CN101281807A - 一种绝缘绝热一体的超导电缆 - Google Patents

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任安林
席海霞
陈志莉
李欢欢
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    • Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Abstract

一种绝缘绝热一体的超导电缆，包括电缆外壳、内管，电缆外壳和内管间带有夹层，内管内为低温冷却剂通道及装载的超导导体，所述的电缆外壳和内管上均设有波纹伸缩段；电缆外壳和内管间的夹层为绝缘绝热层，且置有至少一组夹层绝缘子。所述的电缆外壳和内管间构成的绝缘绝热层为抽真空夹层或填充轻质泡沫、粉状绝缘绝热材料层。本发明主要应用于大电流传输，其结构简单实用，制造成本低，可靠性高，能更为灵活方便地实现与现场设备的连接。

Description

一种绝缘绝热一体的超导电缆
技术领域
本发明属于超导电缆的电力工程应用技术领域，尤其涉及一种绝缘绝热一体的超导电缆。
背景技术
高温超导电缆技术的发展已有十余年的历史。与常规电缆相比，超导电缆具有损耗低、容量大、体积小和无污染等几个方面的优势。超导电缆的运行条件与常规电缆有很大的差异，超导导体需要低温的运行条件(目前为液氮温区，约-196℃)。因此超导电缆除需要绝缘层外，还需要维持低温的绝热层。
高温超导电缆的基本结构与常规电缆有很大的差异，一般从内到外依次为：
(1)内支撑管-通常为罩有密致金属网的金属波纹管，做为超导带材排绕的基准支撑物，同时用做液氮冷却循环管道；
(2)电缆导体-铋系高温超导带材绕制而成，一般为多层；
(3)热绝缘层-通常由同轴双层金属波纹管套制，两层波纹管间抽真空并嵌有多层防辐射金属箔，其功能是使电缆超导导体与外部环境实现热绝缘，保证超导导体安全运行的低温环境；
(4)电绝缘层-电绝缘层置于热绝缘层外面的，因其处于环境温度下，故习惯上被称为常温绝缘超导电缆(或热绝缘超导电缆)，常温绝缘超导电缆的电绝缘层由常规电缆绝缘材料制作。电绝缘层置于热绝缘层里面的，在电缆处于运行状态时处于低温环境，故被称为冷绝缘超导电缆，这类电缆的电绝缘层需要用适合于低温环境的电气绝缘材料制造。
(5)电缆屏蔽层和护层-电缆屏蔽层和护层的功能与常规电力电缆类似，即电磁屏蔽，短路保护及物理、化学、环境防护等。
图3所示的是一种现今有代表性的热绝缘超导电缆结构，包括：former管(骨架)19、多层线材(层间由电绝缘薄膜隔开)18、液氮通道17、低温保持器(真空+多层绝缘)16、半导体层15、主绝缘层14、金属屏蔽层13、防水内衬层12及外护层11。图4所示的是一种有代表性的冷绝缘超导电缆结构，绝缘层位于低温液氮环境中。目前，这些结构的超导电缆普遍采用金属的恒温器，其内部抽高真空以达到绝热保温的目的，另外再加上一层绝缘层，因此其成本较高，高真空的形成和运行维护的成本也较高，且可靠性较低。如现在运行的超导电缆，其绝热层偶尔会有真空泄漏导致真空度降低的故障，另外还需要每隔1年左右就定期停运抽真空维护一次。
目前，世界上已经投入电网运行的超导电缆有四组，分别是丹麦NKT公司、美国Southwire公司和北京云电英纳超导电缆有限公司、美国SuperPower公司制造生产。这四组电缆均为三相交流电力传输用电缆，均采用单独的抽真空绝热层和绝缘层，成本较高。
由于目前超导电缆的造价还很高，超导电缆输电线路的初投资规模巨大，加上超导电缆的工业化生产能力还不高，所以超导电缆的大规模应用还需十年或更长的时间。但在下面几个方面超导电缆有可能很快显示出优势，并在近期得到应用：
1、城市密集居住区，摩天大厦，常规电缆容量不够，没有更大电缆的空间；
2、金属冶炼设备等大电流、短距离、小空间的应用中；
3、电站和变电站内大电流传输母线；
