CN101689758A - 低温电缆终端单元 - Google Patents

低温电缆终端单元 Download PDF

Info

Publication number
CN101689758A
CN101689758A CN200880016930A CN200880016930A CN101689758A CN 101689758 A CN101689758 A CN 101689758A CN 200880016930 A CN200880016930 A CN 200880016930A CN 200880016930 A CN200880016930 A CN 200880016930A CN 101689758 A CN101689758 A CN 101689758A
Authority
CN
China
Prior art keywords
terminal unit
cable
electric current
electric
phase
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN200880016930A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101689758B (zh
Inventor
C·处侯特
D·威勒
M·罗丹
J·C·特伯特
D·林德西
P·W·菲舍
C·T·尼尔森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NKT Cables Ultera AS
Original Assignee
NKT Cables Ultera AS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NKT Cables Ultera AS filed Critical NKT Cables Ultera AS
Publication of CN101689758A publication Critical patent/CN101689758A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101689758B publication Critical patent/CN101689758B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G15/00—Cable fittings
    • H02G15/34—Cable fittings for cryogenic cables

Landscapes

  • Gas Or Oil Filled Cable Accessories (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)

Abstract

本发明涉及包括电缆的末端段的终端单元。所述电缆的末端段限定中心纵向轴，并且包括N个电相的末端部分、中性导体的末端部分和适于包括冷却液的周围热绝缘封装件。N个电相的末端部分和中性导体的末端部分的每一个包括至少一个电导体并且在所述电缆中围绕纤芯线圈架共心布置，其中相1在电缆中相对最内定位和相N相对最外定位，相N由中性导体围绕，电绝缘件布置在相邻电相之间和相N和中性导体之间，并且其中中性导体和电相的末端部分的每一个包括电连接到至少一个支路电流线的接触表面以提供电连接。接触表面的每一个具有纵向延伸，并且沿着电缆的末端段的纵向延伸顺序地定位。该支路电流线通过各自电绝缘件与所述热绝缘封装件单独地绝缘。

Description

低温电缆终端单元
技术领域
安装在电网中的电力电缆需要通过终端连接到电网/母线。本发明涉及用于电气端接冷却的电缆系统的终端单元，该冷却的电缆系统例如处于环境温度的低温学上的冷却的电缆系统。
背景技术
关于联邦资助的研究或者开发的声明
本发明是在美国能源部授予的DE-FG3602GO12070合同的支持下完成的。政府在此发明中具有一定权利。
通常，超导(SC)电缆必须保持在低温温度(0至150K或者-273.25至-123℃)，用来实现期望/设计的功能。电缆部分一般连接到在环境温度或者升高的温度下运行的其他系统部件。
以下通称的术语“超导电缆系统”用于表示和相关热绝缘封装件组合的超导和/或超传导电缆(例如诸如三相的多相电缆)。
为了端接SC电缆系统，通常需要一些基本元件，即以下的终端：
1、导体(电流元件)，
2、电绝缘(电压元件)，
3、热绝缘(热元件)，
4、冷却装置，例如流体制冷剂(冷却元件)，和
5、可选的变化诊断(诊断元件)。
尽管4)与冷却的母线有些类似并且元件5)一定程度上还出现在其中油保持在被持续监控的特定压力下的油绝缘电缆中，但是3)、4)和5)项是通常不存在于传统电缆中的元件。可以实现不同的可选的诊断，例如压力、温度(内部和/或外部)、流量、冷却流体水平、空气湿度等等的监控。
设计为通过同轴中性导体围绕的三个同轴相的三轴HTS电缆(例如2005年8月11日的US 2005173149A(GOUGE等)的和2006年10月26日的WO 2006/111170A(NKT CABLES ULTERA)中描述)比其它HTS电缆设计具有一定的优势。
与冷的电介质的共轴设计相比的优势包括：
1、超导材料的使用减少了34-50％，导致成本下降以及能耗下降。
2、低温封装件材料和冷却表面的使用减少了30-50％，使得成本降低并且能量效率提升。
相比于热的电介质单相电缆的优势包括：
1、不存在对电缆产生外部干扰的外部磁场。
2、电感和电容的电特性之间的改进的关系，导致较长的临界长度、改进的稳定性和下降的基于负载的电压降。
3、电缆内部降低的磁场，导致了超导材料较低的能耗和改进的性能。
4、低温封装件材料和冷却表面的减少了30-50％的使用，使得成本降低并且能量效率提升
5、低温封装件的数量下降，导致较少的焊接和制造步骤、较低的制造成本和增加的可靠性。
相比于这两个替代设计的劣势可以包括以下：
1、相对于暖的电介质单相而较不公知的电介质，导致应用中的较高风险。
2、相对于共轴冷的电介质和暖的电介质单相而更复杂的电缆设计和终端设计，导致制造和应用中的较高风险。
3、相1、2和3中固有的/属性上的不平衡的阻抗。
优于具有铜或者铝导体的传统电缆的HTS电缆的优点包括通常较高的电流运载能力、电缆上降低的热产生和释放、较低的电耗损以及较轻的重量。
相比于传统的替代方案的缺点通常包括必须冷却系统的必要性、通过热绝缘的持续的热耗损和诸如连接件和终端的附件的增加的复杂性。
在多个现有技术文档中讨论用于超导电缆系统的终端单元。
2006年1月24日的US 6988915B(SEI)涉及直流超导电缆的终端结构，其中在纤芯衬套(core liner)上提供的超导层的端部从外层到内层以逐步方式暴露，并且由传统导电材料制成的输出(outgoing)导体各自连接到相应的超导层的暴露的端部。绝缘固定元件支撑纤芯和输出导体。
2005年9月15日的WO 2005/086306A(SEI)涉及用于多相超导电缆的终端结构，其中电传导套件围绕承载电相位的同轴布置的超导层的每一个来布置，并且其被电连接且被连接到导线用于在室温下提取每一相。
2005年8月30日的US 6936771B(SOUTHWIRE COMPANY)涉及用于将浸入受压液氮中的高温超导(HTS)电缆连接到处于环境温度和压力下的高电压和中性(护罩)外部套管的终端单元。终端单元包括经由转接管连接到温室的冷室，其中通过转接管或者与转接管并行的一个或者多个毛细管通道允许气体流动来维持所述冷室和所述温室之间的压力均衡。
2005年8月11日的US 2005173149A(GOUGE等)涉及用于包括三个同轴布置的超导层的超导电缆(三轴)的终端单元。电相导体端接到铜管。在优选实施例中，该管是同轴的并且通过固体绝缘管隔离。电缆通过电缆的中心管内和电缆外的液态冷却剂流来冷却。在优选方法中，终端的冷却端使用接地电势处的液态冷却剂从外部传导冷却。这需要具有高导热性的电绝缘材料。
发明内容
本发明的目的是通过在超导和超传导电缆中的高压相导体和中性导体和诸如发生器、变压器、断路器、功率网络、其它电缆或者其他设备的外部设备之间提供可靠的和经济上可行的连接从而得益于超导和超传导电缆的优点。
本发明的目的是通过如权利要求中限定的和下面描述的本发明和其实施例来实现的
根据本发明，该终端单元包括用于一个或者多个支路电流线和适于包括冷却液的环绕热绝缘封装件的电缆的末端段，其中，支路电流线通过各自电绝缘件与所述热绝缘封装件单独地绝缘。
所示本发明的实施例用于提供根据以下说明书和权利要求清楚的附加的益处。
电缆的末端段限定中心纵向轴，末端段包括N个电相的末端部分和中性导体的末端部分，N个电相和中性导体的末端部分的每一个包括至少一个电导体并且布置在电缆中同轴围绕纤芯线圈架(core former)，其中相1相对最内部定位和相N相对最外定位，相N由中性导体围绕。电绝缘体布置在相邻电相之间和相N和中性导体之间。中性导体和电相的末端部分的每一个包括用于电连接到电流线(支路电流线)的接触表面。通过中性导体/电相的未覆盖部分提供中性导体和相应电相的接触表面，即电绝缘被移除以暴露并提供与该接触表面的通路以用于提供与支路电流线的连接的未覆盖部分。未覆盖部分(其提供接触表面)的每一个具有优选是最小长度的纵向延伸并且未覆盖部分沿着电缆的端截面的纵向延伸顺序地定位。
在当前上下文中，术语“电缆”用于包括电导体和在相邻电导体(以及可选的与其关联的其它层)之间的对应的电绝缘件的“电缆系统”的一部分。根据本发明的“电缆系统”因此包括上述意义上的“电缆”和围绕电缆的热绝缘件，该电缆位于其中。
在一个实施例中，电缆在热绝缘件纵向延伸的至少一部分上相对于其中心纵向轴被偏心地定位。
所采用的术语相对于电缆的最内/最外分别意味着距离电缆线圈架较近或者较远。可替代地，其可以被用于分别意味着距离电缆的端截面的中心纵向轴的较近/较远。
电相1、2、...、N的计数并不意于暗示相的任意特定性质或者相互关系(诸如大小或者角度关系)。通常，可以以任意顺序布置电相。实际上，提供最低电损耗的顺序可以通过优化发现，例如通过改变相邻电相的相位角、组成电相的电导体的材料、数量、形状、缠绕角度等等。
在当前上下文中，所采用的术语电缆的“未覆盖部分”是指一段长度的电缆，其中通常围绕电相(或者中性导体)的电绝缘件被移除来提供与所涉及的电相(或者中性导体)的电通路。
术语“电流线”和“支路电流线”可以互换地使用。
在终端单元的实施例中，接触表面和中性导体/电相之间的至少一个电连接包括电场控制系统，其全部或者部分围绕接触表面并且提供在相应相电压处的等位体。
在一个实施例中，冷却液体适于在所述等位体内被引导。原理上冷却液体可以是提供必要的冷却的任意冷却液体。
可以理解，本发明的这种冷却布置提供高可靠性的冷却，其稳定了系统并且导致相对高的额定电流。由于该稳定和可靠的冷却布置，可以使用多种不同的冷却液体。
在一个实施例中，其中所述末端段包括至少一个电流线基部(currentlead base)，布置终端单元使得冷却液体在所述电流线上和所述接触表面上与所述至少一个电流线基部交换热量。从而，可以得到附加的冷却效果。
电流线基部提供从电流线到相或者中性导体的转接。通过(支路)电流线和中性导体/电相之间的电连接可以提供电流线基部。
在等位体中，冷却液体可以优选地和电流线基部进行热交换。附加地，与被应用到接触表面和支路电流线之间的电连接的一个或者多个附加电导体元件进行热交换。在一个实施例中，附加电导体元件包括被布置为与导体的相关接触表面有良好电接触的一个或者多个电流套件、接触所述电流套件的一个或者多个电流夹，和使用该夹连接所述电流线基部的可选的附加连接元件。
在一个实施例中，封装在所述等位体中的电流线基部和其他电导元件可以包括提供与冷却液体的热交换，所述热交换通过强制流冷却通过和/或传递到包括但不限于孔、凹槽、散热片、型面来实现。电流套件和/或电流夹可具有相对大的接触表面并且可以布置适合的尺寸，使得纵向方向上的精确位置并不是关键的，而是允许鲁棒性的纵向容限。
在一个实施例中，等位体通过多个绝缘片来实现，并且考虑到场控制的原因具有传导和/或半传导的内部表面。
在终端单元的一个实施例中，等位体包括连接到元件、电流线基部、电流夹、和电流套件中的至少一个的支路电流线，所述支路电流线最终连接到多个电相之一或者中性导体的接触表面，并且其中所述元件的至少一个具有通过强制流冷却(诸如凹槽、孔、型面和凸缘)通过和/或经过电流线基部、电流夹、电流套件和/或所述元件之间的接口来优选用于冷热锚定的机构，所述电相优选为从超导、超传导和传统导体中选择的导体。
在一个实施例中，接触表面沿着电缆的末端段的纵向延伸顺序定位，并且通过确保中性导体和电相的每一个的接触表面至少在其接触表面的部分长度上布置在大体等于距中心纵轴的相等的径向距离处根据模块概念布置。
在该实施例中，终端单元具有提供连接的附加的益处，该连接可以被用于不同的电缆类型和同一电缆类型中的不同相的导体。
与中性导体/电相的接触表面的中心纵轴的径向距离可以使用调节插入件来调节，所述调节插入件可以例如是如下所述的自适应插入件，其也可以调节从中心纵向电缆轴到接触表面的径向距离，使得这些距离保持不相等。调节插入件的结构可以被描述为以下的自适应插入件，但并没有接触表面也应该适应于与中心纵向电缆轴大体相同的径向距离的这种限制。
在一个实施例中，电缆的末端段的接触表面被定位为它们之间具有大体相等的纵向距离。从而，由于所使用的不同元件的数量可以降低，所以终端单元对于生产甚至更成本有效。
可以通过任意装置来得到大体相等的纵向距离以及大体相等的径向距离。在一个实施例中，通过径向自适应插入件(例如以商标名称G10TM出售的材料的纤维增强的环氧塑料)得到大体相等的径向距离，该径向自适应插入件具有大体相同的外部径向尺寸，并且其中所述径向自适应插入件被应用到均衡它们的关于电缆的末端段中的纵向并且特别是径向尺寸的尺寸的每个相和中性导体的接触表面。
在一个实施例中，与中性导体和电相的接触表面的电缆的末端段的中心纵向轴的大体相等的径向距离大体上通过这样的自适应插入件的内部径向尺寸的各自适应来提供。
可以通过任意适合的材料来提供自适应插入件，优选的包括电绝缘材料和半导材料中的至少一个来防止不期望的电路径。在一个实施例中，径向自适应插入件是调节插入件的形式并且由电绝缘材料、半导材料或者这样的材料的组合来制成。
在一个实施例中，径向自适应插入件提供所述接触表面的所述相等的径向尺寸，其中电流线基部、电流夹和电流套件中的至少一个元件叠置在相应的自适应插入件上来提供所述相应的接触表面和所述相应的支路电流线之间的电连接。
在一个实施例中，至少一个所述自适应插入件位于中性导体或电相的未覆盖部分(接触表面)的电导体和覆盖的绝缘层之间。
自适应插入件可具有任意期望的厚度来提供期望的自适应。
自适应插入件提供促进支路电流线到电缆的末端段的电相或者中性导体的连接的益处。它们还促进终端单元的模块化安装，包括热绝缘封装件。例如以下描述的。
自适应插入件还可以提供对于电缆的末端段的机械支持，并且提供防止在电缆的末端段的处理(例如焊接)和装配期间电缆的末端段的覆盖层的热损伤的保护，例如在终端单元中。
在一个实施例中，终端单元包括一个或者多个纵向隔离件，其提供支路电流线的每一个之间的固定距离。
终端单元的末端段可以例如包括纵向隔离件，其提供相和中性导体之间的相等距离。这些纵向隔离件可以附加地提供流控制、流隔离、电绝缘和/或模块化装配/构建系统。末端段可以包括用来提供相等的纵向并且特别是径向的尺寸的径向自适应插入件，并且自适应插入件可以例如提供用于附加的电介质的选项和模块化构建的概念。
在一个实施例中，纵向隔离件用作对于冷却液体的流控制或者流限制，其引导至少一部分冷却液体通过基部电流线的基部或者接触表面附近的热交换装置。
在一个实施例中，纵向隔离件提供支路电流线的每一个之间的大体等距。
如上所述，中性导体或者电相的至少一个可以具有和电流套件的电接触。电流套件原理上可以是或者可以包括任意类型的电传导材料。然而，通常优选的是电流套件至少部分是传统的电传导材料。
在一个实施例中，导电套件围绕电缆端部安装，例如在自适应插入件的顶部。导电套件以与电相或者中性导体的接触表面电接触的方式来安装。该电接触优选地通过导电套件和电相或者中性导体之间的直接接触来提供。在一个实施例中，电相或者中性导体部分覆盖了导电套件。在这些实施例中，来自电缆自身的超导材料可以构成所述套件接触表面的至少一部分。
在特定实施例中，中性导体或者电相的至少一个的至少一个导体由传统电传导材料的电流套件围绕并且与其具有电接触。在另一个实施例中，所述电流套件至少部分由超导材料和/或超传导材料制成。
本发明的上下文中的术语“传统电传导材料”意味着该材料是电传导的但是在室温以及低温下具有有限的电阻(在所讨论的温度下不是超导的材料)。所采用的“低温”意味着低于0℃(273K)的温度，电缆系统的末端段在常规操作中被冷却到该温度，例如用来冷却终端单元中的电缆的末端段的液体(例如液体N2)的沸点温度处或者之下(给定操作压力下)，例如0到77K之间的温度。
在一个实施例中，电流套件具有用于电连接到电流线的套件接触表面。
在一个实施例中，电流套件的至少一部分提供所述接触表面和所述各自支路电流线之间的电连接。在此实施例中，电流套件可以具有电连接到支路电流线的套件接触表面。
在特定实施例中，其中，终端单元包括和中性导体/电相以及和各自套件接触表面电连接的两个或者更多个电流套件，这些套件接触表面被布置为和电缆的末端段的中心纵向轴具有大体相等的径向距离。
在一个实施例中，其中，两个或者更多个中性导体或者电相具有和各自电流套件的电接触，所述电流套件的尺寸可以优选地大体相同。
在一个实施例中，优选通过所述电流套件的径向尺寸的适应，提供与中性导体和电相的套件接触表面的中心纵向轴的大体相等的径向距离。例如，电流套件可以具有不同的内部尺寸和基本相等的外部尺寸。
在一个实施例中，该套件包括用于连接到超导电缆的带/线导体的倾斜段，例如通过焊接。
在另一个实施例中，焊接段被制造为具有在长度和高度上适于相关的HTS带/线和可选的分流传统导体带的梯形构造。
可以以任意适合方式通过在接触表面下面的材料和结构的正确适用，来实现每个电相或者中性导体的所述接触表面/套件接触表面的径向调整，来实现所述表面与该电缆的末端段的纵向轴的固定的径向距离。
在特定实施例中，使围绕中性导体或者电相的各自接触表面或者位于其下面的电绝缘和电传导材料的至少一个的径向延伸各自适应于提供各自接触表面和/或各自套件接触表面与纵向轴的固定径向距离。
在特定实施例中，电绝缘材料、半导体材料或者这样的材料的组合的自适应插入件被插入到中性导体或者电相和处于所涉及的中性导体或电相的接触表面处的邻近的、下方的电相之间。
在特定实施例中，至少两个电相或者中性导体，诸如大部分或者全部电相或者中性导体，包括具有大体相同的外部和内部径向尺寸的套件。优选地，所有电相和中性导体配备有包括大体相同的尺寸的电流套件。
在一个实施例中，终端单元包括至少部分由传统电传导材料(诸如但不限于Cu)制成的至少一个电流夹，。电流夹电连接到电流线，并且夹到所述接触表面和/或所述套件接触表面。电流夹可以优选地短于接触表面的轴长度和/或短于套件接触表面。从而接触表面和/或套件接触表面呈现出与所述电流夹的宽的电接触(在纵向概念上)，(在电缆系统的安装和加热/冷却的期间)允许电流夹/电流线在电缆的末端段的纵向方向上移动的大的容限。
在一个实施例中，至少一个所述电流夹包括用于附加冷却的通孔。
总的来说，一般期望电相和中性导体的至少一个包括超导或者超传导材料。
在一个实施例中，至少一个电连接包括全部或者部分围绕接触表面和至少一部分所述支路电流线的电场控制系统。通过该电场控制系统，可以得到十分可靠和稳定的系统。
该电场控制系统可以包括电介质，诸如以商标名称ULTEMTM出售的电介质或者诸如以商标名称G10出售的电介质的纤维增强的环氧塑料。原理上可以使用任意其它适合的电介质。
在一个实施例中，电场控制系统还包括场平滑(field smoothening)材料，例如金属传导材料或者半导体材料。场平滑材料优选地构成电场控制系统的层，并且更优选地构成电场控制系统的内层。
在一个实施例中，电场控制系统提供到所述支路电流线和使所述支路电流线绝缘的所述支路电绝缘件的其中一个的转接接头。转接接头优选地可以在形成匹配Z字形路径或者曲线路径的表面之间制成，以增加蠕变(creep)长度，或者所述接头具有球形表面以允许支路绝缘系统的角度调整，优选地所述转接接头通过密封垫来密封。
在一个实施例中，至少一个所述支路电流线包括电流线段，并且该电流线段(其可以是支路电流线的全部或者一部分)包括连接到中性导体或者电相的冷端、相对的环境温度端和中间热锚段。该中间热锚段提供从冷到环境温度的热梯度。
在一个实施例中，至少一个所述支路电流线包括电流线段，该电流线段包括热锚段，该热锚段提供从冷到低温度的热梯度的选择。
在一个实施例中，终端单元可以包括套件、插入件和夹中的至少一个，其中所述套件、插入件和/或夹的每一个都具有套箍的形状。
在一个实施例中，组成套件、插入件和夹的组件包括促进简单安装的两个、三个或者更多个部件。
为了控制电场，纵向隔离件、自适应插入件、套件、夹、电流线基部的边缘和/或表面可以优选地是圆形。
在一个实施例中，终端单元包括至少一个插入件(自适应插入件)，该插入件是由在操作温度范围上具有大于大约10^6欧m2/m的特定电阻率的材料制成。
在一个实施例中，终端单元包括至少一个插入件(自适应插入件)，该插入件包括诸如纤维增强的环氧树脂的环氧材料，诸如包括具有环氧树脂粘合剂的连续丝玻璃布材料的热固工业层压材料。
在一个实施例中，终端单元包括位于电缆的末端段的纤芯线圈架的中心处开口中的刚性圆筒或者管，用于提供对电缆末端段的机械支撑。
在一个实施例中，终端单元适于提供和电端接低温冷却的多相电缆系统到处于环境温度的终端电流线。电缆末端段是多相电缆的末端段。多相电缆的末端段由热绝缘封装件来围绕，用于启用冷却并且保持电缆的至少一部分末端段处于低于环境的温度，其中热绝缘封装件包括支路电流线形式的多个支路，用于从电缆电相和中性导体的末端段分支到各自电流线。在与所涉及的中性导体和电相的对应末端部分的接触表面位置匹配的位置处，支路沿着电缆的末端段纵向延伸来顺序布置。第一支路用于分支中性导体，第二支路用于第N个电相，第三支路用于第N-1个电相等等，并且最后的第N+1个支路用于分支第N个电相。
热绝缘封装件可以优选地具有内部圆柱形表面，电缆的末端段沿着所述表面布置，并且所述表面和所述电缆之间的接触点限定了大体上为直线的接触线，以制成简单可靠的结构。
在一个实施例中，优选全部支路中的至少一个可以大体上垂直于电缆的末端段的纵轴。
在一个实施例中，封装所述电缆的所述末端段的热绝缘封装件被模块化构建，每个模块包括用于封装电缆的末端段的长度的部件和用于分支中性导体或者电相的至少一个支路。
在一个实施例中，为了增加冷却，热绝缘封装件可以包括两个分离的液体冷却剂流路径。
热绝缘封装件中的至少一部分液体冷却剂可以被限制到对于终端单元唯一的并且不通过超导电缆的其余部分的流路径。
在一个实施例中，终端单元包括和电绝缘材料接触的场控制系统，该电绝缘材料位于热绝缘封装件的支路处的电缆的末端段周围，场控制系统优选地限定处于相电压的等位体并且控制从相电压到终端外壳的接地电势的支路附近的电场的路径。
这样的场控制系统可以例如包括从以下材料组选择的材料：以商标名称ULtemTM出售的电介质、以商标G-10TM出售的电介质、FRP、聚乙烯、聚丙烯、尼龙和其组合。
在一个实施例中，给定电相或中性导体的接触表面具有允许电连接到用于端接电相或者中性导体的电流线的长度Lucp。在一个实施例中，Lucp适于允许热绝缘封装件的模块化构建，该热绝缘封装件围绕电缆的末端段的长度并且包括用于包容电流线的至少一个支路。实践中，Lucp大于0.1m，诸如0.2-0.3m。
本发明的实施例包括冷却布置，其中冷却液在末端段的连接表面的区域中交换热量。在特定实施例中，冷却液流经连接电流线基部和电流套件的连接块。在进一步的实施例中，冷却液传递靠近接触表面，在接触表面中传递或者在电流套件内部传递。在又一个实施例中，冷却液传递靠近电流线基部或者传递通过电流线基部，以这样的方式，通过电流线传输或者由电流线中的电流产生的热量被传送到冷却液并且从接触表面移除而不显著增加超导电缆的温度。在优选实施例中，热量在电流线基部、接触表面和冷却液体之间通过具有高导热性的诸如铜、银、金、铝的固态材料交换。在一个实施例中，流控制管将电缆系统内的部分或者全部冷却液引导向并通过所述冷却布置。
在本发明的一个实施例中，包括场控制系统的一个或者多个场控制元件的电场控制系统形成等位体。在特定实施例中，所述体包含上述冷却布置。在优选实施例中，场控制系统应用到外部固体电绝缘材料或者与其密切接触，该外部固体电绝缘材料诸如基于聚合物或者纤维素或者陶瓷或者玻璃或者组合物的电绝缘物。
在进一步的实施例中，以连接到密封接触表面的相电势的金属导体或者半导体表面的形式提供所述场控制系统。在一个实施例中，所述电场控制系统通过提供足够长的蠕变长度和足够厚的电绝缘材料来考虑轴的相对相电场和径向的相对地电场。在优选实施例中，液体围绕电场控制系统和外部电绝缘材料。在一个实施例中，电场控制系统提供到支路电流线和支路电绝缘件的转接接头。
在优选实施例中，电场控制系统和支路绝缘系统被提供在单个部件中。在进一步的优选实施例中，电场控制系统和支路绝缘系统被提供在具有至少一个接头的两个或者更多个部件中，所述接头表面形成匹配Z字形路径或者弯曲路径来增加蠕变长度，或者所述接头具有球形表面以允许支路绝缘系统的角度调整。在一个实施例中，所述接头由使用以下材料制成的密封垫来密封用于增加电蠕变强度，该材料例如：PE、聚丙烯、PTFE、TyvekTM、NomexTM、TeflonTM或者Gore-TexTM。
相或者丝网(screen)的覆盖部分可以通过电绝缘和/或半导材料覆盖。这可以包括传导套件的长度段，例如通过在传导套件的一部分上缠绕电绝缘带。在一个实施例中，电绝缘带在套件区域上缠绕，其中超导带连接到套件。
相导体N的数量在原理上可以和期望的一样。N可以例如是1、2、3、4或者更多个，优选地，N是1或者3。
电缆中的单个(N＝1)电相和中性导体的同心布置也可称为同轴电缆。
电缆中的多个(N)电相和中性导体的同心布置也可称为多共轴电缆。
在一个实施例中，多共轴电缆的接触表面以纵向和顺序方式实现，其特征在于中性导体到相的接触距离与相到相的接触距离大约相等。
本发明上下文中所采用的术语“环境温度”意味着端接电相(或者中性导体)的位置处的温度。这样的温度可以例如在-50℃到+85℃的范围内，例如在-30℃到+50℃之间或者在-10℃到+30℃之间。
本发明的另外的目的是通过在从属权利要求中和在本发明的详细说明中限定的实施例达到的。应当强调指出，术语“包括/包含”在本技术说明书中被使用时是指阐述的特性、整体、步骤、或部件的存在，但不排除一个或多个其它阐述的特性、整体、步骤、部件、或它们的组的存在或添加。
附图说明
通过结合优选实施例并且参考附图，下面更全面的解释本发明，其中：
图1示出同轴三柱电缆的截面；
图2示出3相电缆终端的示意图；
图3示出使用模块化方法构建的终端的示意图；
图4示出使用模块化方法构建的单相共轴终端；
图5示出环境热锚的实施例；
图6示出可以被应用到终端模块上的附件的不同例子；
图7示出电流线的实施例的不同元件；
图8a示出如何和在何处定位用于提供传统到超导转接的冷却装置的热交换器的多个示意性例子；
图8b示出如何将电流线连接到包括提供热锚的热交换器的位置的导体的详细实施例；
图9a示出处于相电势的等位体的示意图，其中相电势通过围绕相导体和电流线之间的连接区域布置的电介质元件内部的传导元件限定；
图9b示出处于相电势的等位体的详细实施例，其中相电势通过围绕相导体和电流线之间的连接区域布置的电介质元件内部的传导元件限定；
图10示出冷却液体注入或者返回的一个实施例；
图11a示出在供应端处终端和电缆单独冷却的一个冷却配置；
图11b示出在相对端处终端和电缆单独冷却的一个冷却配置；
图12示出低温恒温器和终端之间的可选转接；
图13示出关于终端的电缆的可选机械固定件；
图14示出启用机械鲁棒性结构的机械固化器的实施例；
图15详细示出端接HTS和Cu带/线的一种方法；
图16示出自适应插入件的原理，其均衡不同导体相和中性导体的径向尺寸。该原理也运行用于合理的类似额定值内不同电缆尺寸。
为了清楚起见，图示并简化这些视图，并且示出对于理解本发明重要的细节，而其他细节略去。全文来看，同样的附图标记用于相同的或者对应的部分，图1中的特征“102”在图2中被参考为是“202”，即图号后是全文的标记号。
通过此处及以下的详细描述，本发明的其他的应用范围将变得明显。然而，因为根据这里的详细描述本发明的精神和范围内的不同的改变和修改对于本领域内的普通技术人员来说变得明显，所以应该理解示出本发明优选实施例的详细描述和具体例子仅通过说明方式给出。
具体实施方式
本发明的实施例展示来启用到超导电缆(ac或者dc)的简单的和标准化的连接，包括电缆的电源输入和输出，电缆的各自受控冷却，电缆末端段、电流线和终端封装的内部。此外，通过本发明可以促进电缆的补偿和终端热收缩、终端单元/模块的易于装配以及有效成本和有效的制造。
图1是共轴布置的多相(此处为三轴柱)电缆100的截面，包括离心地位于热绝缘封装件102C中的N＝3相和中性导体(屏蔽)。三相(称为相1、2、3或者100R、100S、100T)和中性导体互相同轴布置，其中，最内层是相1，中间的是相2并且最外层是相3，然后通过中性导体包围，最后是热绝缘封装件102C。电缆100被填充诸如液氮的冷却液体101，其中，在热绝缘封装件的内壁和电缆的中央开口之间的空间(即此处支撑相1的中央线圈架103的内部容积)填充冷却液体101。在每一相之间和相3与中性导体之间应用低温电介质。本发明应用到AC和DC电缆二者。如果三相由负(相1)、零(相2)、正(相3)和中性导体组成，则该电缆例如可应用于DC传输。
为了端接该相当复杂的结构，本发明的实施例被设计为处理和解决涉及端接电传导以及热绝缘层的多个主题。图2示出终端单元的一个实施例，其中所有相(此处为3)和中性导体在一个完整结构中端接。图2说明完全真空绝缘(可以替代或者附加地是泡沫绝缘)的终端单元外壳202，具有位于顺序分支的相或者中性导体之间的可选的热补偿件221。此外，所有的主体支路(即热绝缘封装件的一部分从电缆的末端段的纵向方向分支出来)此处都相似并且处于接地电势并且与电缆的末端段的纵向方向成90°。可替代地，托脚(stand-off)可以不同(例如处于中性导体和电相之间)，例如使分别适应并且不一定必须垂直于电缆末端段的纵向方向。在所有4个支路的顶端，中间段211被接附有用于控制液体水平并且对于电绝缘器212确保热锚处于环境温度或者升高的温度下。在热锚段211的上面，应用标准的电绝缘器212。这(此处)在中性导体上略去。电绝缘器212之上，在环境温度并且在可选热盖213内部的电网电压下，电流线端接在顶端螺栓214中。所述电流线可以包括柔性段(例如图7中的714)。在分支电相或者中性导体的不同部分之间，安装密封凸缘222(例如，终端外壳202的支路和热锚段211之间，热锚段211和热盖段213之间以及热盖段213和顶部螺栓214之间)。连接到低温恒温器202C的热绝缘封装件202D被示出为模块化构建的并且包括四个相同的T形段。在两个末端处，需要特别的部件，在到电缆的接口处为适配器片225，在另一末端为用于在电缆的末端段的纵向方向端接热绝缘封装件202D的封闭末端片，两片可选地覆蔽用于冷却液体和/或监控传感器281的入口和/或出口。此外，可选的可移动支撑结构298被示出为包括用于允许终端单元移动并且由此适于电缆的热膨胀或者收缩的轮子或者滚轮。正如所看到的，由于该T形段结构，支路中的分支电流线通过各自的电绝缘器与热绝缘封装件各自绝缘。终端外壳202和用于绝缘支路的各自绝缘件在此处构成整体热封装件202D。
在此实施例中，图2中，T形外壳具有转接片225，用于将终端单元和电缆热封装件连接。该转接段在场中可以单独抽真空，使得终端单元和低温恒温器可以被预制并且预抽真空。该转接片可以是泡沫绝缘以及真空绝缘。
图3和图4中示出终端单元的其他实施例，其中，描述模块化方法。在此情况中，该思想是通过连接多个(例如2、3、4或者更多个)类似的模块来建立完整的电缆终端单元，由此改进制造效率。每个模块化封装件元件302、402在每一端配备有密封凸缘322、422，用于耦合到另一个封装件元件。每个模块化封装件元件具有用于冷却液体和/或监控传感器381、481的一个或者多个入口和/或出口。
图3示出真空绝缘的模块化终端外壳302。在此情况中，用于电相的支路(最右边两个)相同，但是与中性导体的(最左边的)不同。可选的热收缩补偿元件321被示出在终端外壳302上的不同位置。每个支路经由密封凸缘322耦合到包括在环境温度下的热锚311的液体水平控制段，其再次(也经由密封凸缘322)耦合到电绝缘器段312。电绝缘器段312是可选地并且基于功能(中性导体或者相)并基于额定电压而被包括进来。在电绝缘器上面，在高电势处是电流终端盖313，其经由密封凸缘322耦合到顶部螺栓314。
