CN100576371C - 多相超导电缆连接结构和多相超导电缆线 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多相超导电缆连接结构，其包括：容纳三个导体连接件的连接盒(1)，所述导体连接件将从一对三相超导电缆(100)抽出的每个相的缆芯(102)的超导体(201)连接在一起；固定于每个导体连接件的外部圆周上的固体绝缘元件(2)；以及，将所述固体绝缘元件(2)固定到所述连接盒(1)上的金属凸缘。通过将金属凸缘(3)固定于所述连接盒(1)(制冷剂导管11)，可以定位所述导体连接件，并且可以减少因所述缆芯(102)的热收缩而导致的、所述导体连接件的运动。所述结构可以有助于将所述导体连接件定位在所述连接盒中，并且可靠地将其保持在预定的位置。

Description

多相超导电缆连接结构和多相超导电缆线

技术领域

本发明一般涉及用于多相超导电缆的连接结构，所述多相超导电缆包括具有超导体的多个缆芯，本发明还涉及包括所述结构的多相超导电缆线，更具体地，涉及一种可在连接盒中根据位置稳定导体连接件的结构、以及包括所述结构的电缆线。

背景技术

例如，作为一种使用由铋基高温超导带形成的超导体制造的超导电缆，包括单个缆芯的单相电缆正在得到研发，而且通过将多个缆芯组装在一个单元中而制造的多缆芯类型多相超导电缆也在得到研发。图6示出截面为三缆芯类型的三相超导电缆。参考附图，这种超导电缆100包括扭转并容纳在热绝缘管101中的三个缆芯102。

热绝缘管101具有外管101a和内管101b。这种由外管101a和内管101b所构成的双体管具有设置在其中的热绝缘材料(未示出)，并且在所述双体管中产生真空。这些缆芯102中的每一个包括按序从最内层开始的芯体200、超导体201、电绝缘层202、屏蔽层203以及保护层204。超导体201通过将超导线以螺旋方式围绕芯体200分层缠绕而形成。电绝缘层202由缠绕的聚丙烯层压纸形成。屏蔽层203通过与超导体201围绕电绝缘层202类似的方式以螺旋方式缠绕超导体201形成。在这种屏蔽层203中，在稳定状态下，所引发的电流与流经超导体201的电流有几乎相同的大小但是方向相反。所述引发电流导致产生一磁场，其抵消由超导体201产生的磁场从而在缆芯102以外获得几乎为零的磁场泄露。形成在内管101b和每个缆芯102之间的空间103通常设置有制冷剂流经的通路。

如果这种多相超导电缆在长距离上被用于构造一种线缆，所述线缆需要将从不同电缆抽出的缆芯连接在一起的中间连接件。这种中间连接件具有诸如在日本未公开专利No.2000-340274中所描述的结构(见图1)。在这种结构中，容纳在连接盒中的超导体的各端部连接于连接套管中，并且一个加压锥形件被连接于所述超导体的端部和所述连接套管的外部圆周，并且由增强纤维塑料(FRP)所形成的杆支撑。另外连接盒中的缆芯被支撑在FRP的分隔部分。

但是，对于上面所述的传统结构来说，连接盒中的缆芯的超导体连接例如可能从预定的位置发生位置移动，从而会导致对安装来说不利的位置变化。

如上面所述，超导电缆由制冷剂所冷却。这使电缆收缩并且因此使超导体移动。当所述超导体移动时，在所述连接盒中，连接所述导体的每个缆芯的一部分可能会如所示的纵向位置移置。日本未公开专利No.2000-340274公开一种结构，该结构提供一种容纳缆芯和由FRP元件所支撑的加压锥形件等的连接盒。但是，当所述制冷剂冷却所述电缆时所施加的收缩力处于几吨的相当大的级别，并且所述FRP元件可能难于防止所述部分的移动，该部分连接着与所述热收缩相关的导体。因此，所述部分可能从用于安装的位置不利地移动。

另外，如果所安装的电缆存在着连接所述导体的所述部分不利地朝向所述连接盒的一侧移动或有相类似移动的情形，所述电缆不会按预设的那样定位在连接盒中。通常还没有任何已知有效的结构来解决这个问题。

发明内容

本发明主要涉及一种多相超导电缆连接结构，其可以有助于定位在连接盒中与导体相连的一部分并且将所述部分保持在预定位置上。本发明还涉及包括所述结构的多相超导电缆线。

本发明通过利用导体连接件连接超导体来实现上述目的，每个导体连接件被固定于其上的固体绝缘元件围绕并且利用金属元件连接到所述连接盒。

更具体地，本发明提供一种多相超导电缆连接结构，其包括：一对多相超导电缆，其包括具有超导体的多个缆芯；一连接盒，其容纳多个导体连接件，其连接从不同电缆抽出的缆芯的超导体；一固体绝缘元件，其固定于每个导体连接件的外部圆周；以及一个将多个固体绝缘元件固定于所述连接盒的金属凸缘。