4、电力需求迅猛发展的大城市，要求的供电容量不断扩大，由于城市的拥挤和开挖成本高昂，无法扩大电缆铺设范围，借助超导电缆，可以在原有的管道内更换，使供电容量提高3-5倍。
超导电缆的特性和结构决定了其应用于大电流或长距离大容量电力传输时，经济效益将最为明显。相对于损耗较高的传统的大电流母线，设计更为实用、造价较低、维护简易的超导电缆应用于短距离的大电流传输时，将能在近期体现出更明显的经济效益。
发明内容
本发明的目的是提供一种简单实用、低成本、高可靠性的绝缘绝热一体的超导电缆，其能更为灵活方便地实现与现场设备的连接。
为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：
一种绝缘绝热一体的超导电缆，包括电缆外壳、内管，电缆外壳和内管间带有夹层，内管内为低温冷却剂通道及装载的超导导体，所述的电缆外壳和内管上均设有波纹伸缩段；电缆外壳和内管间的夹层为绝缘绝热层，且置有至少一组夹层绝缘子。
所述的电缆外壳和内管间构成的绝缘绝热层为抽真空夹层或填充轻质泡沫、粉状绝缘绝热材料层。
本发明绝缘绝热一体的超导电缆主要应用于大电流传输。
本发明的优点是：
1、本发明绝缘绝热层一体化的超导电缆通过在绝热层设计绝缘支持和绝缘密封结构，在外壳和内管上设计波纹伸缩结构，使超导电缆结构大大简化。
2、将绝缘支持结构设计在电缆外壳和内管之间，使得本发明绝缘绝热层一体化的超导电缆抗损能力加强，使用更为可靠。
3、由于结构的简化，使得制造和运行维护成本大幅降低。
4、由于结构的简化，使得可靠性提高。
5、由于一体化的结构，使超导电缆可以更灵活方便地实现与现场设备的连接。
附图说明
图1为本发明绝缘绝热一体的超导电缆结构示意图(纵截面)。
图2为图1中A-A横截面结构示意图(该实施例带有两个夹层绝缘子)。
图3为现有技术热绝缘超导电缆结构示意图(横截面)。
图4为现有技术冷绝缘超导电缆结构示意图(横截面)。
具体实施方式
参阅图1、图2所示，本发明绝缘绝热一体的超导电缆包括电缆外壳1、内管5，电缆外壳和内管间带有夹层2，内管内为低温冷却剂通道及装载的超导导体4，所述的电缆外壳1和内管5上均设有波纹伸缩段101、501。
在电缆外壳和内管间的夹层2中置放一组夹层绝缘子3，所述的夹层绝缘子由绝缘材料制成，形状可为支柱式或套管式、盘式、盆式，采用支柱式绝缘子时每个支撑点与电缆垂直的横截面上布置1～20个。该夹层绝缘子可起到绝缘及支持双重作用。
所述的电缆外壳1和内管由金属板材卷制而成，材料为铁、铝、铜或其合金。所述的外壳或内管上的波纹伸缩段结构采用与外壳或内管同种的材料卷压制成，与外壳焊接为一体。波纹伸缩管的长度和个数根据电缆总长度和计算的伸缩量数据适当布置设计。
所述的电缆外壳和内管之间的夹层2，可采用抽真空绝缘绝热，或填充轻质的泡沫、粉状绝缘绝热材料(如：SiO2气凝胶粉末绝缘绝热材料)。
由于采用了此结构设计，大电流超导电缆可以不再采用独立的绝缘层，而绝热也可以不采用抽高真空的方式，因此使用的绝缘材料、运行维护的工作量相应减少，可靠性也得以提高。
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1：用于直流200kA级铝电解槽供电的超导电缆(80米长)
外壳和内管由不锈钢板卷制而成，由于电压较低，夹层绝缘子为盘式，采用耐温度变化的聚四氟乙烯材料制作，每5米布置一个。在距两端25米处各布置一组长度分别为500mm的波纹伸缩段结构。外壳和内管之间的夹层抽较低的真空以绝缘绝热。
实施例2：用于交流26kA级发电机出口的电缆母线(150米长)
外壳和内管由铝板卷制而成，夹层绝缘子采用耐温度变化的聚四氟乙烯材料棒制作，每8米布置一组绝缘子，每个支撑点与电缆垂直的横截面上绝缘子个数是4个。外壳和内管上分别每隔30米布置一组长度为600mm波纹伸缩段结构。外壳和内管之间的夹层填充轻质的气凝胶粉状绝缘绝热材料。

Claims (4)

1. 一种绝缘绝热一体的超导电缆，包括电缆外壳、内管，电缆外壳和内管间带有夹层，内管内为低温冷却剂通道及装载的超导导体，其特征在于：所述的电缆外壳和内管上均设有波纹伸缩段；电缆外壳和内管间的夹层为绝缘绝热层，且置有至少一组夹层绝缘子。
2. 根据权利要求1所述的绝缘绝热一体的超导电缆，其特征在于：所述的电缆外壳和内管间构成的绝缘绝热层为抽真空夹层或填充轻质泡沫、粉状绝缘绝热材料层。
3. 根据权利要求1所述的绝缘绝热一体的超导电缆，其特征在于：所述的夹层绝缘子由绝缘材料制成，其形状为套管式或盘式、盆式之一种。
4. 根据权利要求1所述的绝缘绝热一体的超导电缆，其特征在于：所述的夹层绝缘子为支柱式，每个支撑点与电缆垂直的横截面上布置1～20个。
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Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102168783A (zh) * 2009-12-16 2011-08-31 尼克桑斯公司 超导电缆系统
EP2615614A1 (en) * 2010-09-07 2013-07-17 Chubu University Educational Foundation Superconducting power transmission system
CN103578649A (zh) * 2012-08-03 2014-02-12 尼克桑斯公司 具有至少一个超导性电缆的装置
CN106448839A (zh) * 2016-10-12 2017-02-22 浙江伦特机电有限公司 核电站用仪表电缆组件
CN109390078A (zh) * 2018-11-22 2019-02-26 深圳供电局有限公司 一种低温液体强迫冷却电缆结构
CN109686495A (zh) * 2017-10-19 2019-04-26 北京航空航天大学 一种模块化的可组装式超导电缆冷套结构
CN110211743A (zh) * 2019-03-20 2019-09-06 天津大学 一种新型气体绝缘超导输电管道
CN110415887A (zh) * 2019-08-28 2019-11-05 广东电网有限责任公司 一种模块化的高温超导电缆
CN110517826A (zh) * 2019-10-12 2019-11-29 广东电网有限责任公司 一种超导电缆
CN110648800A (zh) * 2019-09-24 2020-01-03 深圳供电局有限公司 超导电缆系统
CN112615323A (zh) * 2020-10-27 2021-04-06 深圳供电局有限公司 高温超导电缆线路的杜瓦伸缩可调装置
CN113300292A (zh) * 2020-02-21 2021-08-24 上海电缆研究所有限公司 一种用于超导电缆的敷设保护装置
CN113470886A (zh) * 2021-07-28 2021-10-01 广东电网有限责任公司 一种超导电缆结构
CN113675687A (zh) * 2021-08-18 2021-11-19 昆山爱光电子有限公司 耐热防水的空调用集成线束
CN113823444A (zh) * 2021-10-21 2021-12-21 上海平高天灵开关有限公司 一种多层管型母线结构
CN109390078B (zh) * 2018-11-22 2024-04-19 深圳供电局有限公司 一种低温液体强迫冷却电缆结构

Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102168783B (zh) * 2009-12-16 2014-08-06 尼克桑斯公司 超导电缆系统
CN102168783A (zh) * 2009-12-16 2011-08-31 尼克桑斯公司 超导电缆系统
EP2615614A1 (en) * 2010-09-07 2013-07-17 Chubu University Educational Foundation Superconducting power transmission system
EP2615614A4 (en) * 2010-09-07 2017-09-13 Chubu University Educational Foundation Superconducting power transmission system
CN103578649A (zh) * 2012-08-03 2014-02-12 尼克桑斯公司 具有至少一个超导性电缆的装置
CN103578649B (zh) * 2012-08-03 2016-12-28 尼克桑斯公司 具有至少一个超导性电缆的装置
CN106448839A (zh) * 2016-10-12 2017-02-22 浙江伦特机电有限公司 核电站用仪表电缆组件
CN106448839B (zh) * 2016-10-12 2017-10-27 浙江伦特机电有限公司 核电站用仪表电缆组件
CN109686495B (zh) * 2017-10-19 2020-07-10 北京航空航天大学 一种模块化的可组装式超导电缆冷套结构
CN109686495A (zh) * 2017-10-19 2019-04-26 北京航空航天大学 一种模块化的可组装式超导电缆冷套结构
CN109390078A (zh) * 2018-11-22 2019-02-26 深圳供电局有限公司 一种低温液体强迫冷却电缆结构
CN109390078B (zh) * 2018-11-22 2024-04-19 深圳供电局有限公司 一种低温液体强迫冷却电缆结构
CN110211743A (zh) * 2019-03-20 2019-09-06 天津大学 一种新型气体绝缘超导输电管道
CN110415887A (zh) * 2019-08-28 2019-11-05 广东电网有限责任公司 一种模块化的高温超导电缆
CN110648800A (zh) * 2019-09-24 2020-01-03 深圳供电局有限公司 超导电缆系统
CN110517826A (zh) * 2019-10-12 2019-11-29 广东电网有限责任公司 一种超导电缆
CN113300292A (zh) * 2020-02-21 2021-08-24 上海电缆研究所有限公司 一种用于超导电缆的敷设保护装置
CN112615323A (zh) * 2020-10-27 2021-04-06 深圳供电局有限公司 高温超导电缆线路的杜瓦伸缩可调装置
CN112615323B (zh) * 2020-10-27 2022-07-12 深圳供电局有限公司 高温超导电缆线路的杜瓦伸缩可调装置
CN113470886A (zh) * 2021-07-28 2021-10-01 广东电网有限责任公司 一种超导电缆结构
CN113675687A (zh) * 2021-08-18 2021-11-19 昆山爱光电子有限公司 耐热防水的空调用集成线束
CN113675687B (zh) * 2021-08-18 2023-08-22 昆山爱光电子有限公司 耐热防水的空调用集成线束
CN113823444A (zh) * 2021-10-21 2021-12-21 上海平高天灵开关有限公司 一种多层管型母线结构

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