被损坏。在诸如图3中所示的多相超导电缆中，当容放于分离器中的缆芯发热时，升高的温度蒸发了缆芯附近的冷却剂，如液氮，可能导致分离器中压力的过度增长，从而损坏电缆。这种损坏可在超导电缆的任何部分发生，因此很难确定损坏的部分。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个主要目的是提供一种超导电缆，在短路故障的情况下能阻止所述超导电缆严重损坏。本专利技术的另一目的是提供使用上述类型的超导电缆的超导线路，其中能够很快地确定损坏的部分并且在短路故障的情况下可获得极好的修复工作能力。在本专利技术中，能够通过区分超导层的临界电流实现上述目的。更特别地，本专利技术提供一种包括超导层的超导电缆，其拥有临界电流不同的几个部分。在DC临界电流值方面具有相对小余量的超导电缆中，在发生短路故障的情况下，超导层由于淬火而产生热量，所述电缆可能由于温度的增加而被损坏。因此在本专利技术中，故意提供一个在发生故障而流有大电流的情况时被损坏的部分并防止其他部分的损坏，进而降低了全部超导电缆被损坏的可能性。所述被损坏部分通过区分超导层的临界电流而被设定。更特别地，在超导层中，可提供一个比其他部分具有较小临界电流的电流限定部分。也就是，在本专利技术中，所述电流限定部分被设定成满足Ic>Ica≥2×Io]]>表示的条件，其中Io表示AC额定电流，Ica表示为超导层所设置的电流限定部分的临界电流，以及Ic代表其他部分的临界电流。如果提供多个具有小临界电流值的部分，在发生故障的情况下将使得这些部分损坏，减少了被保护而免于损坏的部分。因此，通过仅提供一个或几个电流限定部分，能减少对整个超导电缆的损坏并获得极好的修复工作能力。为超导导体层或屏蔽层中至少一个设置具有小临界电流或电流限定部分。也就是，可以仅为超导导体层或屏蔽层，或它们二者设置上述部分。以上所构造的本专利技术的超导电缆能适用于超导线路中。特别地，如果本专利技术的超导电缆是由多个缆芯构成的多相超导电缆，每个缆芯均包含一个超导层，那么可以适当地形成以下超导线路。本专利技术的线路包括上述本专利技术的超导电缆，以及容纳缆芯分离部分(在下文，这种部分称作“缆芯分离部分”)的分离器。临界电流值不同的所述部分容纳于分离器中。如上所述，在使用已知超导电缆的线路中，线路的任何部分在短路故障情况中都可能被损坏，因此很难确定损坏的部分。可是，在本专利技术的超导电缆中，于特定位置提供了在发生故障的情况下故意损坏的部分，并更特别地该部分容纳于分离器中，以简化损坏部分的检测。通常，超导电缆被铺设在地下管线中。因此，当本专利技术的超导电缆被设置在线路的一个不确定位置时，将要损坏的部分可能位于地下管线中。通常在所述管线中，很难并且几乎不可能完成修复工作。可是如果在分离器中，就能完成各种工作；为了检查或替换电缆来核查分离器的内部是可行的。相应地，能很容易的完成损坏部分的修复。所述分离器用于在其中容纳多相超导电缆的分离的缆芯。有很多类型的分离器，例如，像设置在线路端部的终端接线箱，以及设置在线路中间连接处并用于连接电缆的中间接线箱。所述分离器填充以冷却剂使得缆芯的缆芯分离部分可被冷却以维持它们的超导状态。相应地，分离器优选地具有热绝缘结构。在短路故障的情况下，在分离器中的缆芯部分处产生热量，在该处的临界电流值小。进而使围绕被加热部分的冷却剂蒸发，而过度地增加分离器中的压力，导致缆芯的损坏。因此，为了阻止由冷却剂蒸发所引起的压力增长，优选地在分离器中设置调节阀。具有小临界电流值的部分可以被设置在分离器中缆芯的任何部分。优选地，其被设置在远离集合缆芯的缆芯分离部分的位置以获得更高的修复工作能力，所述位置也就是，分离的缆芯之间距离较大的位置例如，在终端接线箱情况下为所述缆芯分开的端部一侧，以及在中间接线箱情况下为中间部分处。固定夹具可以用于将缆芯固定在分离器中。固定夹具可以在所述缆芯相互分离状态下固定每个缆芯，以及优选地，固定夹具根据缆芯的膨胀和收缩而在分离器中是可以移动的。在本专利技术的超导电缆中，通过故意提供一个临界电流值不同的部分，由于短路故障产生的损坏可能仅出现在所述部分，并且能抑制所述损坏出现在整个超导电缆中。因此，能减少电缆全部损坏的可能性。此外，在发生短路故障的情况下，能很容易地确定损坏的部分。在使用本专利技术超导电缆的超导线路中，所述要损坏的部分置于分离器中，并因此能很容易地确定损坏的部分，提供极好的修复工作能力。在本专利技术中，通过提供用于调节分离器中压力的调节阀，能够有效地阻止由于短路电流产生的热量引起冷却剂蒸发所导致分离器内部压力的增加，并相应地，能降低或消除由压力增加引起的缆芯损坏。附图说明图1为说明了具有本专利技术超导电缆的线路终端部分的示意图；缆芯的电流限定部分位于终端接线箱中；图2为说明了具有本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括超导层的超导电缆，其中所述超导层具有一个临界电流值不同于其他部分的临界电流值的部分。

【技术特征摘要】
JP 2003-6-19 174657/03;JP 2003-12-24 428296/031.一种包括超导层的超导电缆，其中所述超导层具有一个临界电流值不同于其他部分的临界电流值的部分。2.根据权利要求1所述的超导电缆，其中，所述超导层具有一临界电流值比其他部分的小的电流限定部分。3.根据权利要求1所述的超导电缆，其中，所述超导层至少是超导导体层和设置在超导导体层外围的屏蔽层中的至少一个。4.根据权利要求2所述的超导电缆，其中，所述超导层至少是超导导体层和设置在超导导体层外围的屏蔽层中的至少一个。5.一种超导线路，包括根据权利要求1所述的超导电缆，该超导电缆具有多个包括超导层的缆芯；和分离器，其容纳所述多个缆芯的分离部分以使得分离的缆芯彼此被充分地隔开，其中，临界电流值不同于常规部分(即缆芯的其他部分)的部分被容纳在分离器中。6.一种超导线路，包括根据权利要求2所述的超导电缆，该超导电缆具有多个包括超导层的缆芯；和分离器，其容纳所述多个缆芯的分离部分以使得分离的缆芯彼此被充分地隔开，其中，临界电流值不同于常规部分(即缆芯的其他部分)的部分被容纳在分离器中。7.一种超导线路，包括根据权利要求3所述的超导电缆，该超导电缆具有多个包括超导层的缆芯；和分离器，其容纳所述多个缆芯的分离部分以使得分离的缆芯彼此被充分地隔开，其中，临界电流值不同于常规部分(即缆芯的其他部分)的部分被容纳在分离器中。8.一种超导线路，包括根据权利要求4所述的超导电缆，该超导电缆具有多个包括超导层的缆芯；和分离器，其容纳所述多个缆芯的分离部分以使得分离的缆芯彼此被充分地隔...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤上纯，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]