CN102986103B - 超导电缆的连接结构及其布设方法以及超导电缆的连接结构的抽真空方法 - Google Patents

超导电缆的连接结构及其布设方法以及超导电缆的连接结构的抽真空方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102986103B
CN102986103B CN201280001971.7A CN201280001971A CN102986103B CN 102986103 B CN102986103 B CN 102986103B CN 201280001971 A CN201280001971 A CN 201280001971A CN 102986103 B CN102986103 B CN 102986103B
Authority
CN
China
Prior art keywords
hyperconductive cable
syndeton
insulated exterior
interconnecting piece
exterior duct
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.)
Active
Application number
CN201280001971.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102986103A (zh
Inventor
八木正史
三觜隆治
野村朋哉
松冈太郎
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.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
International Superconductivity Technology Center
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 Furukawa Electric Co Ltd, International Superconductivity Technology Center filed Critical Furukawa Electric Co Ltd
Publication of CN102986103A publication Critical patent/CN102986103A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102986103B publication Critical patent/CN102986103B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B12/00—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines
    • H01B12/14—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines characterised by the disposition of thermal insulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/58—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation characterised by the form or material of the contacting members
    • H01R4/68—Connections to or between superconductive connectors
    • 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
    • H02G15/08—Cable junctions
    • H02G15/18—Cable junctions protected by sleeves, e.g. for communication cable
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

将隔热管（12）形成为隔热内管（121）和隔热外管（122）的双重结构，将中间连接部（20）形成为由外部容器（22）和内部容器（21）形成的双重结构，隔热内管和隔热外管贯通外部容器的壁面，并至少被引入至内部容器的壁面，将隔热内管的引入端部和隔热外管的引入端部接合，从而密闭隔热内管和所述隔热外管之间的区域，在隔热外管的比外部容器的壁面靠内侧的引入部位，设有管壁比外部的隔热外管的管壁薄的带波纹的管状部（126），在隔热管和中间连接部设有用于进行各自内部的抽真空的真空口（127、222）。由此，能够降低热向内部的侵入量，得到高的隔热性能。

