CN103165246A - 冷却用于超导电缆的设备的方法 - Google Patents

冷却用于超导电缆的设备的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103165246A
CN103165246A CN2012105481140A CN201210548114A CN103165246A CN 103165246 A CN103165246 A CN 103165246A CN 2012105481140 A CN2012105481140 A CN 2012105481140A CN 201210548114 A CN201210548114 A CN 201210548114A CN 103165246 A CN103165246 A CN 103165246A
Authority
CN
China
Prior art keywords
basin
liquid nitrogen
terminal
cryostat
cooling
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
CN2012105481140A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103165246B (zh
Inventor
克劳斯.施佩尔
马克.施特姆勒
弗兰克.施密特
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.)
Nexans SA
Original Assignee
Nexans SA
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 Nexans SA filed Critical Nexans SA
Publication of CN103165246A publication Critical patent/CN103165246A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103165246B publication Critical patent/CN103165246B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D3/00—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies
    • F25D3/10—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies using liquefied gases, e.g. liquid air
    • 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
    • H01B12/16—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines characterised by cooling
    • 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

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

本发明涉及一种冷却用于超导电缆的设备的方法，所述设备具有两个绝热的终端(1、2)和至少一个布置在所述两个终端之间的绝热的管状的低温恒温器(3)，在所述低温恒温器中布置有至少一根超导电缆。冷却剂储备中现有的液氮借助泵(9)经过第一终端和低温恒温器泵送至第二终端。将至少一个真空绝热的贮罐(7)用于储存冷却剂，处于工作温度的液氮位于该贮罐中并且被从贮罐内抽出。为了提供设备运行所需的液氮量，在不断的运行中补充贮罐(7)中所含有的液氮储备或者转接到另一含有液氮的贮罐(10)。

