CN101136265B - 超导性电缆的终端器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于超导性电缆(1)的终端器，该终端器由耐压的金属内部容器(2)和金属的外部容器(3)构成，在内部容器中有液态冷却剂以及电缆伸入到其中，外部容器通过中间空隙(4)与内部容器(2)分隔开，在中间空隙中设置真空绝缘。为了保护终端器免于爆裂，在内部容器(2)的壁中安置第一安全膜板(6)和在外部容器(3)的壁中在第一安全膜板(6)的高度安置第二安全膜板(7)。在两个安全膜板(6，7)之间，设有相对于真空绝缘的中间空隙(4)通过一个耐压壁(9)封闭的、抽真空的爆裂腔(8)，该爆裂腔具有超绝缘层。

Description

超导性电缆的终端器
技术领域
本发明涉及用于超导性电缆的一种终端器，该终端器由一个耐压的金属内部容器和一个金属的外部容器构成，在内部容器中有液态冷却剂以及电缆可伸入其中，外部容器通过一个中间空隙与内部容器分隔开，在中间空隙中设置真空绝缘。
背景技术
超导性电缆具有由一种专门材料制成的导电体，该材料在足够低的温度时过渡到超导性状态。由此，一种相应构造的导电体的电阻趋于零。适合的材料例如是YBCO(钇-钡-铜-氧化物)或BiSCCO(铋-锶-钙-氧化物)。为了达到超导性状态，这样一种材料的足够低的温度例如在67K与110K之间。适合的冷却剂例如是氮，氦，氖和氢或这些物质的混合物，这些物质总是液态。利用冷的电介质的超导性电缆(WO 03/052775 A1)和利用热的电介质的超导性电缆(EP 1 551 038 A1)是公知的。
与超导性电缆的结构和利用该电缆工作的系统无关地，在该电缆传输距离的起点和终点装备一个终端器。这个终端器由一个耐压的金属内部容器和一个金属的外部容器构成，该外部容器通过一个中间空隙与内部容器分隔开，在中间空隙中安置真空绝缘装置。超导性电缆伸入到内部容器中，在该内部容器中至少在工作期间具有处于压力下的冷却剂，冷却剂在电缆工作时通过一个在包括中间空隙的情况下围绕着电缆或它的内导体的低温恒温器运动。必须将内部容器设计成，使得它无损害地经受住所有可能的压力升高，尤其是突然的压力升高。
此外，对于利用冷的电介质的电缆，这样一种突然压力升高的危险，可能在于在超导性电缆与内部容器壁之间的内部容器中的电击穿，或者在诸如电网中短路的瞬时过程中与电缆结构无关。如果电缆位于供电源电网上，则为随后出现的电弧提供一个极高的电流，该电流可能在约0.1秒后才中断。如此产生的能量导致使已经大部分包含在内部容器中的冷却剂汽化。在内部容器中因此产生的体积膨胀导致瞬时压力升高，该压力升高通常不能快速经过管道降低，致使在没有采取附加措施时内部容器有爆破的危险。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，保护本文所述终端器的内部容器免受由于突然压力升高而造成的破坏。
该技术问题按照本发明以这样的方式得以解决，
-在内部容器的壁中安置第一安全膜板，
-在外部容器的壁中在第一安全膜板的高度安置第二安全膜板以及
-在两个安全膜板之间设有相对于真空绝缘的中间空隙通过一个耐压壁封闭的、抽真空的爆裂腔，该爆裂腔具有超绝缘层(Superisolierung)。
耐压地封闭内部容器的第一安全膜板设计成，使它在内部容器中超过一个最大允许的压力时打开。该安全膜板作为内部容器的一部分限定了该内部容器的填充冷却剂的内腔边界，以及由此本身在工作情况下也被有力地冷却。在该安全膜板的外侧，相邻的抽真空的爆裂腔设有超绝缘层，使得在第一安全膜板的内侧与外侧之间不存在可能造成向内部容器中渗透的热量增强的温度降。如果内部容器中的压力尤其突然上升超过允许的最大压力以及进而超过第一安全膜板的开启压力，则该安全膜板打开并首先将内部容器的物质释放到爆裂腔中。在无故障的工作期间在其上根本不施加内压力的第二安全膜板被设计成，使得它在与打开第一安全膜板所要求的压力相比明显小的压力情况下就打开。它在第一安全膜板打开后直接就打开，因为通过打开第一安全膜板爆裂腔中的压力大大升高。以这种方式，在内部容器中压力过高时液体或气体通过为此形成的开口从该内部容器排出。内部容器或终端器的进一步损坏，尤其是终端器的爆裂，都将得以避免。