Description

超导电缆的连接结构及其布设方法以及超导电缆的连接结构的抽真空方法
技术领域
本发明涉及用于减少热侵入的超导电缆的连接结构及其布设方法以及超导电缆的连接结构的抽真空方法。
背景技术
以往，已知有将在极低温度下变成超导状态的超导线材用作导体的超导电缆。超导电缆作为能够低损耗地输送大电流的电力电缆而备受期待，并朝向实用化对超导电缆进行开发。
图2中示出超导电缆的一个例子。图2所示的超导电缆10是将一芯的电缆缆芯11收纳于隔热管12内而形成的单芯型超导电缆。
电缆缆芯11由骨架111、超导导体层112、电绝缘层113、超导屏蔽层114、普通导电屏蔽层115、保护层116等构成。通过在骨架111上呈螺旋状地缠绕多根超导线材来形成超导导体层112。同样地，通过在电绝缘层113上呈螺旋状地缠绕多根超导线材来形成超导屏蔽层114。
形成超导导体层112及超导屏蔽层114的超导线材具有例如在带状的金属基板上依次形成中间层、超导层、保护层而成的层状结构。作为构成超导层的超导体，存在例如在液态氮温度(大气压下-196℃)以上表现为超导的RE系超导体(RE：稀土类元素)和铋系超导体。在RE类超导体中，特别地，以化学式YBa2Cu3O7-δ所表示的钇系超导体(以下，Y系超导体)为代表。另外，也可以是在金属基体中形成超导体的带状的超导线材。超导体可以应用铋系超导体，例如化学式为Bi2Sr2CaCu2O8+δ(Bi2212)、Bi2Sr2Ca2Cu3O10+δ(Bi2223)。其中，化学式中的δ表示氧的不定比量。
隔热管12具有由内管121和外管122构成的双重管结构。在内管121和外管122之间夹设有多层隔热层(超级隔热)123，且被抽真空。并且，外管122的外周被聚氯乙烯(PVC)或聚乙烯等的防腐蚀层124包覆。
在超导电缆10正常运转时，液态氮等制冷剂在内管121的内部循环，在极低温度状态下超导导体层112中流过送电电流。
上述超导电缆10从工厂出货，多根超导电缆10利用中间连接部进行连结从而构建线路。
在现有的超导电缆中，没有划分真空部，真空部在终端部、电缆和中间连接部中全部相连。或者，如图14所示，在制造阶段将超导电缆10的隔热管12的内部真空化，在隔热管12的端部，以一定的长度(例如大约3m～5m)形成真空的划分部分129(标号129a是划分形成的间隔部)。进而，提出了如下所述方法：在现场组装连接部时，只切断划分部分129而破坏真空，隔热管12整体在维持真空状态的状态下与作为中间连接部的双重结构的隔热容器130连结，利用该隔热容器130实现与其他的超导电缆的连结，由此进行布设作业(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-165552号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，在未设置真空的划分部的情况下，每当组装中间连接部或终端连接部时都破坏真空状态，因此对电缆整体的抽真空要在组装全部完成后进行，因此作业时间变长。另一方面，对于专利文献1所述的超导电缆，在布设时所需的长度必须处于能够利用上述的划分部分129的切断来调节的范围内，从而存在其可使用的长度受限的问题。
另外，专利文献1所述的超导电缆的布设作业中，隔热管的划分部分129与隔热容器130的隔热区域连通，并与隔热区域一起进行抽真空。其结果为，能够避免热从真空已破坏的划分部分129侵入。然而，对于构成隔热管12的内管121和外管122，考虑其在残酷的温度变化等中的耐久性的问题而使用金属管，由于高的热传递，存在如下问题：当因上述划分形成的间隔部129a位于隔热容器130的入口附近时，热会从外管122的b部分经由间隔部129a侵入隔热管12的内部。而且，由于被划分的电缆没有真空口，所以无法进行抽真空，真空因隔热层的排气而逐渐恶化。并且，为了提高连接部的真空，需要在各连接部常设有真空泵。
本发明的目的在于，在超导电缆的连接结构中实现热侵入的减少。
用于解决课题的技术方案
本发明的第一方面是一种超导电缆的连接结构，其利用中间连接部将超导电缆彼此连接，所述超导电缆是将具有骨架和超导导体层的电缆缆芯与制冷剂一起收纳于隔热管内而形成的，所述超导电缆的连接结构的特征在于，所述隔热管采用由分别为带波纹的管的隔热内管和隔热外管形成的双重结构，并且所述中间连接部采用由外部容器和内部容器形成的双重结构，所述隔热内管和所述隔热外管贯通所述外部容器的壁面，并至少被引入至所述内部容器的壁面，例如通过焊接将所述隔热内管的引入端部和所述隔热外管的引入端部接合，从而对所述隔热内管和所述隔热外管之间的区域进行密闭，在所述隔热外管的比所述外部容器的壁面靠内侧的引入部位，设有管壁比外部的所述隔热外管的管壁薄的带波纹的管状部，在所述隔热管和所述中间连接部设有用于进行各自内部的抽真空的真空口。
本发明的第二方面的特征在于，其具备与本发明的第一方面相同的结构，并且，在供所述隔热外管贯通侧的外部容器的外侧的壁面具有所述中间连接部的真空口，在处于所述外部容器的外侧的所述外管的外周具有所述隔热管的真空口。
本发明的第三方面的特征在于，其具备与本发明的第一或第二方面相同的结构，并且，所述隔热外管的引入部位的带波纹的管状部的沿所述隔热外管的长度方向的剖面形状是，与外侧的所述隔热外管相比振幅大且波距小的波形。
本发明的第四方面的特征在于，其具备与本发明的第一或第二方面相同的结构，并且，所述隔热管的真空口和所述中间连接部的真空口都具备能够进行开闭的切换的切换阀。
本发明的第五方面的特征在于，其具备与本发明的第四方面相同的结构，并且，所述隔热管的真空口和所述中间连接部的真空口能够相互连接。