本发明允许导体连接件可由固定于连接盒的固体绝缘元件包围，从而将所述导体连接件固定于所述连接盒。另外，本发明可以通过用强度很高的金属形成的元件支撑所述固体绝缘元件而将所述导体连接件固定在所述连接盒中，所述金属不同于FRP或者类似的绝缘树脂，从而有效地防止因热特性所造成的位置偏移。而且，在本发明中，所述金属凸缘可以被固定于连接盒。所述导体连接件在连接盒中的位置易于被确定，并且可以防止在布置电缆时引起的安装位置的过度不平衡。

优选地，在本发明的多相超导电缆连接结构中，所述连接盒具有引入其中的制冷剂，从而冷却所述缆芯，并且所述金属凸缘具有流动孔，该孔允许所述制冷剂通过该孔流通。

优选地，在本发明的多相超导电缆连接结构中，所述连接盒由组件组成，因此在所述缆芯的纵向上是可分的。

优选地，在本发明的多相超导电缆连接结构中，所述连接盒是一圆柱体。

优选地，本发明的多相超导电缆连接结构还包括围绕所述超导体的屏蔽层以及用来短路分别从一电缆抽出的缆芯屏蔽层的屏蔽连接件。

优选地，在本发明的多相超导电缆连接结构中，所述屏蔽连接件由普通传导材料和超导材料中的至少一个形成。

优选地，本发明的多相超导电缆连接结构还包括屏蔽链接件(shieldlink)，其将从一个电缆抽出的缆芯的屏蔽层和从另一电缆抽出的缆芯的屏蔽层连接在一起。

优选地，在本发明的多相超导电缆连接结构中，所述屏蔽链接件由普通传导材料和超导材料中的至少一个形成。

本发明的多相超导电缆线包括如上所述的结构。

下面将对本发明进行更明确的说明。

本发明涉及一种多相超导电缆，其包括具有超导体的多个缆芯。例如，本发明涉及一种三相超导电缆，其具有三个扭转在一起并且容纳在热绝缘管中的缆芯。所述超导电缆可以是公知的多相超导电缆。制备一对这样的多相超导电缆，并且将从一个电缆抽出的缆芯的超导体与从另一电缆抽出的缆芯的超导体连接在一起。

例如，所述超导体最好由以Bi-2223为基础的超导材料并且经螺旋缠绕形成的导线所构成。其可以被设置在单层中或多层中。如果所述超导体被设置在多层中，可以引入中间绝缘层。所述中间绝缘层由诸如牛皮纸或类似的绝缘纸或

或者由聚丙烯所形成的类似的绝缘纸以及在夹层中的牛皮纸并经缠绕所构成。所述超导体被由PPLP形成的电绝缘层或由在夹层中的聚丙烯薄膜和牛皮纸所形成的类似的绝缘纸包围。所述电绝缘层可由被配置成类似于所述超导体的屏蔽层包围。这种超导体由导体连接件连接，所述导体连接件最好由在缆芯一端曝露的超导体和由传导材料形成并且容纳贯穿其中的一对超导体的连接套管形成。以下所述的固体绝缘元件可以被布置成围绕着所述超导体和所述连接套管。但是，在操作地点，可能难以围绕所述超导体布置所述固体绝缘元件。因此，所述连接套管可具有允许设置所述固体绝缘元件的尺寸以及所述连接套管可以具有围绕所述连接套管设置的固体绝缘元件。

如上所述，本发明涉及包括多个缆芯的多相电缆。这样，需要不止一个将从一个电缆抽出的缆芯的超导体与从另一个电缆抽出的缆芯的超导体相连接的导体连接件。在本发明中，多个导体连接件被容纳在单个连接盒中。更特别地，对于诸如具有三个集中组装起来的缆芯的三相电缆来说，所述三个缆芯在单个连接盒中相连。多相多芯电缆通常由多个扭转在一起的缆芯形成。而且，如果多相多芯电缆被连接起来，必须针对每个相将它们连接。这就需要将每个电缆分解成单个相并且将分开的缆芯连接在一起。这就需要大量用于安装所述连接结构的空间。但是，在诸如检修孔或类似物中，无法为每个相确保用于安装连接盒的足够空间。而且，如果对于每个相形成一连接盒，相似的操作会被一次又一次的重复，并且需要改进组装效率。通过在单个连接盒中容纳多个导体连接件，本发明可以减少安装空间并且获得改进的组装效率。

例如，所述连接盒包括双体结构，其形成有接收制冷剂并且容纳导体连接件的制冷剂导管以及容纳所述制冷剂导管的绝缘导管。优选地，所述绝缘导管为真空从而热绝缘。这种连接盒优选地由不锈钢或具有优秀耐用性的类似金属所形成。另外，优选地是，所述连接盒呈圆柱形，从而有利于在所述盒中减少被压缩的制冷剂的湍流。另外，所述连接盒优选地是由组件形成，组件允许所述盒在缆芯的纵向上是可分的。这就会有利于在诸如检修孔或在具有有限安装空间的相似位置处执行用于连接的操作。更具体地，例如如果所述连接盒由在所述缆芯纵向上由可分开的两个半组件形成，那么一个组件朝向将要被连接的一个电缆的根部被移开(即从将要被连接的端部的侧距)，而另一组件朝向另一个缆芯被移开。这就允许两个缆芯使它们各自的端部被连接曝露，从而利于所述连接操作。一旦所述超导体已经被连接，已经移开的所述半组件再一次朝向所述连接的端部移动，以及通过诸如焊接并因此连接起来和整合起来从而形成所述连接盒。