Description

冷却用于超导电缆的设备的方法
技术领域
本发明涉及一种冷却用于超导电缆的设备的方法，所述设备具有两个绝热的终端和至少一个布置在所述两个终端之间的绝热的管状低温恒温器，在所述低温恒温器中布置有至少一根超导电缆，伴随该超导电缆，冷却剂储备中现有的液氮借助泵经过第一终端和低温恒温器泵送至第二终端(EP 2328156A1)。
背景技术
超导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体，该陶瓷材料在足够低的温度下进入超导状态。在足够的冷却下，只要不超过特定的电流强度，相应构造的导体的直流电阻为零。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。在已知的技术中，这种超导导体用液氮冷却，液氮为此具有通常小于77K的工作温度。
为了将液氮冷却至给定的温度，在已知的方法中使用与泵连接的冷却设备，借助泵在足够的压力下将液氮泵送入一个终端，并且通过低温恒温器泵送至另一个终端，即第二终端。这种方法例如在开头提到的EP 2328156A1中进行了描述。液氮可以从第二终端通过适当管道引回各冷却设备，以重新冷却到工作温度。耗费总体较高并且已知的冷却设备具有在必要时必须更换的磨损部件。因此这种冷却设备需要不断地维修。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，简化开头所述的方法。
该技术问题按本发明这样解决，即
-将至少一个真空绝热的贮罐用于储存冷却剂，处于工作温度的液氮位于该贮罐中并且作为冷却剂被泵从贮罐内抽出，并且
-为了提供设备运行所需的液氮量，在不断的运行中补充所述贮罐中所含有的液氮储备或者转接到另一含有液氮的贮罐。
所述方法可以几乎不用维护地工作，因为不存在用于冷却液氮的磨损部件。液氮制造者能够为设备运行人员提供填充有液氮的贮罐(贮罐本身不用花钱或者说空贮罐可换回钱)使用。在优选的实施形式中，在不断的运行中每隔一段时间就补充液氮。但也可以使用第二贮罐，在必要时转接到第二贮罐以不间断运行地为设备供给液氮。
随着与设备供给部位距离的增大而逐渐升温的液氮被有利地引回贮罐，液氮在贮罐中可以汽化。在汽化时产生的冷却气体随即可以有利地充分用于对设备部件进行附加的冷却，例如用于冷却终端。
若例如在设备直流运行中在两个终端之间布置有两个低温恒温器，而每个低温恒温器均包含超导电缆，则也可以在第二终端上连接具有液氮的贮罐。
附图说明
以下参照附图在实施例中阐述按照本发明的方法。在附图中：
图1以示意图示出具有至少一根超导电缆的设备；
图2示出沿剖切线II-II剖切图1得到的剖面的放大图；
图3示出设备相对图1的补充实施方式。
具体实施方式
图1示出第一终端1和第二终端2，在两个终端之间布置有低温恒温器3。终端1和2以及低温恒温器3本身是已知的。因此，在此不深入讨论它们的具体结构。
终端1或2基本上由真空绝热的壳体构成，在该壳体中包含所有用于连接至少一根超导电缆的电力构件，并且所述壳体具有用于连接在正常温度下运行的电缆的穿壁套管。低温恒温器3基本上由至少一个绝热的金属管构成。这种低温恒温器3也可以相应于图2具有两个间隔的彼此同心地布置的金属管4和5，在这两个金属管4和5之间设有真空绝热层6。
在低温恒温器3中布置有至少一根超导电缆SK，该超导电缆的结构同样基本上是已知的。因此，在此也不对该结构进行深入讨论。低温恒温器3还围成了自由空间FR，在设备运行时，液氮作为用于超导电缆SK的冷却剂被导引通过该自由空间FR。
所述设备还包括真空绝热的含有液氮的贮罐7。贮罐7通过绝热的管道8与第一终端1相连，在管道8中连接有泵9。可能存在的第二贮罐10用虚线画出。当第一贮罐7中不再具有足够的液氮时，第二贮罐10可以与第一终端1相连。贮罐7(必要时还有贮罐10)通过绝热的管道11与第二终端2相连。为了在设备中保持可预设的压力水平，可以在进入贮罐7(或者10)的入口之前在管道11中安装调压阀12。
按照本发明的方法例如如下进行：
在所有电力传输路径已铺设贯通之后(但在真正接通电压之前)，借助泵9将液氮导引到第一终端1中，并且以足够大的压力通过终端1和低温恒温器3泵送至第二终端2。一旦超导电缆SK被充分冷却，则可将超导电缆连接到电源上。通过由贮罐7不断地输入液氮来保持对电缆SK的冷却。在不断的运行中，有利地连续向贮罐7中补充液氮储备，以便保持对于设备可靠运行来说足够的液氮水平。
在必要时，也可以切换到贮罐10来供给液氮。贮罐7可以再次被填充。在这种情况下，为了始终为设备供给足够的液氮，可以在贮罐7和10之间来回切换。
在所述方法的一种优选实施形式中，当到达第二终端2时在传输路径的末端处升温的液氮通过管道11被引回贮罐7。液氮随即可以在贮罐7中汽化。在汽化时产生的冷却气体可以有利地被充分用于对设备部件进行附加的冷却，例如用于冷却终端。几乎加热到环境温度的气态氮可以被排放到周围环境中。
当在按照图3的直流传输中在两个终端1和2之间设有两个低温恒温器13和14，而每个低温恒温器含有一根超导电缆以分开地接通电源进行电力传输时，也可以有利地应用按照本发明的方法。在这种设备中，可以在第二终端的区域内布置另一个真空绝热的含有液氮的贮罐15。液氮在必要时通过绝热的管道16输入第二终端2，在该管道16中连接有泵17。
用于冷却该设备的方法例如优选这样进行，使得液氮被输入第一终端1并且通过低温恒温器13泵送至第二终端2。在该处，被加热的液氮可以通过绝热的管道18导引到贮罐15中，并且产生了之前所述的对冷却气体的附加冷却效果。
同时从贮罐15中将液氮输送至第二终端2，并且通过低温恒温器14泵送至第一终端1。被加热的液氮可以在该处通过绝热的管道19导引到贮罐7中。
为了在设备中保持确定的预设压力水平，也可以在这种具有两个贮罐7和15的实施形式中在各贮罐入口之前在回引的管道内安装调压阀。

Claims (4)

1.一种冷却用于超导电缆的设备的方法，所述设备具有两个绝热的终端和至少一个布置在所述两个终端之间的绝热的管状的低温恒温器，在所述低温恒温器中布置有至少一根超导电缆，伴随该超导电缆地将冷却剂储备中现有的液氮借助泵经过第一终端和低温恒温器泵送至第二终端，其特征在于，
-将至少一个真空绝热的贮罐(7)用于储存冷却剂，处于工作温度的液氮位于该贮罐中并且被泵从贮罐内抽出，并且
-为了提供设备运行所需的液氮量，在不断的运行中补充所述贮罐(7)中所含有的液氮储备或者转接到含有液氮的另一贮罐(10)。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，
-液氮从所述第二终端(2)经由绝热的管道(11)被引回所述贮罐(7)并且
-由此通过汽化产生的冷却气体用于附加地冷却所述设备。
3.按权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述管道(11)中装入调压阀(12)。
4.按权利要求1所述的方法，其特征在于，
-在所述两个终端(1、2)之间布置有两个低温恒温器(13、14)，这两个低温恒温器分别包含至少一条超导电缆，
-在所述两个终端(1、2)的每一个附近分别布置有与该终端相连的、真空绝热的贮罐(7、15)并且
-所述液氮从其中一个贮罐(7)开始被泵送通过其中一个低温恒温器(13)，并且从另一个贮罐(15)开始被泵送通过另一个低温恒温器(14)。
CN201210548114.0A 2011-12-19 2012-12-17 冷却用于超导电缆的设备的方法 Expired - Fee Related CN103165246B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP11306694.8 2011-12-19
EP11306694.8A EP2608223B1 (de) 2011-12-19 2011-12-19 Verfahren zum Kühlen einer Anlage für supraleitfähige Kabel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103165246A true CN103165246A (zh) 2013-06-19
CN103165246B CN103165246B (zh) 2016-12-28