本发明的第六方面是第一方面所述的超导电缆的连接结构的布设方法，其特征在于，该方法将所述超导电缆调整为用于与所述中间连接部连接的长度，将所述隔热内管和所述隔热外管之间密闭后，从该隔热管的真空口开始进行抽真空，并与该抽真空同时进行其他的布设作业。
本发明的第七方面是第四方面所述的超导电缆的连接结构的抽真空方法，其特征在于，将多根所述超导电缆和多个所述中间连接部交替连接，将交替连接好的所述超导电缆的所述真空口以及所述中间连接部的所述真空口彼此连结，并打开所述切换阀，在该状态下对所述多根超导电缆和所述多个中间连接部同时进行抽真空。
发明效果
本发明在超导电缆的布设时，不存在隔热管的切断位置的限制，从而，能够将超导电缆调节成任意的长度。
另外，隔热内管和隔热外管是通过将相互的前端部连结而与外部隔开后，向中间连接部内引入的结构，因此与预先将隔热内管和隔热外管隔开的情况相比，能够将热顺着间隔部向隔热内管的内部的侵入量抑制得较低，从而能够得到高隔热性。
而且，在隔热外管的引入部位具备管壁比其外侧的隔热外管的管壁薄的带波纹的管状部，因此热的传递路径长且薄，由此能够更有效地减少热向内部的侵入。
而且，在将中间连接部的真空口设于供隔热外管贯通侧的外部容器的外侧的壁面、并将隔热管的真空口设于处于外部容器的外侧的隔热外管的外周的情况下，能够简单地通过各自的真空口连接超导电缆和中间连接部的真空区域，并且能够减少通过真空口的热侵入量。
附图说明
图1是示出应用了实施方式的超导电缆的连接结构的超导电缆的布设例的概略图。
图2是示出要装备终端连接部的超导电缆的一个例子的图。
图3是示出超导电缆和中间连接部的连接结构的概略图。
图4是示出超导电缆的连接结构的布设方法中的在制造现场进行的作业的图。
图5是示出超导电缆的连接结构的布设方法中的在制造现场进行的、图4之后的作业的图。
图6是示出超导电缆的连接结构的布设方法中的在制造现场进行的、图5之后的作业的图。
图7是示出超导电缆的连接结构的布设方法中的在制造现场进行的、图6之后的作业的图。
图8是示出超导电缆的连接结构的布设方法中的在制造现场进行的、图7之后的作业的图。
图9是示出超导电缆的连接结构的布设方法中的在布设现场进行的作业的图。
图10是示出超导电缆的连接结构的布设方法中的在布设现场进行的、图9之后的作业的图。
图11是示出超导电缆的连接结构的布设方法中的在布设现场进行的、图10之后的作业的图。
图12A示出了超导电缆的连接结构的布设方法中的在制造现场进行的作业的另一例，是示出设有拉环结构的超导电缆的一个端部侧的结构的图。
图12B示出了超导电缆的连接结构的布设方法中的在制造现场进行的作业的另一例，是示出超导电缆的另一个端部侧的结构的图。
图13是示出超导电缆的连接结构的布设方法中的在制造现场进行的作业的另一例的、图12A和图12B之后的作业的图。
图14是示出现有的超导电缆和中间连接部的连接结构的概略图。
具体实施方式
(实施方式的概要)
以下，基于附图对本发明的实施方式详细地进行说明。
图1是示出应用了实施方式的超导电缆的连接结构的超导电缆的布设例的概略图，图2是示出要布设的超导电缆的一个例子的图。
如图1所示，超导电缆10的布设如下进行：利用多根超导电缆10将配设于电力供给源和供给对象的终端连接部30、30之间连接起来，并利用中间连接部20连结超导电缆10和超导电缆10。并且，在终端连接部30同时设有具备冷冻机的泵P，使已冷却的液体制冷剂沿各超导电缆10的后述的隔热管12循环以进行电缆缆芯11(后述)的冷却。
本实施方式涉及超导电缆10和中间连接部20的连接结构。
(超导电缆)
图2所示的超导电缆10是将一芯的电缆缆芯11收纳于隔热管12内而形成的单芯型超导电缆。电缆缆芯11由骨架（フォーマ）111、超导导体层112、电绝缘层113、超导屏蔽层114、普通导电屏蔽层115和保护层116等构成。
骨架111是用于形成电缆缆芯11的卷芯，例如通过捻合铜线等普通导电线材而构成。骨架111对短路事故时流过超导导体层112的事故电流进行分流。
通过在骨架111上呈螺旋状地缠绕多根超导线材来形成超导导体层112。图2中，超导导体层112为4层的层状结构。在正常运转时，送电电流流过超导导体层112。
构成超导导体层112的超导线材具有例如在带状的金属基板上依次形成中间层、超导层、保护层等而成的层状结构。构成超导层的超导体可以应用在液态氮温度以上表现为超导的RE系超导体(RE：稀土类元素)，例如由化学式YBa2Cu3O7-δ表示的Y系超导体。另外，也可以是在金属基体中形成有超导体的带状的超导线材。超导体可以应用铋系超导体，例如化学式为Bi2Sr2CaCu2O8+δ(Bi2212)、Bi2Sr2Ca2Cu3O10+δ(Bi2223)。其中，化学式中的δ表示氧的不定比量。
电绝缘层113由例如绝缘纸、绝缘纸和聚丙烯薄膜接合而成的半合成纸、高分子无纺布带等构成，通过缠绕到超导导体层112上而形成。
通过在电绝缘层113上呈螺旋状缠绕多根超导线材来形成超导屏蔽层114。图2中，超导屏蔽层114为2层的层状结构。在正常运转时，通过电磁感应，与导体电流大致相同的电流以反相位流过超导屏蔽层114。构成超导屏蔽层114的超导线材可以应用与超导导体层112相同的线材。
通过在超导屏蔽层114上缠绕铜线等普通导电线材来形成普通导电屏蔽层115。普通导电屏蔽层115对在短路事故时流过超导屏蔽层114的事故电流进行分流。
保护层116由例如绝缘纸、高分子无纺布等构成，通过缠绕到普通导电屏蔽层115上而形成。
隔热管12具有由隔热内管121和隔热外管122构成的双重管结构，所述隔热内管121收纳电缆缆芯11并填充有制冷剂(例如液态氮)，所述隔热外管122配置为覆盖隔热内管121的外周。
隔热内管121和隔热外管122是例如不锈钢制的波形管(带有波纹的管)。在隔热内管121和隔热外管122之间，夹设有例如由蒸镀有铝的聚乙烯薄膜的层叠体构成的多层隔热层(超级隔热)123，并保持为真空状态。并且，隔热外管122的外周被聚氯乙烯(PVC)或聚乙烯等的防腐蚀层124包覆。
(中间连接部)
图3是示出超导电缆10和中间连接部20的连接结构的概略图。
中间连接部20具有由作为内侧的内部容器的连接部用隔热内管21、和作为外侧的外部容器的连接部用隔热外管22构成的双重结构，连接部用隔热内管21和连接部用隔热外管22由不锈钢形成。
连接部用隔热外管22为筒状且在其中心线方向的两端部形成有端部壁面221(图3中仅图示一侧)，连接部用隔热内管21配置于连接部用隔热外管22的内部中央，形成为筒状，且在其中心线方向的两端部形成有端部壁面211(图3中仅图示一侧)。
在连接部用隔热外管22，在两侧的端部壁面221(供隔热外管122贯通侧的连接部用隔热外管22的外侧的壁面)装备有用于进行抽真空的真空口222，所述真空口222具备能够进行开闭的切换的切换阀。在超导电缆10的布设时的连接结构的组装时，该真空口222用于连接部用隔热外管22的抽真空。
而且，在中间连接部20的布设时，从真空口222对连接部用隔热外管22与连接部用隔热内管21之间的区域进行抽真空，从而对中间连接部20实施隔热结构。与该中间连接部20的两端部连结的两个超导电缆10的端部分别被引入该中间连接部20中(参照图1)，各超导电缆10的隔热内管121的内部区域和连接部用隔热内管21的内部区域经由端部壁面211连通，在这些内部区域填充有制冷剂。并且，在连接部用隔热内管21的内部，各超导电缆10的电缆缆芯11的端部彼此连接。
(超导电缆的连接结构的概要)
如上所述，在中间连接部20，从两端侧分别引入超导电缆10并进行连接，但是由于各个超导电缆10的连接结构相同，因此仅对一侧的超导电缆10和中间连接部20的连接结构进行说明。
超导电缆10的隔热内管121和隔热外管122都被引入至中间连接部20的连接部用隔热内管21的端部壁面211，在相互的引入端部，例如通过焊接进行密封，从而将隔热内管121和隔热外管122之间的区域形成为密闭状态。
而且，隔热内管121包括引入中间连接部20的引入部位在内也同样地由波形管形成。另一方面，隔热外管122的处于中间连接部20的外侧的部分主要由波形管形成，隔热外管122的从中间连接部20的近前到引入部位由没有波纹的直管125(以下，称为连接用直管125)形成。
而且，在连接用直管125的处于连接部用隔热外管22的内侧的部位形成有作为带波纹的管状部的波纹管126。所述波纹管126设定为，与隔热外管122的处于中间连接部20的外侧的波形管相比，管的半径方向的振幅(波形状的振幅)大，且波距(波形状的周期)小。并且，波纹管126形成为，管壁比隔热外管122的处于中间连接部20的外侧的波形管的管壁薄。
另外，在连接用直管125的处于连接部用隔热外管22的外侧的部位装备有用于进行抽真空的真空口127，所述真空口127具备能够进行开闭的切换的切换阀。在超导电缆10的布设时的连接结构的组装时，该真空口127用于该超导电缆10的隔热管12的抽真空。
并且，在布设后，该真空口127和设于中间连接部20的连接部用隔热外管22的真空口222连结而能够直接连通。如上所述，中间连接部20在连接部用隔热外管22的两侧的端部壁面221具备真空口222，因此在中间连接部20的两侧，通过将真空口彼此连接，能够使连接于中间连接部20两侧的两个超导电缆10的隔热管12的内部(隔热外管122和隔热内管121之间的区域)成为经由在中间连接部20的连接部用隔热外管22形成的真空口222和在隔热外管122形成的真空口127而连通的状态。因此，通过对已连结的全部的超导电缆10和中间连接部20进行上述连接，成为全部的超导电缆10的隔热管12连通的状态，在因经年使用而产生真空度降低的情况的维护时，通过从一端部侧进行抽真空就能够对全部的超导电缆10进行隔热管12的抽真空。
另外，在各真空口127、222都设有能够开闭的切换阀，因此在关闭阀的状态下将真空口127和222分离，能够对各个超导电缆10的隔热管12和各个中间连接部20的连接部用隔热外管22进行真空度的检查、真空降低时的抽真空，并能够单独地分离出产生异常的超导电缆10或中间连接部20。
(超导电缆的连接结构的布设方法)
以下，和附图一起按照顺序对由上述结构构成的超导电缆10的连接结构的布设方法进行说明。
首先，基于图4至图8对超导电缆10的在制造现场(例如工厂)进行的预备作业进行说明。
如图4所示，在超导电缆10的两端部，将隔热管12的端部切断。
接着，如图5所示，为了密封已切断的隔热管12的隔热内管121和隔热外管122之间的区域，将直管401a焊接到隔热内管121的前端，将直管401b焊接到隔热外管122的前端，并将直管401a和直管401b的前端焊接起来，由此进行密封，从而连接前端部被封闭的双重结构的直管401。而且，使用如下结构的直管401：该直管401的内侧的直管401a的管壁厚度与隔热内管121的管壁厚度相等，直管401的外侧的直管401b的管壁厚度与隔热外管122的管壁厚度相等。进而，在该直管401的外侧的直管401b设置有真空口402，从该真空口402进行隔热管12的内部的抽真空。
接着，如图6所示，在超导电缆10的一端部，利用大致圆锥台形状的盖体403封闭隔热管12的隔热内管121的内部区域。所述盖体403也通过焊接与直管401接合。该盖体403是随着朝向前端部而缩径的形状，在该前端部装备有真空口404。
另外，在超导电缆10的相反侧的端部形成有拉环（pullingeye）结构405。具体而言，该拉环结构405用于形成在日本特许第4330008号公报(日本特许)中公开的发明专利的拉环结构。即，如图7所示，通过焊接将套筒406接合到从超导电缆10的电缆缆芯11露出的骨架111，通过焊接经由直管401的内管将从套筒406的外端部延伸出的圆形直管407和隔热内管121接合。而且，该圆形直管407使用管壁的厚度比隔热内管121的大且比套筒406小的结构。
在接合所述圆形直管407的时刻，超导电缆10的隔热管12的隔热内管121的内部区域成为密闭状态，因此从图6所示的盖体403的真空口404执行抽真空。
接着，如图8所示，通过焊接将保护管408接合到拉环结构405的前端部，进而，通过焊接利用圆形直管409来接合保护管408和隔热外管122。而且，该圆形直管409使用管壁的厚度比隔热外管122大且比保护管408小的结构。由此完成拉环结构405。
进而，通过对隔热内管121进行抽真空而使真空度变得足够高后，从真空口404填充露点温度低的干燥气体(例如，N2气体)，并使内部成为比大气压高的预定的正压状态。由此，维持通过抽真空除去内部的水分后的状态。
并且，对于隔热管12的隔热内管121和隔热外管122之间的区域，当真空度足够高时，就完成了抽真空，可以这样维持真空状态，也可以与隔热内管121的内部区域同样地，从真空口402填充露点温度低的干燥气体(例如，N2气体)，并使内部成为比大气压高的预定的正压状态。由此，维持通过抽真空除去内部的水分后的状态。
到此为止是在制造现场进行的前处理，之后，将超导电缆10运送到布设现场。
接着，在布设现场，利用拉环结构405引入超导电缆10，实施布设作业。
然后，测定超导电缆10的隔热内管121的内部的正压压力，根据与最初的正压压力的差来检查泄漏等异常。并且，在隔热管12的隔热内管121和隔热外管122之间的区域填充有干燥气体的情况下，实施与隔热内管121的内部同样的检查。并且，在使隔热管12的隔热内管121和隔热外管122之间的区域保持真空的状态下进行搬运的情况下，向该内部区域填充露点温度低的干燥气体(例如，N2气体)直至回到大气压。
接着，如图9所示，从超导电缆10的前端部除去拉环结构405。此时，相对于隔热内管121，将隔热外管122切除与连接用直管125的安装量相应的部分。但是，也可以使隔热内管121和隔热外管122的端部对齐。在该情况下，在隔热外管122接合连接用直管125时，在隔热内管121也连接直管。
接着，如图10所示，将具备波纹管126和真空口127的既有的连接用直管125接合到隔热管12。此时，连接用直管125的前端部(超导电缆10的连接端部侧)的内缘部无间隙地焊接到隔热内管121的前端部，连接用直管125的后端部无间隙地焊接到隔热外管122的前端部。
而且，对于超导电缆10的相反侧的端部(参照图6)，也从超导电缆10的前端部除去包括直管401在内的隔热管12的一部分。此时，相对于隔热内管121，将隔热外管122切除与连接用直管125的安装量对应的部分。接着，将已经设置有波纹管126和真空口127的连接用直管125接合到隔热管12。
在超导电缆10的两端部，接合连接用直管125后，隔热管12成为隔热内管121和隔热外管122之间的区域密闭的状态，因此，在该时刻利用真空口127实施抽真空。而且，由于对超导电缆10已经实施抽真空并且利用露点温度低的干燥气体回到大气压，所以除去了成为抽真空的迟滞原因的内部的湿气，因此，该第二次的抽真空能够在比通常短的时间内完成。
在进行上述隔热管12的抽真空期间，进行该超导电缆10的电缆缆芯11与连接于中间连接部20的另一个超导电缆10的电缆缆芯11的连结作业。
然后，完成上述连结作业后，如图11所示，形成中间连接部20。即，通过焊接将连接用直管125的前端部的外缘部125a、隔热内管121的前端部的外缘部121a和连接部用隔热内管21的端部壁面211的内缘部接合。
并且，连接用直管125的波纹管126和真空口127之间的位置125b通过焊接与连接部用隔热外管22的端部壁面221的内缘部接合。由此，中间连接部20的连接部用隔热内管21和连接部用隔热外管22之间的区域成为密闭的状态。
在上述连接用直管125、连接部用隔热内管21和连接部用隔热外管22的焊接时，各部分被加热而产生热变形，但由于波纹管126能够吸收伸缩，因此能够避免热变形的产生。
进而，通过在隔热管12的隔热内管121和隔热外管122之间的区域的抽真空，真空度达到预定的值时，关闭真空口127的切换阀，接着，从中间连接部20的真空口222实施抽真空。
然后，中间连接部20的真空度变成与隔热管12的真空度相同的程度时，暂时关闭真空口222的切换阀，并将隔热管12的真空口127和中间连接部20的真空口222连结起来(参照图3)。之后，将各个真空口127、222的切换阀都打开，从而使隔热管12的隔热外管122与隔热内管121之间的区域、和中间连接部20的连接部用隔热外管22与连接部用隔热内管21之间的区域连通。
然后，对于全部的超导电缆10，形成与中间连接部20的连接结构时，向各超导电缆10的隔热内管121和中间连接部20的连接部用隔热内管21的内部区域填充液体的制冷剂(例如液态氮)，完成超导电缆的连接结构的布设作业。
而且，在上述液态氮的填充时，隔热管12收缩，但此时的收缩也被波纹管126吸收，从而能够减小变形。
(发明的实施方式的技术效果)
根据上述超导电缆10的连接结构，在超导电缆10的布设时，不存在隔热管12的切断位置的限制，能够将超导电缆10调节成任意的长度。
并且，隔热内管121和隔热外管122构成为，将被引入到中间连接部20内的各个引入端部彼此密封以使隔热管12密闭，所以与在中途设置将隔热内管121和隔热外管122接合的间隔部的现有结构相比，能够防止热顺着间隔部侵入隔热内管121的内部，相对于隔热内管121的内侧能够得到高的隔热性。
而且，在隔热外管122的引入部位具备管壁比其外侧的隔热外管122的管壁薄的波纹管126，因此热的传递路径长且薄，由此能够有效地减少热向内部的侵入。
特别地，波纹管126的沿管的中心线方向的剖面形状是，与中间连接部20的外侧的隔热外管122的波纹管相比振幅大且波距小的波形，因此能够更有效地减少热向内部的侵入。
并且，波纹管126不仅吸收了布设时的焊接作业引起的加热时的周围的热膨胀，也吸收了制冷剂的注入或排出时的温度变化时的热伸缩，从而能够有效地降低在超导电缆10及中间连接部20的内部产生的应力。
这里，对波纹管126的尺寸和材质进行更具体的例示，设图13的连接用直管125的材质为SUS、从中间连接部20的端部壁面211到端部壁面221的距离为200mm、连接用直管的外径为150mm、厚度为1mm的情况下，未设有波纹管126的情况的侵入热为5W，与此相对，在设置为波纹管126的厚度为0.1mm、长度为100mm(有效长度1m，振幅50mm，周期10mm，10循环)的情况的侵入热能够下降至0.1W。这样，实际证明了波纹管126起到优秀的防止热侵入的效果。
另外，将隔热管12的真空口127设于连接用直管125的处于连接部用隔热外管22的外侧的部位的外周，将中间连接部20的真空口222设于供隔热外管122贯通的连接部用隔热外管22的端部壁面221，因此，能够简单地通过各个真空口127、222连接超导电缆10和中间连接部20的真空区域，并且能够减少通过真空口127、222的热侵入量。
并且，隔热管12的真空口127和中间连接部20的真空口222都具备能够进行开闭的切换的切换阀，因此在连结真空口127和真空口222的情况下，能够从所有超导电缆10的一端一次对系统内全部的隔热区域内进行抽真空。
而且，通过适宜地选择各真空口127、222来进行开闭操作，能够容易地发现故障修复位置。在该情况下，只需关闭全部的区域，并监控各部位的真空度即可。而且，在故障修复时，只要关闭该部位以外的真空区域，就能够随着修复限定抽真空的部位。
另外，在上述超导电缆10的连接结构的布设时，为了将超导电缆10调整为与中间连接部20连接的长度而切断隔热管，真空被破坏后的隔热管12再次被密闭时，从该隔热管12的真空口127开始进行抽真空，并与该抽真空同时进行其他的布设作业(电缆缆芯11的连接、中间连接部20的形成等)，因此能够实现作业时间的减少。
(布设作业中的另一例)
另外，在上述的超导电缆10的连接结构的布设作业的例子中，在制造现场(工厂)的阶段，连接用直管125和波纹管126未安装到超导电缆10，而是在布设现场进行安装，但在预先准确得知进行连接的超导电缆10的长度的情况下，也可以在制造现场(工厂)阶段调节隔热管12的长度，进行连接用直管125及波纹管126的安装，并进行隔热管12的内部的抽真空。在该情况下，如图12A所示，优选对于已安装有连接用直管125和波纹管126的状态的超导电缆10，以使连接用直管125和波纹管126处于圆形直管409的内侧的方式形成拉环结构405，然后再从工厂出货到布设现场。而且，如图12B所示，在图12A所示的超导电缆10的相反侧，通过焊接将盖体403连接到已切断的隔热管12的隔热内管121，并通过焊接将已经设置有波纹管126和真空口127的连接用直管125连接到隔热外管122。
并且，在上述超导电缆10的布设时，优选如图13所示，在除去拉环结构405并除去比连接用直管125和隔热内管121的接合部靠前端侧的隔热内管121(虚线部分)后，实施中间连接部20的形成作业。
(其他)
以上，基于实施方式对由本发明者完成的发明进行具体的说明，本发明不限于上述实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内进行变更。
例如，上述波纹管126如果能够消除对温度变化的耐久性等问题，则也可以使用金属材料以外的材料。例如，也可以由特氟龙(注册商标)这样的非金属形成。在该情况下，由于热传递比金属小，所以能够将波纹管126的管中心线方向的长度形成得更短。另外，也可以由金属形成波纹管126，由FRP（纤维增强复合塑料）等非金属形成连接用直管125的波纹管126以外的部分。
另外，在上述实施方式中对单芯型超导电缆10的连接结构进行了说明，但本发明也可以应用于在将三芯的电缆缆芯集中地收纳于隔热管内而成的三芯集中型超导电缆的相对于中间连接部20的连接结构。
应当认为，此次公开的实施方式只是所有方面的例示并不是限制性的内容。本发明的范围不是由上述说明来表示，而是由权利要求来表示，并且包含与权利要求同等的意思及范围内的所有的变更。
产业上的可利用性
在将超导电缆连接到中间连接部的领域具有可利用性，所述超导电缆将电缆缆芯与制冷剂一起收纳于隔热管内。
标号说明
10：超导电缆；
11：电缆缆芯；
111：骨架；
112：超导导体层；
113：电绝缘层；
114：超导屏蔽层；
115：普通导电屏蔽层；
116：保护层；
12：隔热管；
121：隔热内管；
122：隔热外管；
123：多层隔热层；
124：防腐蚀层；
125：连接用直管；
126：波纹管(带波纹的管状部)；
127：真空口；
20：中间连接部；
21：连接部用隔热内管(内部容器)；
221：端部壁面(外侧的壁面)；
22：连接部用隔热外管(外部容器)；
222：真空口。

Claims (7)

1.一种超导电缆的连接结构，其利用中间连接部将超导电缆彼此连接，所述超导电缆是将具有骨架和超导导体层的电缆缆芯与制冷剂一起收纳于隔热管内而形成的，所述超导电缆的连接结构的特征在于，
所述隔热管采用由分别为带波纹的管的隔热内管和隔热外管形成的双重结构，并且所述中间连接部采用由外部容器和内部容器形成的双重结构，
所述隔热内管和所述隔热外管贯通所述外部容器的壁面，并至少被引入至所述内部容器的壁面，将所述隔热内管的引入端部和所述隔热外管的引入端部接合，从而对所述隔热内管与所述隔热外管之间的区域、和所述外部容器与内部容器之间的区域分别进行密闭，
在所述隔热外管的比所述外部容器的壁面靠内侧的引入部位，设有管壁比外部的所述隔热外管的管壁薄的带波纹的管状部，
将所述带波纹的管状部的两侧分别与所述外部容器的壁面和所述内部容器的壁面接合，
在所述隔热管和所述中间连接部设有用于进行各自内部的抽真空的真空口。
2.根据权利要求1所述的超导电缆的连接结构，其特征在于，
所述中间连接部的真空口设于供所述隔热外管贯通侧的外部容器的外侧的壁面，
所述隔热管的真空口设于处于所述外部容器的外侧的所述隔热外管的外周。
3.根据权利要求1或2所述的超导电缆的连接结构，其特征在于，
所述隔热外管的引入部位的带波纹的管状部的沿所述隔热外管的长度方向的剖面形状是，与外侧的所述隔热外管相比振幅大且波距小的波形。
4.根据权利要求1或2所述的超导电缆的连接结构，其特征在于，
所述隔热管的真空口和所述中间连接部的真空口都具备能够进行开闭的切换的切换阀。
5.根据权利要求4所述的超导电缆的连接结构，其特征在于，
所述隔热管的真空口和所述中间连接部的真空口能够相互连接。
6.一种超导电缆的连接结构的布设方法，该布设方法是权利要求1所述的超导电缆的连接结构的布设方法，其特征在于，
该方法将所述超导电缆调整为用于与所述中间连接部连接的长度，将所述隔热内管和所述隔热外管之间密闭后，从该隔热管的真空口开始进行抽真空，并与该抽真空同时进行其他的布设作业。
7.一种超导电缆的连接结构的抽真空方法，该抽真空方法是权利要求4所述的超导电缆的连接结构的抽真空方法，其特征在于，
将多根所述超导电缆和多个所述中间连接部交替连接，
将交替连接好的所述超导电缆的所述真空口以及所述中间连接部的所述真空口彼此连结，并打开所述切换阀，在该状态下对所述多根超导电缆和所述多个中间连接部同时进行抽真空。
CN201280001971.7A 2011-01-27 2012-01-26 超导电缆的连接结构及其布设方法以及超导电缆的连接结构的抽真空方法 Active CN102986103B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011-014664 2011-01-27
JP2011014664 2011-01-27
PCT/JP2012/051660 WO2012102341A1 (ja) 2011-01-27 2012-01-26 超電導ケーブルの接続構造及びその布設方法並びに超電導ケーブルの接続構造の真空引き方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102986103A CN102986103A (zh) 2013-03-20
CN102986103B true CN102986103B (zh) 2015-11-25