另外在本发明中，如上所述，所述导体连接件由固体绝缘元件围绕。如果将所述固体绝缘元件布置成围绕连接套管，那么所述固体绝缘元件可以预先在诸如工厂中被连接成围绕着所述连接套管。在安装现场，所述连接套管以及超导体连接起来，从而使所述导体连接可由固体绝缘元件围绕。所述固体绝缘元件可以通过由环氧树脂或相似的绝缘树脂形成的单元制成。其可以通过作用在普通传导电缆的公知压力锥形件制成，从而减少电解。为了使所述固体绝缘元件紧密地围绕所述导体连接件，可以利用诸如所述固体绝缘元件的收缩力。另外，所述固体绝缘元件优选地具有外部圆周，其相邻部分以及类似部分设置有由牛皮纸、

或类似绝缘体制成的增强层，以提供加强的绝缘。

所述固体绝缘元件被固定于所述连接盒。特别是，本发明通过使用通常在强度上有优秀特性的金属凸缘将多个固体绝缘元件固定于所述连接盒。更具体地，所述多个固定绝缘元件通过所述金属凸缘在沿着缆芯看到的一个位置处被固定并定位于所述连接盒中。这可以有效地减少当所述缆芯热收缩时导致的每个导体连接件在所述连接盒中的位置偏移。为了将所述固体绝缘元件固定于所述金属凸缘，例如，所述金属凸缘包括一固定凸缘和一夹紧凸缘，并且所述固体绝缘元件还设置有突起，从而使所述突起可以被所述凸缘所夹持，并且它们可以通过诸如夹具而被夹持在一起。

例如，所述金属凸缘呈现适应于所述连接盒的几何形状的板状形式，例如，如果所述连接盒呈圆柱状则呈现盘状，并且，所述金属凸缘包括一种设置有用于插入从而固定多个固体绝缘元件的孔的结构。而且，所述金属凸缘可设置有一流动孔，其制冷剂可以通过该孔。如果金属凸缘包括所述固定凸缘以及夹紧凸缘，那么所述固定凸缘可以被形成为适应于所述连接盒的几何形状，并且还设置有用于插入的孔、流动孔等，而所述夹紧凸缘可以被形成为并且具有的尺寸能够夹紧所述突起。所述金属凸缘可由任何具有能够保持所述导体连接件的金属材料形成，从而使其不会或难于在所述缆芯的纵向上移动，尽管在所述缆芯热收缩时施加了几吨级别的力。例如，所述材料包括SUS304，SUS316，SUS317和类似的不锈钢，以及JIS标准的C4621P(海军铜板)和类似物。所述金属凸缘通过诸如焊接，螺栓连接或类似的夹具连接被连接到所述连接盒。虽然沿所述缆芯设置多个这样的凸缘，但是可能仅设置单个金属凸缘，因为太大数量的金属凸缘可能会不利地影响所述制冷剂的流动性。

如果所述金属凸缘被形成为适应于所述连接盒的几何形状，所述金属凸缘可以被固定在所述连接盒中，从而将所述连接盒分割以提供多个间隔。为了帮助所述制冷剂在所述连接盒中流动，可以单独地设置支流通路，以连接所述间隔。优选地，所述支流通路可设置有阀门，该阀门可以打开和关闭以适当地调整制冷剂的流速。如果所述制冷剂没有循环，那么可以设置制冷机，以冷却引入到每个间隔中的制冷剂。

而且，如果缆芯包括围绕着超导体的屏蔽层，那么可以设置屏蔽连接件，将分别从电缆中抽出的缆芯的屏蔽层短路。当超导电缆具有与地相连并且接地的屏蔽层时，则连接电阻较大的屏蔽层中通过的电流的大小小于流经所述超导体的电流。这样，每个缆芯的屏蔽层无法产生其强度足以抵消由每个缆芯的超导体产生磁场的磁场，并且可能会在各缆芯外不利地产生较大的磁场。为了防止这一问题，所述屏蔽层通过屏蔽连接件连接在一起并且因此短路。

所述屏蔽连接件由传导材料形成，其可以是普通的传导材料或是超导材料。所述超导材料包括铜、铝，两者提供特定的阻抗ρ，即77K＝2×10^-7Ω·cm，或者类似金属，其在使用超导电缆时的大约制冷剂温度下提供小电阻，也就是如果将液氮作为制冷剂使用的话，则该温度为液氮的温度。所述超导材料包括超导带和超导线，所述超导带应用例如Bi2223的Bi基氧化超导体，其相类似于用于超导体、屏蔽层等的材料，所述超导线例如用于生产所述超导带的圆形线缆。例如，所述超导带和圆形线缆等包括利用粉末在管处理过程(tube processing)中形成的那些。众所周知的是，也可以使用超导带，圆形线缆和类似物。