附图说明
本发明主题的一个实施例在附图中示出，唯一的一幅附图示意性地示出用于超导性电缆或用于具有超导性电缆的系统的一个终端器的剖面。
具体实施方式
用附图标记1表示一个具有任意的本身结构公知的超导性电缆或电缆系统。它伸入到一个终端器E中，该终端器由一个耐压的金属内部容器2和一个金属的外部容器3构成。外部容器3通过一个中间空隙4与内部容器2分隔开。两个容器2和3有利地由特种钢制成。中间空隙4是抽真空的，并且在该中间空隙中设置热绝缘。内部容器2和外部容器3连接到一个围绕电缆1的本身公知的低温恒温器5上。
优选的是，在与电缆1入口处相对的端部，内部容器2通过安全膜板6封闭。约在与第一安全膜板6相同的高度，在外部容器3中安装一个同样封闭的第二安全膜板7。在两个安全膜板6和7之间存在一个爆裂腔8，该爆裂腔相对于中间空隙4通过一个耐压壁9封闭。爆裂腔8是抽真空的并具有例如由很多层用铝气相喷镀的塑料薄膜构成的超绝缘层。壁9例如由特种钢制成。
内部容器2用一种液态冷却剂充灌，例如用氮，氮至少在运行期间与电缆1的工作条件有关地处于例如3巴至20巴的压力下，并在电缆1或所属的系统工作时通过属于它的低温恒温器5运动。
两个安全膜板6和7优选的是由金属例如钢制成。它们的尺寸以及其在内部容器2中和在外部容器3或爆裂腔8的壁9上的锚固要调整成，使得在超过一个对它们产生影响的压力时它们就爆裂或打开。由此，在内部容器2中突然形成一个开口以及紧接着在爆裂腔8中也出现一个开口，致使冷却剂可以从终端器E中逸出。第一安全膜板6的强度大大高于第二安全膜板7的强度，因为它必须在电缆1无故障的运行中保证内部容器2的耐压封闭。第一安全膜板6的尺寸要设计成，使得它保持一个压力，该压力至少超过内部容器2中存在的压力的10％。第二安全膜板7就可以在明显较低的例如界于1巴与5巴之间的压力时打开。
具有超绝缘层的爆裂腔8确保，第一安全膜板6的功能不受外界影响妨碍。终端器E的环境温度通过爆裂腔8相对于第一安全膜板6被阻挡，致使一方面在其内侧与另一方面在其外侧之间没有温度降存在。同时，以这种方式大大降低了在第一安全膜板6的位置进入到内部容器2的热量。
爆裂腔8本身是一个通过耐压的壁9封闭的且相对于在两个容器2与3之间的中间空隙4限定的空间，使得打开第一安全膜板6后产生的压力升高只可以在第二安全膜板7的方向上起作用。为此，壁9必须设计为，使它不受损坏地经受住比第二安全膜板7更高的压力，由此打开第一安全膜板6后在爆裂腔8中产生的压力升高只导致打开第二安全膜板7。
在故障情况下，随着在内部容器2中一个突然的压力升高，大约发生下面情况：
如果在内部容器2中突然产生一个过高的压力，例如通过电缆1与内部容器2之间的击穿，第一安全膜板6就打开。它打开到爆裂腔8中，使得直接在此之后第二安全膜板7也打开。两个容器2和3以及在它们之间在中间空隙4中存在的真空绝缘，以这种方式保持不受损坏。从终端器E排出的液体或从终端器排除的气体首先被环保地收集到例如砾石层中。然后气体可以排放到大气中。

Claims (1)

1.一种用于超导性电缆的终端器，该终端器由耐压的金属内部容器和金属的外部容器构成，在内部容器中有液态冷却剂以及电缆伸入到其中，外部容器通过一个中间空隙与内部容器分隔开，在中间空隙中安置真空绝缘，其特征在于，
-在所述内部容器(2)的壁中安置第一安全膜板(6)，
-在所述外部容器(3)的壁中在第一安全膜板(6)的高度安置第二安全膜板(7)，其中，在所述内部容器(2)中的压力上升超过允许的最大压力时，所述两个安全膜板(6，7)爆裂或开启，
-在两个安全膜板(6，7)之间设有相对于真空绝缘的中间空隙(4)通过一个耐压壁(9)封闭的、抽真空的爆裂腔(8)，该爆裂腔具有超绝缘层，使得在所述第一安全膜板(6)的内侧与外侧之间不存在温度降，并且大大降低了进入到所述内部容器(2)的热量，
-其中，所述液态冷却剂或由此形成的气体在所述两个安全膜板(6，7)爆裂时通过所述爆裂腔(8)从所述内部容器(2)排出。
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