Family

ID=46580905

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280001971.7A Active CN102986103B (zh) 2011-01-27 2012-01-26 超导电缆的连接结构及其布设方法以及超导电缆的连接结构的抽真空方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8946125B2 (zh)
JP (1) JP5920836B2 (zh)
CN (1) CN102986103B (zh)
WO (1) WO2012102341A1 (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102272723B1 (ko) * 2013-10-31 2021-07-06 엘에스전선 주식회사 초전도 전력 시스템 및 초전도 케이블 포설방법
CN107251167B (zh) * 2015-02-10 2019-04-12 古河电气工业株式会社 超导线缆和超导线缆的制造方法
KR102573476B1 (ko) * 2015-11-19 2023-09-04 엘에스전선 주식회사 초전도 케이블의 중간 접속을 위한 중간 접속구조
CN105845271B (zh) * 2016-05-19 2018-06-19 胡光南 一种高温超导充电电缆
CN108194767A (zh) * 2017-12-18 2018-06-22 上海电缆研究所有限公司 超导电缆绝热管的吸附件在线激活结构和在线激活方法
CN109494011A (zh) * 2018-12-27 2019-03-19 上海胜华电气股份有限公司 一种低成本超导电缆
KR102619343B1 (ko) * 2019-01-04 2023-12-28 엘에스전선 주식회사 진공부 구획장치 및 이를 구비하는 초전도 케이블
KR102608511B1 (ko) * 2019-01-04 2023-11-30 엘에스전선 주식회사 진공부 구획장치 및 이를 구비하는 초전도 케이블
CN114420370B (zh) * 2021-12-30 2023-08-15 深圳供电局有限公司 一种超导隔离开关及相应的绝热端子箱
CN114843984B (zh) * 2022-05-06 2023-07-25 中国科学院合肥物质科学研究院 一种在低温真空环境中使用的高电压密封多芯束线器

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101807456A (zh) * 2009-02-12 2010-08-18 Ls电线有限公司 超导电缆的低温保持装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5746169B2 (zh) * 1973-11-05 1982-10-01
JPS63257136A (ja) * 1987-04-14 1988-10-25 日立電線株式会社 真空引き液体充填装置
JP3914659B2 (ja) * 1999-05-28 2007-05-16 住友電気工業株式会社 超電導ケーブル接続箱
EP1283576B1 (en) * 2001-02-13 2013-11-06 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Terminal structure of extreme-low temperature equipment
JP4298450B2 (ja) * 2003-09-24 2009-07-22 住友電気工業株式会社 超電導ケーブルの端末構造
KR100496995B1 (ko) * 2003-09-29 2005-06-23 엘에스전선 주식회사 초전도 케이블의 접속구조 및 접속방법
JP2006179355A (ja) * 2004-12-22 2006-07-06 Sumitomo Electric Ind Ltd 真空引き方法および真空引き装置
JP4986151B2 (ja) * 2007-09-21 2012-07-25 住友電気工業株式会社 超電導ケーブル接続部の断熱構造とその製造方法
US8280467B2 (en) * 2008-10-03 2012-10-02 American Superconductor Corporation Electricity transmission cooling system
JP2010165552A (ja) 2009-01-15 2010-07-29 Sumitomo Electric Ind Ltd 超電導ケーブル、及びそれを用いた接続構造並びにその施工方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101807456A (zh) * 2009-02-12 2010-08-18 Ls电线有限公司 超导电缆的低温保持装置

Also Published As

Publication number Publication date
US8946125B2 (en) 2015-02-03
JPWO2012102341A1 (ja) 2014-06-30
CN102986103A (zh) 2013-03-20
WO2012102341A1 (ja) 2012-08-02
JP5920836B2 (ja) 2016-05-18
US20130157867A1 (en) 2013-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102986103B (zh) 超导电缆的连接结构及其布设方法以及超导电缆的连接结构的抽真空方法
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
US7692338B2 (en) Direct current superconducting power transmission cable and system
CN103004046B (zh) 超导电缆的终端连接部
US20140221213A1 (en) Superconducting cable, superconducting cable line, method of installing superconducting cable, and method of operating superconducting cable line
KR100919928B1 (ko) 냉동된 매체의 이송을 위한 도관
US20080169037A1 (en) Cryogenic bayonet connection
CN103307380B (zh) 一种具备电位隔离功能的低温流体输送管接头
CN104682024B (zh) 一种双电流通道高温超导电缆的多段连接装置
CN102352940B (zh) 一种真空绝热低温管接头
CN101689758A (zh) 低温电缆终端单元
KR20120086429A (ko) 초전도 케이블용 스톱 조인트
CN102072363B (zh) 多层单真空复合隔热管
CN103026569B (zh) 超导电缆线路
CN108022712A (zh) 大型超导托卡马克磁体的分布式电流和冷质传输馈线
CN105393313A (zh) 超导线缆的连接结构、超导线缆、超导线缆的终端部的电流端子结构
JP6418799B2 (ja) ２つの超電導ケーブルを導電結合させるための方法
CN102956327B (zh) 一种超导电缆端头结构
RU2690531C2 (ru) Способ и конструкция для выполнения сверхпроводящей кабельной системы
US9875826B2 (en) Field makeable cryostat/current connections for an HTS tape power cable
CN101956887B (zh) 真空传输管及连接结构
CN202266793U (zh) 真空绝热低温管接头
RU2379777C2 (ru) Сверхпроводящий кабель
Vysotsky et al. Cryogenic tests of 30 m flexible hybrid energy transfer line with liquid hydrogen and superconducting MgB2 cable
CN101943298B (zh) 真空复合传输管及连接结构

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
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20160706

Address after: Tokyo, Japan, Japan

Patentee after: Furukawa Electric Co., Ltd.

Address before: Tokyo, Japan, Japan

Patentee before: Furukawa Electric Co., Ltd.

Patentee before: Int Superconductivity Tech