仅需要屏蔽连接件相对所述缆芯的纵向与屏蔽层的至少一部分相连，并且其几何形状包括能够接触到至少如从圆周上所观察到的每个缆芯的部分屏蔽层的几何形状，并且还将所述缆芯的屏蔽层连接在一起。如果所述屏蔽层由多个超导体线股形成，其优选地具有允许电连接到所有组成的超导线股上的几何形状。例如，它包括圆柱形元件和链接元件(link member)的组合，所述圆柱形元件能够覆盖所述屏蔽层的外部圆周，所述链接元件将这种圆柱形元件连接在一起。如果所述链接元件是一柔性元件，例如由编织物材料形成的元件，其可跟随着因所述电缆冷却而收缩所导致的每个缆芯的运动。而且，当它易于变形时，其在连接盒中或者在具有有限空间的类似位置上的装配中具有优秀的可使用性，并且还可以吸收在组装操作过程中所引发的尺寸误差。所述圆柱形元件和所述链接元件可以由相同的材料或不同的材料所形成。例如，所述圆柱形元件可以由铜、铝或类似的具有用于连接的优秀可使用性的普通传导材料所形成，以及所述链接元件由超导材料形成，或使用普通传导材料和超导材料一起形成。

所述屏蔽连接件和所述屏蔽层优选地通过具有利于连接的小电阻的方法被连接起来。例如，优选使用焊料，特别是低熔点焊料。对于普通的传导电缆来说，用于粘合的焊料具有典型的大约190℃的熔点，这一熔点高于处于所述屏蔽层下面的电绝缘层的热阻温度。如果使用上述的焊料，那么用于熔化所述焊料的热量可能损害所述电绝缘层的绝缘性能。因此，适合使用具有至少60℃以及最多120℃熔点的低熔点焊料。应注意到，如果所述屏蔽连接件被连接到所述屏蔽层，并且所述缆芯包括一保护层，用于连接的部分保持层预先被移除从而曝露出所述屏蔽层。而且，这种屏蔽连接件在单个位置上仅在连接盒中是必需的，并且对处于总共两个位置中的单个位置处的每个电缆来说可设置这种屏蔽层。

如果引入所述屏蔽连接件，优选地每个电缆抽出的缆芯也具有连接在一起的屏蔽层。更具体地，一屏蔽链接件优选地被引入，将从一个电缆抽出的每个缆芯的屏蔽层和从另一个电缆抽出的每个缆芯的屏蔽层连接起来。所述屏蔽链接件由传导性材料形成，该材料可以是普通传导材料或超导材料。所述普通传导材料和超导材料包括类似于所述屏蔽连接件的材料。而且，所述屏蔽链接件和所述屏蔽层通过焊接、压接和类似方法被连接起来。

在所述连接盒中，每个缆芯最好由保持工具所保持。所述保持工具包括可以保持每个缆芯以及将所述缆芯间隔开来从而便于执行连接所述超导体的部分。而且，所述保持工具可以被固定于所述连接盒或当所述缆芯膨胀或收缩时在所述连接盒中是可移动的。所述可移动保持工具是优选的，它有利于减轻在热收缩过程中施加于所述金属凸缘的力。优选地，至少一个这样的保持工具沿所述缆芯设置。

本发明的上述和其它目的、特点、方面以及优势将会通过以下结合附图所做的详细说明而变得更加的显而易见。

附图说明

图1示意性地示出所述超导电缆连接结构的构造；

图2是一总体的示意图，其用于示出在本发明结构中的导体连接件的结构；

图3A是沿图1中线IIIA-IIIA的剖面图，其示出连接在一起的固体绝缘元件和金属凸缘，以及图3B是沿图1中线IIIB-IIIB的剖面图，其示出短路屏蔽层的屏蔽连接件的结构；

图4是一总体的示意图，其用于示出包括屏蔽链接件的所述结构的构造；

图5是一放大的示意图，其示出所述结构的支流通路的构造，所述结构包括作为示例的支流通路；

图6是一具有三个组装在一起的缆芯的三相超导电缆的剖面图。

具体实施方式

下面对一实施例中的本发明进行说明。

图1示出用于多相超导电缆的一种中间连接结构，该电缆具有包括超导体的多个缆芯102。在本实施例中，示出由三个缆芯组装成一个单元的三相超导电缆100。虽然图1是侧视图并且因此仅示出两个缆芯，可是正如后面的图3A所示，在平面方向上是可以看到三个缆芯的。

这种连接结构包括容纳三个导体连接件的连接盒1，所述导体连接件连接着从一对三相超导电缆100抽出的每个相的缆芯102的超导体201，固定于每个导体连接件的圆周的固体绝缘元件2，以及允许固体绝缘元件2被固定于连接盒1的金属凸缘3。

-超导电缆-

<电缆的结构>

本实施例的三相超导电缆100具有与图6所示相同的结构。具体地，通过参考附图，三相超导电缆100是由扭转在一起的三个缆芯102构成，并且它们被容纳于热绝缘管101中，每个所述缆芯从最内部组成按顺包括芯体200、超导体201、电绝缘层202、屏蔽层203以及保护层204。通过扭转涂覆有绝缘体的扭转的多个铜线构成芯体200。超导体201通过以螺旋方式分层围绕芯体200缠绕Bi-2223基的超导带状线(Ag-Mn外壳线)构成。屏蔽层203通过以螺旋方式分层围绕电绝缘层202缠绕Bi-2223基的超导带状线(Ag-Mn外壳线)所构成。电绝缘层202通过围绕超导体201缠绕聚丙烯层压纸(由Sumitomo Electric Industries，Ltd.所生产的

)所构成。保护层204通过围绕屏蔽层203缠绕牛皮纸所构成。热绝缘管101具有外管101a和内管101b，每个管由SUS(不锈钢：JIS)波纹管所形成。由外管101a和内管101b所构成的双体管具有设置在层中的热绝缘材料，并且在所述双体管中产生真空，从而构成真空多层热绝缘结构。在内管101b和每个缆芯102之间流通液氮或类似制冷剂。另外，聚氯乙烯的抗蚀层104被设置在热绝缘管101的周围。

<保持工具>

超导电缆100被扭转在一起并因此容纳于绝缘管101中，从所述电缆的根部朝向将会被连接在一起的所述电缆的端部看过去，在引入连接盒的一端处具有相互渐增地分开的缆芯102，因此超导电缆分开并容纳于连接盒1中，从而使所述缆芯可以被分开，易于处理。在本实施例中，如沿缆芯102或在图1的横向上所看到的那样，对于每个电缆100来说，第一保持工具110a被设置成接近所述电缆的根部，第三保持工具110c靠近将要被连接的所述电缆的端部，以及第二保持工具110b介于它们其间。在第一和第二保持工具110a和110b之间，半圆、弧形元件(未示出)被设置成保持缆芯102并且将保持工具110a和110b连接在一起。所述第三保持工具110c不与其它的保持工具110a或110b相连。所述第一保持工具110a具有处于中心并且由三个固定于此处的半圆、弧形元件所包围的环形部分。所述环形部分设置在三个缆芯102之间，从而使所述环形部分将所述中心基本定位于由缆芯102所围绕的空间的中心，并且第一保持工具110a保持缆芯102，从而使它们被间隔开来。第二和第三保持工具110b和110c具有基本上和第一保持工具110a相同的结构，尽管不同之处仅在于所述环形部分的直径要大于第一保持工具110a。另外，工具110a-110c具有基本上与连接盒1的内部圆周表面点接触的滑动部分(未示出)从而在缆芯102膨胀/收缩时，它们在连接盒1中是可移动的。所述滑动部分被连接于所述环形部分的外部圆周部分，没有半圆、弧形元件被固定于此处。虽然在本发明中，保持工具110a-110c在连接盒中是适于移动的，可是它们可以被固定于所述连接盒中。

-连接盒-

超导电缆100的端部分别引入连接盒1中并连接在一起。连接盒1具有由制冷剂导管11和绝缘导管12所形成的双体结构，所述制冷剂导管11容纳制冷剂10和具有容纳在其中的导体连接件，所述绝缘导管12容纳制冷剂导管11。在本实施例中，导管11和12在缆芯102的纵向上分开形成。更具体地，所述导管由两部分组在一起形成。例如，如果大约有4米长的连接盒1被安装在检修孔中，所述连接盒具有大约有5至6米的长度、大约5至6米的深度和大约2米的高度，并且连接盒1具有不可分开的结构，那么就难于将所述连接盒引入到所述检修孔中。而且，也难于在检修孔中执行连接操作。另外，虽然优选地所述导体连接件应被靠近中心设置在连接盒中，可是朝向一个电缆100的根部移动所述一片连接盒从而连接所述超导体需要大的间隙，以便将所述连接盒移开。而且，所述导体连接件形成与移动连接盒相对的位置，并且此后当所述盒被再一次朝向所述导体连接件移动时，所述导体连接件可以被设置在所述盒中，朝向其一侧偏移(即，用于连接的操作位置)。相反的是，如果所述连接盒由两部分形成，并且因此在缆芯102纵向上是可分开的，所述组成部分可能大约有2米，这样就可以有助于将所述盒引入到检修孔中，并且还不需要太大的间隙。而且，所述两个组成部分分别移动远离待连接的两个电缆100根部，从而使得形成的导体连接件易于布置在连接盒1的中心附近。此外在本实施例中，连接盒1形成为圆柱形，以便减少因压缩的制冷剂的流通而造成的压力损失。