Family

ID=45470405

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210548114.0A Expired - Fee Related CN103165246B (zh) 2011-12-19 2012-12-17 冷却用于超导电缆的设备的方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10151521B2 (zh)
EP (1) EP2608223B1 (zh)
CN (1) CN103165246B (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103500950A (zh) * 2013-10-23 2014-01-08 黄娟娟 一种方形抽气式电缆冷却器
CN103500951A (zh) * 2013-10-23 2014-01-08 黄三甦 一种方形双向抽气式电缆冷却装置
CN105355319A (zh) * 2015-12-03 2016-02-24 中国电力科学研究院 一种用于超导电缆的低温恒温器
CN109323496A (zh) * 2018-09-10 2019-02-12 成都深冷液化设备股份有限公司 以液氮或液空为冷源的充电电缆气体循环冷却方法
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
CN110853833A (zh) * 2019-11-18 2020-02-28 中国科学院理化技术研究所 一种冷却超导电缆的装置
CN111819405A (zh) * 2018-02-08 2020-10-23 梅塞尔集团有限公司 用于冷却超导电流载体的方法和设备
WO2022077569A1 (zh) * 2020-10-14 2022-04-21 深圳供电局有限公司 一种用于超导电缆的双端逆流制冷系统
WO2022077568A1 (zh) * 2020-10-14 2022-04-21 深圳供电局有限公司 一种用于超导电缆的单端顺流制冷系统

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104713284A (zh) * 2015-03-16 2015-06-17 芜湖凯博实业股份有限公司 一种电缆冷却系统及其控制方法
EP3876371A1 (de) * 2020-03-05 2021-09-08 Nexans Endverschluss für hochspannungskabel
CN111578598A (zh) * 2020-05-11 2020-08-25 嘉兴达宝文线缆有限公司 用于线缆加工的自适应冷却装置
DE102020007043A1 (de) 2020-11-18 2022-05-19 Messer Se & Co. Kgaa Vorrichtung zum Übertragen elektrischer Energie mit einem supraleitenden Stromträger
CN116648761A (zh) 2020-11-18 2023-08-25 维尔股份有限公司 悬挂式超导传输线
CN116686056A (zh) 2020-11-18 2023-09-01 维尔股份有限公司 用于冷却超导输电线路的系统和方法
CA3198998A1 (en) 2020-11-18 2022-05-27 Stephen Paul Ashworth Conductor systems for suspended or underground transmission lines

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2062806U (zh) * 1989-02-23 1990-09-26 李循慎 液氮制(致)冷机
EP1026755A1 (en) * 1998-05-22 2000-08-09 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method and device for cooling superconductor
CN1773632A (zh) * 2004-09-29 2006-05-17 波克股份有限公司 备用低温制冷系统
JP2010146867A (ja) * 2008-12-19 2010-07-01 Sharp Corp 送電システム
CN102163831A (zh) * 2009-11-26 2011-08-24 尼克桑斯公司 具有至少一条超导电缆的装置的操作方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3710584A (en) * 1970-10-23 1973-01-16 Cryogenic Eng Co Low-loss closed-loop supply system for transferring liquified gas from a large container to a small container
DE2303663A1 (de) * 1973-01-25 1974-08-01 Linde Ag Verfahren und vorrichtung zum kuehlen eines kuehlobjektes
US7201179B2 (en) * 2003-09-23 2007-04-10 Air Liquide Industrial U.S. Lp Modular fluid supply system
US20050193743A1 (en) * 2004-03-05 2005-09-08 John Foss High-pressure cryogenic gas for treatment processes
US8511100B2 (en) * 2005-06-30 2013-08-20 General Electric Company Cooling of superconducting devices by liquid storage and refrigeration unit
US7228686B2 (en) * 2005-07-26 2007-06-12 Praxair Technology, Inc. Cryogenic refrigeration system for superconducting devices
DE502006000080D1 (de) * 2006-02-16 2007-10-11 Nexans Verfahren zum Verlegen eines Supraleiterkabels
IT1395266B1 (it) * 2009-07-30 2012-09-05 Deandrea Modulo per la produzione di energia elettrica e centrale per la produzione di energia elettrica comprendente detto modulo.

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2062806U (zh) * 1989-02-23 1990-09-26 李循慎 液氮制(致)冷机
EP1026755A1 (en) * 1998-05-22 2000-08-09 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method and device for cooling superconductor
CN1773632A (zh) * 2004-09-29 2006-05-17 波克股份有限公司 备用低温制冷系统
JP2010146867A (ja) * 2008-12-19 2010-07-01 Sharp Corp 送電システム
CN102163831A (zh) * 2009-11-26 2011-08-24 尼克桑斯公司 具有至少一条超导电缆的装置的操作方法

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103500950A (zh) * 2013-10-23 2014-01-08 黄娟娟 一种方形抽气式电缆冷却器
CN103500951A (zh) * 2013-10-23 2014-01-08 黄三甦 一种方形双向抽气式电缆冷却装置
CN103500951B (zh) * 2013-10-23 2015-08-05 黄三甦 一种方形双向抽气式电缆冷却装置
CN103500950B (zh) * 2013-10-23 2015-12-30 国网浙江省电力公司嵊泗县供电公司 一种方形抽气式电缆冷却器
CN105355319A (zh) * 2015-12-03 2016-02-24 中国电力科学研究院 一种用于超导电缆的低温恒温器
CN111819405A (zh) * 2018-02-08 2020-10-23 梅塞尔集团有限公司 用于冷却超导电流载体的方法和设备
CN111819405B (zh) * 2018-02-08 2022-04-08 梅塞尔集团有限公司 用于冷却超导电流载体的方法和设备
CN109323496A (zh) * 2018-09-10 2019-02-12 成都深冷液化设备股份有限公司 以液氮或液空为冷源的充电电缆气体循环冷却方法
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
CN110044499B (zh) * 2019-04-15 2020-04-03 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
CN110853833A (zh) * 2019-11-18 2020-02-28 中国科学院理化技术研究所 一种冷却超导电缆的装置
WO2022077569A1 (zh) * 2020-10-14 2022-04-21 深圳供电局有限公司 一种用于超导电缆的双端逆流制冷系统
WO2022077568A1 (zh) * 2020-10-14 2022-04-21 深圳供电局有限公司 一种用于超导电缆的单端顺流制冷系统

Also Published As

Publication number Publication date
US20140150471A1 (en) 2014-06-05
EP2608223B1 (de) 2014-04-23
CN103165246B (zh) 2016-12-28
US10151521B2 (en) 2018-12-11
EP2608223A1 (de) 2013-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103165246A (zh) 冷却用于超导电缆的设备的方法
CN103594194B (zh) 具有至少一个超导性电缆的装置
EP2332151B1 (en) Electricity transmission cooling system
DK2418747T3 (en) Device for the electrically conductive connection of two electrical devices
CN107646134B (zh) 用于直流电传输的设备和冷却方法
DK2770514T3 (en) Method of cooling a superconducting cable
KR20070117480A (ko) 초전도 케이블을 갖는 시스템
KR20110058735A (ko) 하나 이상의 초전도 케이블을 구비한 배열의 작동 방법
JP2013125868A (ja) 超電導給電システム用冷却装置
CN103545048A (zh) 具有至少一条超导性电缆的装置
US7395675B2 (en) Superconducting cable cooling system
US10485145B2 (en) Cooling system for electrical equipment
CN111819405B (zh) 用于冷却超导电流载体的方法和设备
JP2011040705A (ja) 超電導ケーブルの端末接続システム
WO2022077568A1 (zh) 一种用于超导电缆的单端顺流制冷系统
WO2022077570A1 (zh) 一种用于超导电缆的单端逆流制冷系统
Li et al. Comparative study of superconducting dc energy pipelines with different bipolar structural layouts
Ivanov et al. A proposal of the hybrid energy transfer pipe
KR102318014B1 (ko) 초전도 전기 케이블의 엔드 클로저
RU147553U1 (ru) Гибридная энергетическая магистраль
JP2014146584A (ja) 超電導ケーブル、および超電導ケーブル線路
Cheadle et al. Design of a cryogenic system for a 20m direct current superconducting MgB 2 and YBCO power cable
Ballarino et al. Cryogenic scenarios and flow scheme for the cold powering system: Deliverable: D6. 4
Sekachev et al. Recent operating experience for the ISAC-II SC-Linac cryogenic system at TRIUMF
Grant Magnesium diboride wire application to high power superconducting dc cables

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
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20161228

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee