CN102237665A - 带有超导性电缆的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于导电地连接超导性电缆(1)和处于室温下的普通导电性电缆的装置，该装置具有带电导线(5)的套管(D)，该电导线被一绝热层(6)包围。超导性电缆的导线(1)与套管(D)的导线(5)的一端相连，普通导电性的电缆可以连接在该导线(5)的另一端上。在所述超导性电缆(1)规定用于与套管(D)的导线(5)连接的那一端上设置有用于电场控制的电极(4)。至少在电极(4)的区域内具有一个包围该区域的低温恒温器，该低温恒温器设计为由电绝缘材料制成的、带有非真空绝热层的环绕封闭外罩。低温恒温器外罩朝向套管(D)的那一端在所述装置的运行状态下被置于高压电位上，而外罩的另一端与接地电位连接。

Description

带有超导性电缆的装置
技术领域
本发明涉及一种用于导电地连接超导性电缆和处于室温下的普通导电性电缆的装置，该装置具有带电导线的套管，该电导线被一绝热层包围，其中，所述超导性电缆布置在用于导引冷却剂的管状的低温恒温器内，并且其中，所述超导性电缆的导线与所述套管的导线的一端相连，所述普通导电性的电缆可以连接在该导线的另一端上。
背景技术
由EP 1811626A1已知一种这样的装置。
例如需要这种装置来将超导性电缆与配电网相连。超导性电缆在当今技术中具有由包含陶瓷材料的复合材料制成的电导线，该陶瓷材料在足够低的温度下进入超导性状态。在足够的冷却下，只要不超过特定的电流强度，相应构造的导线的直流电阻为零。适合的陶瓷材料例如为BSCCO(铋-锶-钙-铜-氧化物)作为第一代材料或ReBCO(稀土-钡-铜-氧化物)，尤其是YBCO(钇-钡-铜-氧化物)作为第二代材料。用于使这类材料进入超导性状态的足够低的温度例如在67K至90K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。为了连接超导性电缆和普通导电性电缆，例如使用带电导线的电套管，该电导线被电绝缘层包围。在可运行的装置中，在套管导线的一侧连接有例如冷却到温度为70K的超导性电缆的导线，而在另一侧连接有配电网的电缆，该电缆在约为20℃的环境温度下运行。
由DE 202004007187U1已知一种用于超导性电缆的检测终端接头。在超导性电缆的端部设置有用于电场控制的电极。超导性电缆的这个端部被一个设计为管件的外罩包围，该外罩的一个端部由盖子封闭。用于为超导性电缆的导线供电的套管穿过该盖子插入。外罩的管件和盖子均设计为双壁式。在外罩和盖子的两层壁之间具有真空层或氮过压层。
开头提到的EP 1811626A1描述了一种带有由三个部分组成的外壳的装置。外壳的这些部分并排或重叠地布置。在外壳的中间部分中设置有一个具有绝缘电导线的套管。在导线的绝缘层上布置有场控制层(Feldsteuerschicht)，其例如由附着在场控制层外表面上的镀锌层构成。该层与在高压技术中已知的、包围导线的场控制锥体(Feldsteuerkonus)相连。该装置的这样装备的导线通过由绝缘体构成的输电网电缆引出，而其另一端用于连接超导性电缆，该超导性电缆由配备有真空绝缘层的、由金属管构成的低温恒温器包围。在套管导线和电绝缘体之间设置有可使导线在绝缘体中滑动的中间层。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，将开头所述的装置设计得更简单。
该技术问题按本发明通过一种用于导电地连接超导性电缆和处于室温下的普通导电性电缆的装置解决，该装置具有带电导线的套管，该电导线被一绝热层包围，其中，所述超导性电缆布置在用于导引冷却剂的管状的低温恒温器内，并且其中，所述超导性电缆的导线与所述套管的导线的一端相连，所述普通导电性的电缆可以连接在该导线的另一端上，其中，在所述超导性电缆规定用于与套管的导线连接的那一端上以本身已知的方式设置有一个用于电场控制的电极，所述电缆的端部被一个设计为管件的、由电绝缘材料制成的、带有非真空绝热层的环绕封闭外罩包围，该外罩在其外表面上配设有由非真空的绝热材料制成的层，并且所述外罩的朝向所述套管的那一端在所述装置的运行状态下被置于高压电位上，而所述外罩的另一端与接地电位连接。
低温恒温器的外罩可以具有任何合理的几何形状。在优选的实施形式中，外罩设计为带有优选呈圆柱体形的横截面的管件。以下为了简单起见，将取代词语“环绕封闭的外罩”而使用词语“管件”。
装备有用于电场控制的电极的超导性电缆的端部在该装置中被低温恒温器的管件包围，该管件由电绝缘的、配设有非真空绝热层的绝缘材料构成并且在其外表面上配设有由非真空的绝热材料制成的层。因此不需要在已知构造类型的低温恒温器中具有的耗费的真空绝缘层。可以尤其为了管件的绝热使用本身已知的具有绝热性能的材料。在所述装置的结构中，超导性电缆的导线到室温的过渡可以不用其它的电绝缘层实现，因为该过渡区域在所述装置的运行状态下处于高压电位上。因此套管的电导线只需要被用于绝热的绝缘体包围。该装置可以在整体上紧凑地设计并且也可简单地设计用于较大的电流。设置在超导性电缆上的、用于电场控制的电极可以同时用于整个装置的场控制。
此外，在将该装置用于超导性直流电缆时，不会在固体绝缘材料中产生在带有固体绝缘材料的传统高压直流电缆中已知的热学问题或空间电荷问题。
词语“高压”应理解为高于1KV的电压。在当前情况下，使用处于200KV范围内的电压。
该装置在优选的实施形式中采用竖直式结构。为了在超导性电缆和低温恒温器的环绕管件的这种位置中避免在管件中出现热分层，冷却剂有利地在最高点引入管件中。这可以例如通过由绝缘材料制成的管实现，该管在管件内部将冷却剂输送到高压电位处。
附图说明
在附图中示出了本发明技术方案的实施例。在附图中：
图1在示意图中示出了带有超导性电缆的传输链的端部；
图2以放大的视图示出按本发明的装置。
具体实施方式
在图1中示出了装备有超导性电缆的电流传输链或电流传输线路的终端接头V(由矩形表示)。终端接头V在一侧连接低温恒温器KR，在低温恒温器中包含有一个在图2中示出的超导性电缆1。在另一侧，终端接头V与属于输电网的普通导电性的电缆K连接。使用位于终端接头V内的、例如在图2中示出的装置用于超导性电缆1和普通导电性的电缆K之间的连接。
按图2的装置设置在低温恒温器KR的端部处。原则上该装置可以采用水平式结构。但在优选实施形式中，该装置如已经阐述的那样设计具有竖直走向。在图2中示出了这种竖直的实施形式。以下对该实施形式(也代表水平的结构形式)进行阐述。
该装置按图2具有一个设计为管件2的外罩，该外罩由电绝缘材料构成并且非真空地绝热。外罩的管件2(以下只称为“管件2”)例如由玻璃纤维增强的塑料构成。为了其绝热性，管件2在其外表面上配设有由非真空的绝热材料(例如发泡的聚氨酯)制成的层3(通过锯齿线示出)。管件2在其下端部例如借助法兰连接与传输链的低温恒温器KR相连。
超导性电缆1这样布置在低温恒温器KR内，直至其伸入管件2中。该超导性电缆的端部被一个用于电场控制的电极4包围。该电场控制装置可以设计为电容性电场控制装置，也可以设计为由导电衬里(Einlage)卷绕的装置。电缆1的导线与套管D的电导线5相连，该电导线由一个只用于绝热的绝缘体6包围。导线5能通过其另一个端部与输电网的电缆K连接。
管件2朝向套管D的端部也通过一个法兰封闭。在管件2的这个端部上施加高压。这通过图2中示出的屏蔽环7表示。管件2和套管D之间的过渡区域在运行状态下也处于高压电位上。在管件2背离套管D的端部上具有处于接地电位的屏蔽环8。
为了避免热分层和气泡，冷却剂有利地在管件2的最高点处，也就是在高压区域内输入该管件。这原则上能够以任意的方式方法进行。然而在优选的实施形式中，为了将冷却剂注入管件2设置有由绝缘材料制成的管9，该管9延伸到管件2上端部的区域内，并且通过进口10将冷却剂输送给管件2的上端部区域。

Claims (3)

1.一种用于导电地连接超导性电缆(1)和处于室温下的普通导电性电缆的装置，该装置具有带有电导线(5)的套管(D)，该电导线被一绝热层(6)包围，其中，所述超导性电缆(1)布置在用于导引冷却剂的管状的低温恒温器(KR)内，并且其中，所述超导性电缆的导线与所述套管(D)的导线(5)的一端相连，所述普通导电性的电缆可以连接在该导线(5)的另一端上，其特征在于，
-在所述超导性电缆(1)规定用于与套管(D)的导线(5)连接的那一端上以本身已知的方式设置有一个用于电场控制的电极(4)，
-所述电缆的端部被一个设计为管件的、由电绝缘材料制成的、带有非真空绝热层的环绕封闭外罩包围，该外罩在其外表面上配设有由非真空的绝热材料制成的层(3)，并且
-所述外罩的朝向所述套管(D)的那一端在所述装置的运行状态下被置于高压电位上，而所述外罩的另一端与接地电位连接。
2.按权利要求1所述的装置，其特征在于，用于将冷却剂输入所述低温恒温器(KR)中的输入点布置在所述外罩朝向所述套管(D)的那一端上。
3.按权利要求2所述的装置，其特征在于，为了输入冷却剂，在所述低温恒温器外罩的内部布置有一个由绝缘材料构成的管(9)。
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