<制冷剂导管>

制冷剂导管11容纳液氮或类似制冷剂。在本实施例中，制冷剂管11由不锈钢形成。制冷剂管11由两部分形成，每部分都包括管状元件11a，该管状元件11a具有相对开放的端和连接到管状元件11A一端的端面板11B。管状元件11A的一端具有附连到其上端面板11B；另一端是开放端，连接到另一个管状元件11A的开放端上，从而形成如图1所示的封闭空间。管状元件11A通过诸如焊接连接在一起。

<绝缘导管>

绝缘导管12容纳制冷剂导管11。在本实施例中，绝缘导管12由不锈钢制成。另外，在本实施例中，制冷剂导管11和绝缘导管12在它们之间形成一空间，所述空间是真空的，以便进行热绝缘。绝缘导管12由两部分形成，每部分都包括管状元件12a，该管状元件12a具有开放的相对端部和附连到管状元件12A一端上的端面板12B。管状元件12A的一端带有附连到其上的端面板12B，另一端为开放端，连接到另一管状元件12A的开放端，从而形成如图1所示的封闭空间。管状元件12A通过诸如焊接被连接起来。在本实施例中，为了帮助连接管状元件12A，管状元件12A具有内部圆周表面，该内部圆周表面带有设置在其上的环形元件12C。此外，在绝缘导管12中设置支撑夹具12a，以支撑所述制冷剂导管11的自重，并且设置有固定件12b，其设置成如所示纵向定位地将制冷剂导管11固定在导管12中。支撑夹具12a由具有优秀强度的不锈钢形成，并且具有沿制冷剂导管11的管状元件11A的外圆周和绝缘导管12的管状元件12A的内圆周延伸的精确的几何形状。固定件12b由具有较小热传导率的FPR形成，其环形尺寸能够使其抵靠着制冷剂导管11的端面板11B。

-导体连接件-

参考图2，本实施例提供导体连接件，其由从每个相的缆芯露出的超导体201的一端形成，还提供连接套管4，其容纳所述导体201，并且使所述导体201通过。在本发明中，所述导体连接件的外部圆周由固体绝缘元件所围绕。在本实施例中，具体地，连接套管4的外部圆周由固体绝缘元件2围绕。连接套管4由传导材料形成并且呈现杆状，其相对端部设置有容纳超导体201的连接件4a，并且通过设置其中心尺寸，使得固体绝缘元件2可以被设置在其中。在本实施例中，连接套管由铜形成。或者，也可以由铝等形成所述套管。而且，例如在工厂中，连接套管4还可以设置有固体绝缘元件2，并且，连接套管4和超导体201可以在检修孔中或真正形成所述连接结构的地方连接在一起。

-固体绝缘元件-

在本实施例中，固体绝缘元件2是由环氧树脂形成的压力锥形体。通过所述锥形体的收缩力，固体绝缘元件2紧密地接合到连接套管4的外部圆周。所述压力锥形体是单件的，并且具有相对的锥形端。为了有助于将其固定到下述金属凸缘3上，所述压力锥形体具有圆周环形突起21，通过固定工具33固定到凸缘3(固定凸缘31)上。在本实施例中，突起21与固体绝缘元件2一体地形成。

-增强层-

所述导体连接件(即电绝缘层202的端部，超导体201的端部，以及连接套管4的端部)具有由如图1和图2所示的增强层20围绕的外部圆周，从而增强绝缘。在本实施例中，增强层20由围绕所述导体连接件缠绕的牛皮纸形成。

-金属凸缘-

固体绝缘元件2通过金属凸缘3固定于连接盒1(制冷导管11)。在本实施中，金属凸缘3包括：固定凸缘31，其容纳三个固体绝缘元件2并且使固定绝缘元件穿过；以及，夹紧固体绝缘元件2的突起21的夹紧凸缘32。在本实施例中，凸缘31和32由具有优秀强度的不锈钢(SUS 304)形成。

在本实施例中，如图3A所示，凸缘31呈盘形，以便与所述连接盒(所述制冷剂导管)的几何形状相适应，并且包括孔30，凸缘通过该孔容纳固体绝缘元件2并且使固定绝缘元件穿过。在本实施例中，按照三角形设置三个孔30。而且，由于凸缘31将所述制冷剂导管分隔成左右两个空间(见图1)，本实施例示出的凸缘31相应地设置成有如图3A所示的多个流动孔31a，从而帮助所述制冷剂在两个空间之间流动。这样，所述制冷剂导管可以使得液氮或类似制冷剂在其中更加平滑地流通。凸缘32是环形元件，其足寸设置成能够和凸缘31配合，从而将所述固体绝缘元件2的突起21(见图1和图2)夹在凸缘和32何31之间。缘31和32夹着所述固体绝缘元件2的突起21，并且用螺栓等固定元件33夹紧凸缘31和32，从而将固体绝缘元件2固定到金属凸缘3上。应注意的是，图3A没有示出增强层。

具有插入在其中并因此固定的固体绝缘元件2的金属凸缘3随后被固定于连接盒1(制冷剂导管11)。在本实施例中，所述凸缘被焊接并且因此固定于连接盒1。从而将所述导体连接件的位置固定在连接盒1(制冷剂导管11)中。具体地，在本发明中，为多个缆芯102设置的固体绝缘元件2固定到单个金属凸缘3上，并且所述导体连接件彼此间没有位置偏移。而且，由具有优秀强度的金属所形成的凸缘3可以在所述制冷剂冷却并且使缆芯102收缩时防止所述导体连接件在缆芯102纵向上产生显著的移动。另外，通过所述凸缘3的固定，可以确定所述超导体在连接盒1中的位置。这样，可以防止在安装电缆中所引发的偏移。本发明因此可以将导体连接件保持在希望的位置上(即设计位置)。

-对所述屏蔽层的处理-

还是在本实施例中，从每个超导电缆100抽出的缆芯102具有它们各自由屏蔽连接件40所连接并且因此短路的屏蔽层。这样在每个缆芯100的外侧难于产生泄露通量。

在本实施例中，如图3B所示，屏蔽连接件40由围绕屏蔽层203的圆柱形元件41和将圆柱形元件41连接在一起的链接元件42组成。在本实施例中，屏蔽连接件40由铜形成。具体地，链接元件42由柔性编织物材料制成从而有利于将圆柱形元件41和链接元件42在连接盒1中或在类似的有限空间中连接在一起，并且吸收在组装操作中引入的尺寸偏差。另外在本实施例中，屏蔽层203和圆柱形元件41用低熔点焊料所连接。更具体地，它们用具有大约为78℃熔点的焊料连接起来，并且该焊料是具有占质量9.3％的锡、34.5％的铅、50％的铋以及6.2％的镉的化学组合物。

在本实施例中，所述屏蔽连接件由普通传导材料所形成。另外，其可由超导材料所形成。例如，所述圆柱形元件可以如上所述地由铜形成，所述链接元件可由超导材料形成。更具体地，在管处理过程中由粉末形成的多个圆形线缆可用于将圆柱形元件连接在一起。而且在本实施例中，所述屏蔽连接件在单个位置设置在连接盒1中。或者，对每个电缆来说，可以针对每个电缆在单个位置设置屏蔽连接件，总共在两个位置设置屏蔽连接件，或者将其省略。

如果设置所述屏蔽连接件，则如图4所示，优选地，屏蔽链接件300被设置成将一个电缆的屏蔽层203和另一个电缆的屏蔽层203连接在一起。在本实施例中，屏蔽链接件300由铜制的编织物材料形成，并且被设置成从某一电缆的屏蔽层203沿屏蔽层203以及第一绝缘材料2延伸到另一电缆的屏蔽层203，并且用焊料连接到每个屏蔽层203。在本实施例中，所述屏蔽链接件由普通传导材料形成。或者，其可由超导材料形成或通过压接而相连。

-支流通路-

在本实施例中，金属凸缘3(固定凸缘31)设置有用于制冷剂流通的流动孔31a。或者，如图5所示，可设置支流通路5，将两个形成在制冷导管11中由凸缘3所分隔的子空间相连接。支流通路5例如是一具有类似于连接盒1的热绝缘结构的呈管状的管子。更具体地，如图5所示，其包括所使用的管子50，该管子50在横截面上呈马蹄形，并且具有由制冷剂导管和绝缘导管所形成的双体结构。另外，管子50具有相对端，每端具有设置有凸缘51的开口，制冷剂导管11和绝缘导管12均具有设置有连接管13的圆柱形元件，所述连接管13可连接到管子50，并且连接管13具有设置有凸缘14的开口，凸缘14与凸缘51相连。支流通路5的凸缘51和与连接盒1相关联的凸缘14相连，并且例如与夹具52螺栓紧固用于夹紧。另外，优选地，支流通路5设置有阀门53，通过打开和关闭该阀门调节所述制冷剂的流速。优选地，制冷剂导管11具有连接管13，其带有具有可拆卸连接结构的中间部分，即一个可以连接到其上的连接件，这样可以帮助将其设置在绝缘导管12中。另外，优选地，所述中间部分可以是柔性管，因此可以具有改进的可插入性。

-组装步骤-

上述中间连接结构最好以下面的步骤进行组装(见图1)：将一对待连接的超导电缆的具有绝缘管的相应端部切割，并且因此将所述端部除去，以曝露出缆芯102，所述缆芯顺序地穿过将所述热绝缘管和连接盒1连接在一起的管状连接件120、所述绝缘导管12的端面板12B、圆柱形元件12A和固定件12b、以及制冷剂导管11的端面板11B和圆柱形元件11A。并且将它们进一步向每个电缆100的根部移动。每个电缆100的缆芯102需要连接的一端被露出。需要注意，如果将所述超导电缆接入连接盒同时保持其真空结构，那么，可以切割或除去所述电缆不具有热绝缘管的端部。

在这种情况中，将保持工具110a-110c设置成，使两个超导电缆100的每一个的相应缆芯102都朝向将要被连接的端部间距渐增。而且，一个超导电缆100(在图1中所述左电缆)的缆芯102穿过凸缘31，并且所述凸缘向所述电缆的根部(在图1中所述左电缆)移动。如果对所述屏蔽层进行处理，那么，在远离所述导体连接件的位置定位于缆芯102中的保护层被除去，从而露出屏蔽层，并且屏蔽连接件40被连接于此。

两个超导电缆100的每个缆芯102的带有超导体201的端部被露出。另一个电缆(见图1，所述右电缆)的超导体201穿过凸缘32。连接套管4具有外部圆周，预先设置有连接在此处的固体绝缘元件2，并且已经被移走的凸缘31和32被移动从而夹紧所述固体绝缘元件2的突起21，并且它们被固定件33夹紧，从而将固体绝缘元件2固定于金属凸缘3。然后凸缘3相对于连接盒1(制冷剂导管11)定位并且通过焊接固定于连接盒1上，并且随后所述同相的缆芯102的超导体201插入每个连接件4a的连接套管4，夹紧并因此连接在一起。这样做，可以在长度上调整超导体201，从而如上所述地定位固体绝缘元件2。针对每个相执行这样的操作，以进行连接。这种操作提供一种结构，该结构在其外部圆周上提供带有固体绝缘元件的导体连接件。另外，固定于连接盒1的金属凸缘3有助于定位所述导体连接件。随后，固体绝缘元件2由增强层20适当地包围。如果设置有屏蔽连接件40，则优选地设置一屏蔽链接件(见图4)，从而连接一个缆芯102的屏蔽层和另一缆芯102的屏蔽层。然后，制冷剂导管11的圆柱形元件11A分别朝向待连接的电缆端部移动、焊接并且进而连接在一起，其中，所述圆柱形元件已经分别向其相应的电缆根部移动。因此，所述导体连接件通过固体绝缘元件2和金属凸缘3固定于制冷剂导管11上。

制冷剂导管11具有端部面板11B，每个都焊接并因此连接在一起，包括固定件12b和支撑夹具12a的绝缘导管12具有圆柱形元件12A，该圆柱形元件向待连接的端部移动，焊接到对应圆柱形元件12A上并且进而与其相连。然后，绝缘导管12的每个端部面板12B焊接到圆柱形元件12A上，并且因此与圆柱形元件12A相连，所以，所述圆柱形元件12A具有管状连接件120，其焊接到端部面板12B上，并且因此与其相连。这样可以提供一个整体的中间连接结构。然后，将制冷剂导管11和绝缘导管12之间的空间形成真空，此后制冷剂导管11容纳压缩的制冷剂，从而使用超导电缆线。

通过在缆芯纵向上如此分开的连接盒，可以在检修孔中或类似的有限空间中方便地进行组装。

尽管已经对本发明进行了详细地说明和描述，但是应清楚地认识到，这些说明和描述仅是展示和示例，并不是作为限制，本发明的精神和范围仅由权利要求限定。

Claims (8)

1、一种多相超导电缆连接结构，包括：

一对多相超导电缆(100)，其包括具有超导体(201)的多个缆芯(102)；

容纳多个导体连接件的连接盒，该导体连接件将从不同电缆(100)抽出的缆芯(102)的超导体(201)连接在一起；

固定到每个所述导体连接件的外部圆周上的固体绝缘元件(2)；以及将多个所述固体绝缘元件(2)固定到所述连接盒(1)上的金属凸缘(3)，所述连接盒(1)具有引入其中以冷却所述缆芯(102)的制冷剂；和所述金属凸缘(3)具有流动孔(31a)，所述制冷剂在该孔中流动。

2、根据权利要求1所述的多相超导电缆连接结构，其中，所述连接盒(1)由多个部分形成，并因此在所述缆芯(102)的纵向上是可分开的。

3、根据权利要求1所述的多相超导电缆连接结构，其中，所述连接盒(1)是圆柱形体。

4、根据权利要求1所述的多相超导电缆连接结构，还包括围绕所述超导体(201)的屏蔽层(203)，以及使从一个电缆(100)抽出的缆芯(102)的屏蔽层(203)短接的屏蔽连接件(40)。

5、根据权利要求4所述的多相超导电缆连接结构，其中，所述屏蔽连接件(40)由普通传导材料和超导材料中的至少一种形成。

6、根据权利要求4所述的多相超导电缆连接结构，还包括将从一个电缆(100)抽出的每个缆芯(102)的屏蔽层(203)和从另一个电缆(100)抽出的每个缆芯(102)的屏蔽层(203)连接在一起的屏蔽链接件(300)。

7、根据权利要求6所述的多相超导电缆连接结构，其中，所述屏蔽链接件(300)由普通传导材料和超导材料中的至少一种形成。

8、一种多相超导电缆线，其包括如权利要求1所述的多相超导电缆连接结构。

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