图4示出模块化方法的实施例，其中支路最少，即冷到环境的转变被并入电压转变，绝缘器412。此外，说明以不同的方式连接不同的段(液体水平和热锚段411、电绝缘器段412和电流终端盖段413)。
图5示出通过加热器585实现的处于环境温度和接地电势的热锚段511。可替代地，该实施例通过受控加热器、热辐射源、红外光灯、风扇、冷却肋片或者类似件的任意组合来实现。
图6说明应用热传感器684、液体水平测量仪682、压力测量仪683以及真空测量仪681用于真空绝缘。类似地，流检测器可以紧密地应用到中性支路或者其中。601是冷却液体。电缆的末端段使用附图标记600标出。该电流线614被示出为连接到电流套件616，该电流套件616经由电流夹615和电相(或者中性导体)的接触表面具有电接触，电流夹615安装在电流套件616周围并且和电流套件616具有电接触。
图7示出柔性支路电流线的细节。该元件由多个部件和部分组成，用来使得支路电流线的安装变得容易。然而，这并未妨碍支路电流线在一个完整组装件中实现。然而在此情况中，需要在场中的电流和电压元件周围建立终端外壳，而不是如同在此情况中在完整的终端外壳和绝缘件内部插入和连接不同的部分和段。在图7a中，电流线包括刚性部分714C、用于补偿热收缩的柔性部分714B、构成与电网的标准接口的顶部螺栓部分714A、启用内部和外部之间的压力差的密封顶端螺栓通道722、连接电流夹715的电流线。示出电流线的柔性部分714B和刚性部分714A和714C之间的容易接触的连接714D，且其可以通过图7b的713中的可移动盖来实现。
这些部分可以各自可选地使用螺栓或者焊接/钎焊/熔接或者胶粘来加入。该座面区域被最大化来获得低阻抗连接。在所述实施例中，电流夹715接触到电流套件716，其是相导体的实际电流终端。在此情况中，电流套件和相导体通过焊接连接。在此实施例中，电流套件和夹之间的连接以及夹与电流线之间的连接通过将这些元件螺栓连接在一起来提供。在另一个实施例中，可以焊料连接同样的部分，任一部分可以被略去或者可以应用焊接和螺栓连接在一起的任意组合来最小化连接阻抗并且提供容易的组装。在此例中，所有的部分由Cu制成，也可以是任何其他的材料或者具有合适电阻(包括处于低温时)的材料的组合物。
图8a示出形成终端单元的电流支路元件的模块，包括电缆的末端段800、套件816、夹815、电流线座组件(电流线基部)814、814E、和用于以冷却通道818的形式进行热交换的替代装置。该电相导体和套件焊料连接。对于所有相，套件、夹和电流线可以是类似的。
在接地和/或中性连接中，这些部分可以类似但是可以典型地是更节约的设计，用来最小化从环境到低温段的热泄漏。关于所有的电传导部分，其每一个可以被独立省去，通过焊接、钎焊、熔接、熔化、胶合、分解或者任意其它化学-物理方法来连接，或者通过螺栓、夹或者任意其它机械方法来连接。为了改进电和/或机械接触，这些部分可以被表面处理，来获得特定的物理外表，和/或被涂覆来避免侵蚀或者化学吸附性污染。
在图8b中，给出关于电流套件的一个例子，其适于通过在导体800和电流套件816之间具有平滑的锥形接口(电流套件816的左部分)，使得超导带最小化机械应力以及优化电接触。在此例中，通过焊接完成连接。该套件被定位于并且中心位于具有调整插入件817的下层(相或者线圈架)周围，该插入件可以通过在低温操作的纤维增强聚合物(FRP)或者其它电绝缘材料制成。在此实施例中，调整插入件也可以构成自适应插入件并且用于提供到电流套件816的相同的径向尺寸，使得相同的套件单元可以用于所有相并且用于接地连接(中性连接)。然而，接地通常可以具有不同的设计。夹子具有纵向孔818，用于通过冷却液体801。以此方式，夹子用作热交换器并且最终用作低温温度下的有效的热锚。可替代地，该孔和由此的热锚可以位于电流线座814E中、套件816中或者这些位置的任意组合(图8a)。正如所示，电流线座814E和电流夹的顶端部件815A之间的接口可以是Z字形。
图9a示出包括电场控制元件956的简单的场控制系统，例如以金属或者半导表面的形式。场控制元件电连接957到电缆导体900R的相电势并且从而限定包括冷却液体901和冷却装置918的等位体。冷却剂流引导管950将冷却剂901的一部分引导通过等位体。
在图9b中，以单独部分构成电场控制元件(956、951、952)的形式来提供场控制系统，来简化安装并且用来隔离每个元件的功能。除了电缆957的总的电介质，支路的电介质包括在导体900和套件916之间的调整插入件917(其可以被电绝缘)、由例如G10型的纤维增强环氧塑料制成的预制的水平电介质950，形成和冷却液一起的组合物电介质并且引导冷却剂流。在此示意图中，元件950还构成两个相或者相与中性导体之间的纵向隔离件/托脚。从而可以得到接触表面之间的大体相同的纵向距离。由例如G10制成的预制的垂直电介质952位于终端外壳902的垂直支路壁和电流线914之间。元件952具有包括一个或者多个元件的场控制系统，涂覆在诸如高电压侧/内侧上的金属956，在952(G10)和951(ULTEMTM)之间的接口958中延伸的蠕变距离。在垂直电介质952的内侧954和外侧953上以及定中心和固定装置955上存在填充器。在垂直电介质952、外部953和内部954之间，填充器是冷却液体，该液体同样可选地注入到电介质和/或填充器。水平电介质951(ULTEMTM)具有双重功能，促进从相到一个相(例如900R)的地(外壳)的转变，同时是组合物电介质(电介质950、951、和冷却液体901)以及导体900的一个相(900R)和随后的相(900S)之间的转变的场控制元件(956)的一部分。此外，元件951提供水平开口959处的增加的蠕变距离。在自适应插入件917E(刀刃形)和电流套件916E(刀刃形)中集成场控制元件。
图9b中的电压支路元件的各自部分由同样的电介质材料或者不同电介质材料的组合制成。集成电压支路布置(951+952+956)和电流支路布置(916+915+914)并且一起提供包括用于在冷却液体、接触表面和电流线基部之间热交换的装置918的等位体。这些部分互相机械支撑。
在图10、11a和11b中，示出冷却液体输入/输出的两个实施例。在图10中，选择相对于环形流调整中心流将冷却液体注入。使用该控制阀1086，可以将冷却液体引导到导体的中心101c(图1)和/或到在导体和热封装件之间的环101a。此外，冷却液体被用于冷却电缆以及冷却终端部分。
在图11a中，实现了一个实施例，其中终端提供用于电缆的反向流配置。通过接近中性导体的1187g吸取来自电缆的温的冷却液体。在附近，通过1187f注入冷的冷却液体，以单独环形流通过终端。中心流注入终端的末端1186f。在阀门1186f关闭的情况中，电缆和终端以中心的停滞的冷却液体进行操作。该供应和返回配置的优点在于由终端所分散的负载不运载通过电缆，因此提供对于电缆的增加的热窗。
在图11b中，电缆的所述反向流配置在电缆系统的相对末端中实现。冷却液体注入接近中性电流线1187f，随后分成为电缆环形流和通过终端的单独的环形流中。电缆的中心流和所述终端的环形流通过阀门1186f和1186g从终端的末端被吸取。在阀门1186f关闭的情况中，电缆和终端使用中心中停滞的冷却液体来操作。该供应和返回配置的优点在于由终端所分散的负载不运载通过电缆，因此提供对于电缆的增加的热窗。可选冷却器1188被示出用于重新产生冷却液体。
图12示出将终端1202连接到低温恒温器1202c的可选适配器或者转接片1225。适配器1225包括可选的热收缩补偿1221D和真空阀和/或测量仪1281。在此实施例中，转接片1225是真空绝缘的，然而，其也可以是泡沫绝缘的或者泡沫和真空绝缘的组合。
图13说明关于终端1302机械固定电缆的内部夹1318。在此实施例中，机械固定件位于到终端适配器1325的低温恒温器中，然而其也可以容易地位于终端1302的中性段中或者机械固定件不损害电绝缘的接地电势处的另一个段中。可替代地，该固定件用电介质材料制造并且和其它电绝缘部件集成。
图14说明相1400R、S或者T或者中性导体的一个末端段的内部部件，其中，线圈架1400f通过加固器1419机械支撑。
加固器1419可以是圆柱形对称的并且可以是中空的用于启用冷却液体或者固体的流，从而禁止任何流通过电缆的末端段的中心。
图15A和15B示出单个相或者中性导体，其中HTS带/线1500和/或Cu带/线1500结合到套件1516。在15B中，详细示出套件1516来说明类似梯形的连接区域，其可以适用于其是否是具有HTS带/线或者Cu带/线的连接。在本实施例中，所给出的例子对于Cu的交迭区域是2cm并且对于HTS带/线是5cm。梯的步高可以选择性地适应于所使用的HTS或者Cu带/线的厚度。此外，自适应插入件1517被示出为位于围绕下面的电绝缘相邻相，替代地围绕中心线圈架。
图16说明具有预制的调整例如自适应插入件1617的原理，其可以适应于所暴露的不同相和中性导体的半径范围。该自适应插入件可以使用例如G 10制成。该自适应插入件1617给出层叠的电流套件1616，其为一致的尺寸以使得一个单独的套外形符合所有的相和中性导体，并且只要高电压部件和额定电流在合理的相同范围内，可以被用在整个不同的电缆终端中。可替代地，电流套件1616可以被制造为自适应片，因此给予电流夹1615，其为统一的尺寸。此外，电流套件1616具有匹配于电流夹1615的表面，该表面长于启用受限范围的纵向自由度的电流夹，用于定位该电流夹并且从而定位电流线。
已经示出了一些优选实施例，但应当强调指出，本发明不局限于此，而是可以按在以下的权利要求中限定的主题内的其它方式来体现。例子被示出用于三相电缆(三柱)，但是也可以容易地修改为用于任意其它数量的电相。

Claims (48)

1、一种终端单元，包括电缆的末端段，所述电缆的末端段限定中心纵向轴，并且包括N个电相的末端部分、中性导体的末端部分和适于包括冷却液的周围热绝缘封装件，所述N个电相的末端部分和所述中性导体的末端部分的每一个包括至少一个电导体并且在所述电缆中围绕纤芯线圈架共心布置，其中相1在所述电缆中相对最内定位和相N相对最外定位，相N由所述中性导体围绕，电绝缘件布置在相邻电相之间和相N和所述中性导体之间，并且其中所述中性导体和所述电相的末端部分的每一个包括电连接到至少一个支路电流线的接触表面以提供电连接，所述接触表面的每一个具有纵向延伸，并且沿着所述电缆的末端段的所述纵向延伸顺序地定位，所述支路电流线通过各自电绝缘件与所述热绝缘封装件单独地绝缘。
2、根据权利要求1的终端单元，其中，所述电连接的至少一个包括全部或者部分围绕所述接触表面并且提供处于相应相电压的等位体的电场控制系统。
3、根据权利要求1-2的任意一个的终端单元，其中，冷却液体适于在所述等位体内部被引导。
4、根据权利要求1-3的任意一个的终端单元，其中，所述末端段包括至少一个电流线基部，布置所述终端单元以使得冷却液体在所述接触表面上且在所述电流线上与所述至少一个电流线基部交换热量。
5、根据权利要求2-4的任意一个的终端单元，其中，所述等位体包括连接到电流线基部、电流夹、和电流套件的至少一个元件的支路电流线，所述支路电流线最终连接到其中一个电相或者中性导体的接触表面，并且其中所述元件的至少一个具有通过强制流冷却(诸如凹槽、孔、型面和凸缘)通过和/或经过所述电流线基部、电流夹、电流套件和/或所述元件之间的接口来优选用于冷热锚定的机构，所述电相优选为从超导、超传导和传统导体中选择的导体。
6、根据权利要求1-5的任意一个的终端单元，其中，接触表面沿着电缆的末端段的纵向延伸顺序定位，并且通过确保中性导体和电相的每一个的接触表面至少在它们的接触表面的一部分长度上布置在大体等于距中心纵轴的相等的径向距离处根据模块化概念布置。
7、根据权利要求1-6的任意一个的终端单元，其中，所述电缆的末端段的接触表面以它们之间大体相等的纵向距离被定位。
8、根据权利要求6-7的任意一个的终端单元，其中，通过径向自适应插入件(例如G10的纤维增强的环氧塑料)得到所述大体相等的径向距离，该径向自适应插入件具有大体相同的外部径向尺寸，并且其中所述径向自适应插入件被应用到均衡它们的关于电缆的末端段中的纵向并且特别是径向尺寸的尺寸的每个相和中性导体的接触表面。
9、根据权利要求8的终端单元，其中，与中性导体和电相的接触表面的电缆的末端段的中心纵向轴的大体相等的径向距离大体上通过所述自适应插入件的内部径向尺寸的各自适应来提供。
10、根据权利要求8-9的任意一个的终端单元，其中，所述径向自适应插入件是调节插入件的形式并且由电绝缘材料、半导材料或者这样的材料的组合来制成。
11、根据权利要求8-10的任意一个的终端单元，其中，所述径向自适应插入件提供所述接触表面的所述相等的径向尺寸，其中电流线基部、电流夹和电流套件的至少一个元件层叠在各自的自适应插入件上来提供所述各自的接触表面和所述各自的支路电流线之间的电连接。
12、根据权利要求8-11的任意一个的终端单元，其中，至少一个所述自适应插入件位于中性导体或者电相的接触表面的电导体和下面的绝缘层之间。
13、根据上述权利要求的任意一个的终端单元，包括一个或者多个纵向隔离件，所述隔离件提供支路电流线的每一个之间的固定距离。
14、根据权利要求13的终端单元，其中，所述纵向隔离件用作引导至少一部分冷却液体通过所述基部电流线的基部或者接触表面附近的热交换装置的对于冷却液体的流控制或者流限制。
15、根据权利要求13-14的任意一个的终端单元，其中，所述纵向隔离件提供支路电流线的每一个之间的大体等距。
16、根据权利要求1-15的任意一个的终端单元，其中，中性导体或者电相的至少一个具有和电流套件的电接触，所述电流套件可选地至少部分是传统的电传导材料。
17、根据权利要求16的终端单元，其中，所述电流套件至少部分是超导材料和/或超传导材料。
18、根据权利要求16-17的任意一个的终端单元，其中，所述电流套件的至少一部分提供所述接触表面和所述各自支路电流线之间的电连接。
19、根据权利要求16-18的任意一个的终端单元，其中，所述电流套件具有用于电连接到电流线的套件接触表面。
20、根据权利要求16-19的任意一个的终端单元，其中，来自电缆自身的超导材料构成至少部分所述套件接触表面。
21、根据权利要求16-20的任意一个的终端单元，其中，两个或者更多个中性导体或者电相具有和各自电流套件的电接触，所述电流套件的尺寸优选地大体相同。
22、根据权利要求16-20的任意一个的终端单元，其中，通过所述电流套件的径向尺寸的各自适应，优选提供与中性导体和电相的套件接触表面的中心纵向轴的大体相等的径向距离。
23、根据权利要求1-21的任意一个的终端单元，包括至少部分由传统电传导材料(诸如但不限于Cu)制成的至少一个电流夹，，所述电流夹电连接到电流线，并且夹到所述接触表面和/或所述套件接触表面，所述电流夹优选地短于接触表面的轴长和/或短于套件接触表面。
24、根据权利要求1-23的任意一个的终端单元，其中，至少一个所述电连接，优选至少一个所述电流夹包括通孔。
25、根据前述权利要求的任意一个的终端单元，其中，所述电相和中性导体的至少一个包括超导或者超传导材料。
26、根据前述权利要求的任意一个的终端单元，其中，所述至少一个所述电连接包括全部或者部分围绕接触表面和至少部分所述支路电流线的电场控制系统。
27、根据权利要求26的终端单元，其中，电场控制系统包括诸如ULTEMTM或者诸如G10的纤维增强环氧塑料的电介质。
28、根据权利要求26和27的任意一个的终端单元，其中，所述电场控制系统包括场平滑材料，例如金属传导材料或者半导体材料，所述场平滑材料优选地构成电场控制系统的层，更优选地构成电场控制系统的内层。
29、根据权利要求26-28的任意一个的终端单元，其中，所述电场控制系统提供到所述支路电流线和使所述支路电流线绝缘的所述支路电绝缘件的其中一个的转接接头。
30、根据权利要求29的终端单元，其中，所述转接接头在形成匹配Z字形路径或者曲线路径的表面之间制成以增加蠕变长度，或者所述接头具有球形表面以允许支路绝缘系统的角度调整，优选地所述转接接头通过密封垫来密封。
31、根据上述权利要求的任意一个的终端单元，其中，至少一个所述支路电流线包括电流线段，该电流线段包括连接到中性导体或者电相的冷端、相对的环境温度端和中间热锚段，该中间热锚段提供从冷到环境温度的热梯度。
32、根据上述权利要求的任意一个的终端单元，其中，至少一个所述支路电流线包括电流线段，该电流线段包括热锚段，该热锚段提供从冷到更低温度的热梯度的选择。
33、根据前述权利要求的任意一个的终端单元，其中，所述相导体的数量是N，且N＝1。
34、根据前述权利要求的任意一个的终端单元，其中，所述相导体的数量是N，且N＝3。
35、根据前述权利要求的任意一个的终端单元，包括套件、插入件和夹中的至少一个，其中所述套件、插入件和/或夹的每一个都具有套箍的形状。
36、根据权利要求35的终端单元，其中，组成套件、插入件和夹的组件包括便于安装的两个、三个或者更多个部件。
37、根据权利要求1-36的任意一个的终端单元，其中，所述纵向隔离件、自适应插入件、套件、夹、电流线基部的边缘和/或表面是圆形的和/或适于控制电场。
38、根据权利要求3-37的任意一个的终端单元，其中，至少一个插入件由在操作温度范围上具有大于10^6欧m2/m的特定电阻率的材料制成。
39、根据权利要求3-38的任意一个的终端单元，其中，至少一个插入件包括诸如纤维增强环氧树脂的环氧材料，诸如包括具有环氧树脂粘合剂的连续丝玻璃布材料的热固工业薄片。
40、根据前述权利要求的任意一个的终端单元，其中，所述终端单元包括位于电缆的末端段的纤芯线圈架的中心处开口中的刚性圆筒或者管，用于提供对电缆的末端段的机械支撑。
41、根据权利要求1-40的任意一个的终端单元，用于提供和电端接低温冷却的多相电缆系统到处于环境温度的终端电流线，所述电缆的末端段是多相电缆的末端段，多相电缆的末端段由热绝缘封装件来围绕，用于启用冷却并且保持电缆的至少一部分末端段处于低于环境的温度，其中热绝缘封装件包括支路电流线形式的多个支路，用于从电缆电相和中性导体的末端段中分支出来到各自电流线，在与所涉及的中性导体和电相的对应末端部分的接触表面位置匹配的位置处，支路沿着电缆的纵向延伸末端段来顺序布置，第一支路用于分支中性导体，第二支路用于第N个电相，第三支路用于第N-1个电相等等，并且最后的第N+1个支路用于分支第N个电相。
42、根据权利要求41的终端单元，其中，所述热绝缘封装件具有内部圆柱形表面，电缆的末端段沿着所述表面布置，并且所述表面和所述电缆之间的接触点限定了大体上为直线的接触线。
43、根据权利要求41-42的任意一个的终端单元，其中，至少一个所述支路大体上垂直于所述电缆的末端段的纵轴。
44、根据权利要求41-43的任意一个的终端单元，其中，所述电缆的末端段离心位于所述热绝缘封装件中。
45、根据权利要求41-44的任意一个的终端单元，其中，封装所述电缆的所述末端段的所述热绝缘封装件被模块化构建，每个模块包括用于封装电缆的末端段的长度的部件和用于分支中性导体或者电相的至少一个支路。
46、根据权利要求41-45的任意一个的终端单元，其中，所述热绝缘封装件包括两个分离的液体冷却剂流路径。
47、根据权利要求41-46的任意一个的终端单元，其中，至少一部分所述液体冷却剂被限制到对于终端单元唯一的并且不通过超导电缆的其余部分的流路径。
48、根据权利要求1-44的任意一个的终端单元，包括和电绝缘材料接触的场控制系统，该电绝缘材料位于热绝缘封装件的支路处的电缆的末端段周围，所述场控制系统优选地限定处于相电压的等位体并且控制从相电压到终端外壳的接地电势的支路附近中的电场的路径。
49根据权利要求48的终端单元，其中，所述场控制系统包括但不限于从以下材料组选择的材料：ULtemTM、G-10、FRP、聚乙烯、聚丙烯、尼龙和其组合。
CN2008800169309A 2007-03-21 2008-03-19 低温电缆终端单元 Active CN101689758B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US90711607P 2007-03-21 2007-03-21
US60/907,116 2007-03-21
PCT/DK2008/050072 WO2008113366A2 (en) 2007-03-21 2008-03-19 A cryogenic cable termination unit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101689758A true CN101689758A (zh) 2010-03-31
CN101689758B CN101689758B (zh) 2013-09-04

Family

ID=39692540

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008800169309A Active CN101689758B (zh) 2007-03-21 2008-03-19 低温电缆终端单元

Country Status (8)

Country Link
US (2) US8624109B2 (zh)
EP (1) EP2127051B1 (zh)
JP (2) JP5209695B2 (zh)
KR (1) KR101502311B1 (zh)
CN (1) CN101689758B (zh)
DE (1) DE202008017997U1 (zh)
RU (1) RU2452071C2 (zh)
WO (1) WO2008113366A2 (zh)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102385956A (zh) * 2010-08-31 2012-03-21 尼克桑斯公司 处理超导体电缆热收缩的方法和用于实现该方法的装置
CN102956327A (zh) * 2011-08-30 2013-03-06 云南电力试验研究院（集团）有限公司电力研究院 一种超导电缆端头结构
CN104282382A (zh) * 2013-07-05 2015-01-14 上海市高桥电缆厂有限公司 真空蒸发内冷式单芯电缆循环系统
CN104577381A (zh) * 2014-12-30 2015-04-29 苏州欧美克合金工具有限公司 一种三相一体冷绝缘超导电缆端头
CN106068587A (zh) * 2013-11-05 2016-11-02 昭和电线电缆系统株式会社 极低温电缆的终端连接部
CN108199203A (zh) * 2018-03-23 2018-06-22 深圳市光辉电器实业有限公司 一种用于风电或光伏设备的电缆插接接头
CN110044499A (zh) * 2019-04-15 2019-07-23 西南交通大学 一种配电网电缆终端异常温度检测降温装置及预警方法
CN110518376A (zh) * 2019-08-30 2019-11-29 天津大学 一种高温超导电力电缆多通接头
CN110828060A (zh) * 2019-11-12 2020-02-21 上海电力设计院有限公司 用于高温超导电缆终端的电动导轮控制系统及其运行方法
CN112798893A (zh) * 2021-01-19 2021-05-14 中天集团上海超导技术有限公司 一种超导电缆短样试验平台
CN114078612A (zh) * 2020-08-19 2022-02-22 利萨·德雷克塞迈尔有限责任公司 高压导线和高压系统

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004013868A2 (en) * 2002-08-01 2004-02-12 Southwire Company Triaxial superconducting cable and termination therefor
FR2975236B1 (fr) * 2011-05-11 2017-03-31 Nexans Unite de terminaison pour cable supraconducteur multiphase
KR101978510B1 (ko) * 2011-12-23 2019-05-15 엘에스전선 주식회사 초전도 케이블
JP5829634B2 (ja) * 2013-01-23 2015-12-09 昭和電線ケーブルシステム株式会社 超電導ケーブルの端末構造体
DK2770514T3 (en) * 2013-02-20 2018-05-22 Nexans Method of cooling a superconducting cable
JP5696200B1 (ja) * 2013-11-05 2015-04-08 昭和電線ケーブルシステム株式会社 極低温ケーブルの終端接続部
JP5757987B2 (ja) * 2013-11-05 2015-08-05 昭和電線ケーブルシステム株式会社 極低温ケーブルの終端接続部
KR101441366B1 (ko) * 2014-01-16 2014-09-23 (주)비젼테크 침수된 전기설비의 상간전류 및 누설전류 제한장치
JP2015162367A (ja) * 2014-02-27 2015-09-07 昭和電線ケーブルシステム株式会社 超電導ケーブルの端末構造体及びその製造方法
EP2919325B1 (de) * 2014-03-11 2017-02-22 Nexans Endenabschluß für ein supraleitfähiges elektrisches Kabel
KR101557988B1 (ko) * 2014-09-11 2015-10-12 대한전선 주식회사 극저온 기중 종단접속함
DK3065243T3 (da) * 2015-03-05 2019-07-29 Nexans Afslutningsenhed til et superledende kabel
CA2991248C (en) * 2015-07-03 2022-05-10 Nkt Hv Cables Gmbh A temporary load securing device for an armoured high voltage cable and a method for facilitating installation-related operations of an armoured high voltage cable
DE102016213245A1 (de) * 2016-07-20 2018-01-25 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Installieren einer gasisolierten elektrischen Übertragungsleitung
AT520359B1 (de) 2017-07-11 2019-09-15 Sw Automatisierung Gmbh Drahthandlingvorrichtung
FR3079082B1 (fr) * 2018-03-15 2020-04-10 Societe Industrielle De Construction D'appareils Et De Materiel Electriques Ensemble pour recouvrir a enserrement un element allonge avec un manchon elastique de protection
US11587701B2 (en) 2018-12-05 2023-02-21 Advanced Conductor Technologies Llc Series-connected superconducting magnet cables
GB201901032D0 (en) * 2019-01-25 2019-03-13 Rolls Royce Plc Superconducting electrical power distribution system
GB201901030D0 (en) 2019-01-25 2019-03-13 Rolls Royce Plc Superconducting electrical power distribution network
CN110600170B (zh) * 2019-10-12 2024-06-21 贵州玉蝶电工股份有限公司 一种易于接电的电缆
RU204710U1 (ru) * 2020-11-03 2021-06-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Омский государственный технический университет» (ОмГТУ) Конструкция шунта для диагностики опорных и штырьевых изоляторов воздушной линии электропередач

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1665940C3 (de) * 1967-04-29 1975-07-03 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Stromzu- bzw. Stromabführung für elektrische Einrichtungen mit mehreren elektrisch parallel geschaltet zu betreibenden Supraleitern
GB1227350A (en) * 1967-11-30 1971-04-07 British Insulated Callenders Improvements in cable terminations
US3692921A (en) * 1971-04-12 1972-09-19 Joslyn Mfg & Supply Co Cable coupler
DE2157125C3 (de) * 1971-11-17 1975-07-17 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Stromzuführung für elektrische Einrichtungen mit auf Tieftemperatur gekühlten Leitern
DE2249560B2 (de) * 1972-10-10 1978-11-16 Linde Ag, 6200 Wiesbaden Endverschluß für ein tiefgekühltes Kabel
DE2318617A1 (de) * 1973-04-13 1974-11-07 Kabel Metallwerke Ghh Elektrisches tieftemperaturkabel
FR2303836A1 (fr) 1975-03-10 1976-10-08 Rhone Poulenc Ind Polymeres a groupement imide comportant un polyester exempt d'insaturation aliphatique
JPS51115597U (zh) * 1975-03-17 1976-09-18
JPS6029313Y2 (ja) * 1981-05-21 1985-09-04 財団法人電力中央研究所 極低温ケ−ブル用伸縮ジヨイント装置
JPS5846227A (ja) 1981-09-12 1983-03-17 Chobe Taguchi すべり面の改良法
JPH0230232U (zh) * 1988-08-11 1990-02-26
JPH0288260A (ja) 1988-09-27 1990-03-28 Fuji Photo Film Co Ltd 画像形成方法
JPH0729655Y2 (ja) * 1988-12-23 1995-07-05 住友電気工業株式会社 極低温冷媒容器
IT1281651B1 (it) * 1995-12-21 1998-02-20 Pirelli Cavi S P A Ora Pirelli Terminale per collegare un cavo polifase superconduttivo ad un impianto elettrico a temperatura ambiente
JP3796850B2 (ja) 1996-10-21 2006-07-12 住友電気工業株式会社 超電導ケーブル導体の端末構造およびその接続方法
JP2001006837A (ja) 1999-06-16 2001-01-12 Sumitomo Electric Ind Ltd 直流超電導ケーブルの分岐構造
DK1269594T3 (da) * 2000-02-09 2005-08-08 Tyco Electronics Raychem Gmbh Kabelendeafslutning
JP2004537828A (ja) * 2001-08-01 2004-12-16 サウスワイヤー カンパニー ３軸高温超電導ケーブル
US7040002B2 (en) * 2001-08-27 2006-05-09 Pirelli Cavi E Sistemi S.P.A. Method for terminating a conductor of a superconducting cable
WO2003034447A1 (en) * 2001-10-12 2003-04-24 Southwire Company Superconducting cable termination
JP4162191B2 (ja) * 2002-04-05 2008-10-08 住友電気工業株式会社 超電導ケーブル線路の冷却方法
WO2004013868A2 (en) 2002-08-01 2004-02-12 Southwire Company Triaxial superconducting cable and termination therefor
JP4391066B2 (ja) * 2002-08-26 2009-12-24 古河電気工業株式会社 多層超電導導体の端末構造およびその作製方法
JP4399763B2 (ja) * 2003-02-28 2010-01-20 住友電気工業株式会社 直流用超電導ケーブル線路
JP4096360B2 (ja) * 2004-02-17 2008-06-04 住友電気工業株式会社 超電導ケーブルの端末構造及び超電導ケーブル線路
JP4283710B2 (ja) * 2004-03-04 2009-06-24 住友電気工業株式会社 超電導ケーブルの中間接続部
JP2005253204A (ja) 2004-03-04 2005-09-15 Sumitomo Electric Ind Ltd 多相超電導ケーブルの端末構造
US7608785B2 (en) * 2004-04-27 2009-10-27 Superpower, Inc. System for transmitting current including magnetically decoupled superconducting conductors
JP4273525B2 (ja) * 2004-05-27 2009-06-03 住友電気工業株式会社 超電導機器の端末構造
JP4689984B2 (ja) * 2004-07-20 2011-06-01 株式会社ワイ・ワイ・エル 直流超伝導送電ケーブル及び送電システム
JP2006180588A (ja) 2004-12-21 2006-07-06 Sumitomo Electric Ind Ltd 超電導機器の電力引き出し構造
CN1954468B (zh) * 2005-02-15 2010-05-05 住友电气工业株式会社 超导电缆的终端结构
EP1872375B1 (en) 2005-04-21 2017-01-25 NKT Cables Ultera A/S A method of manufacture of a superconductive multi-phase cable system and its use
JP2007028710A (ja) 2005-07-12 2007-02-01 Sumitomo Electric Ind Ltd 直流超電導ケーブルの接続構造

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102385956B (zh) * 2010-08-31 2015-11-25 尼克桑斯公司 处理超导体电缆热收缩的方法和用于实现该方法的装置
CN102385956A (zh) * 2010-08-31 2012-03-21 尼克桑斯公司 处理超导体电缆热收缩的方法和用于实现该方法的装置
CN102956327A (zh) * 2011-08-30 2013-03-06 云南电力试验研究院（集团）有限公司电力研究院 一种超导电缆端头结构
CN102956327B (zh) * 2011-08-30 2015-04-01 云南电力试验研究院（集团）有限公司电力研究院 一种超导电缆端头结构
CN104282382A (zh) * 2013-07-05 2015-01-14 上海市高桥电缆厂有限公司 真空蒸发内冷式单芯电缆循环系统
CN106068587A (zh) * 2013-11-05 2016-11-02 昭和电线电缆系统株式会社 极低温电缆的终端连接部
CN106068587B (zh) * 2013-11-05 2018-08-24 昭和电线电缆系统株式会社 极低温电缆的终端连接部
CN104577381A (zh) * 2014-12-30 2015-04-29 苏州欧美克合金工具有限公司 一种三相一体冷绝缘超导电缆端头
CN108199203A (zh) * 2018-03-23 2018-06-22 深圳市光辉电器实业有限公司 一种用于风电或光伏设备的电缆插接接头
CN110044499A (zh) * 2019-04-15 2019-07-23 西南交通大学 一种配电网电缆终端异常温度检测降温装置及预警方法
CN110518376A (zh) * 2019-08-30 2019-11-29 天津大学 一种高温超导电力电缆多通接头
CN110828060A (zh) * 2019-11-12 2020-02-21 上海电力设计院有限公司 用于高温超导电缆终端的电动导轮控制系统及其运行方法
CN114078612A (zh) * 2020-08-19 2022-02-22 利萨·德雷克塞迈尔有限责任公司 高压导线和高压系统
CN112798893A (zh) * 2021-01-19 2021-05-14 中天集团上海超导技术有限公司 一种超导电缆短样试验平台

Also Published As

Publication number Publication date
RU2452071C2 (ru) 2012-05-27
KR101502311B1 (ko) 2015-03-13
WO2008113366A2 (en) 2008-09-25
US9331468B2 (en) 2016-05-03
CN101689758B (zh) 2013-09-04
US8624109B2 (en) 2014-01-07
RU2009138731A (ru) 2011-04-27
DE202008017997U1 (de) 2011-04-07
JP5711285B2 (ja) 2015-04-30
EP2127051B1 (en) 2017-09-13
JP2013150545A (ja) 2013-08-01
JP2010521796A (ja) 2010-06-24
KR20100015720A (ko) 2010-02-12
JP5209695B2 (ja) 2013-06-12
WO2008113366A3 (en) 2009-02-19
EP2127051A2 (en) 2009-12-02
US20140135222A1 (en) 2014-05-15
US20100126748A1 (en) 2010-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101689758B (zh) 低温电缆终端单元
JP5981414B2 (ja) 超電導ケーブルの固定構造及び超電導ケーブル線路の固定構造
CN102298994B (zh) 超导多相电缆系统、其制造方法及其使用
CN100524546C (zh) 超导电缆线路
CN101002290B (zh) 超导电缆线
CN107646134B (zh) 用于直流电传输的设备和冷却方法
KR101118350B1 (ko) 초전도 케이블 선로
Sytnikov et al. Status of HTS cable link project for St. Petersburg grid
KR20070003897A (ko) 다상 초전도 케이블의 단말 구조체
CN102194549A (zh) 超导性的直流电缆
CN107300129A (zh) 低温燃料冷却阻燃气体保护的超导能源管道
US20110177954A1 (en) Superconducting electricity transmission system
JP2023549483A (ja) 懸垂型超伝導伝送線路
Willis Superconducting transmission cables
Cho et al. Development and testing of 30 m HTS power transmission cable
Morandi et al. Feasibility of high voltage DC superconducting cables with extruded warm dielectric
Eckroad Superconducting DC cables for high power transport over long distances
CN107610835B (zh) 液化天然气冷却cf4保护的超导能源管道
Stemmle et al. Superconducting hvdc power cables for voltage source converter systems
Traeholt et al. Termination unit
CN115798813A (zh) 一种适用于海底输电的超导电缆系统
Saugrain et al. Superconducting cables–status and applications
CN112186772A (zh) 一种电力传输系统
Atherton et al. Superconducting cables and future power transmission techniques

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant