CN103907162A - 超导电缆、超导电缆线路、超导电缆的布设方法和超导电缆线路的操作方法 - Google Patents

Abstract

一种超导电缆（1000）设置有超导导体层，和将超导导体层冷却到超导状态的冷却剂（130c）的流动路径。该电缆（1000）包括：芯（110），其设置有所述超导导体层和绝缘层；冷却剂管（130），形成冷却剂流动路径并且与所述芯（110）平行地布置以冷却所述超导导体层；以及容纳所述芯（110）和所述冷却剂管（130）的容纳管（150）。

Description

超导电缆、超导电缆线路、超导电缆的布设方法和超导电缆线路的操作方法

技术领域

本发明涉及一种超导电缆、超导电缆线路、超导电缆的布设方法和超导电缆线路的操作方法，具体地，本发明涉及一种可适用于构成长距离或超长距离电力传输线的超导电缆。

背景技术

通常，超导电缆包括：设有成形件的电缆芯，成形件具有外周，在所述外周上形成有超导导体层和绝缘层；和将电缆芯容纳在其中的电缆热绝缘管。所述超导电缆在电缆芯由诸如液氮的冷却剂冷却到极冷温度的状态下使用（例如，参见日本专利特许公开2011-28936（PTD1））。

作为上述的超导电缆，超导电缆100是已知的，其中，多个电缆芯110容纳在一个电缆热绝缘管120中，如图26所示。

代表性的电缆芯110包括成形件111，内部超导导体层112，内半导体层（未示出），电缆绝缘层113，外半导体层（未示出），外超导导体层114，正常导体层115，和保护层116，它们以此顺序从中心开始布置。此外，电缆热绝缘管120包括内管121和外管122，在它们之间产生真空。诸如超级绝缘的热绝缘材料123布置在此真空空间中。此外，防蚀层124形成在外管122的外周上。每个电缆芯110和热绝缘管120之间的空间被利用为冷却剂的流动路径。

PTD1：日本专利特许公开2011-28936

发明内容

技术问题

然而，根据上述的超导电缆，由于以下描述的涉及生产、结构和安装的原因，难以构成长距离的线路。

（1）通常，容纳在热绝缘管中的芯缠绕在鼓筒上，在这种状态下，超导电缆从工厂由船运输，然后搬运到用于安装的安装场所。因此，超导电缆的直径相对较大。因此，即使使用具有最大可搬运尺寸的鼓筒，也会在能缠绕在一个鼓筒上的超导电缆的长度上存在限制。此外，由于超导电缆应所述在芯和热绝缘管组合的状态下从工厂由船运输，所以难以制造长的超导电缆。

（2）在长距离线路的结构中，必需使通过线路整个长度的冷却剂平滑地循环。冷却剂流动路径形成在内管和芯之间的空间中。具体地，在整合三根芯的超导电缆的情况下，其横截面形状是复杂的。此外，安装路径具有电缆弯曲的一些部分，并且在电缆弯曲的部分附近，内管内的芯的位置从内管的中心移位。因此，不仅在整合三根芯的超导电缆中，而且在单芯超导电缆中，冷却剂流动路径的横截面形状在电缆的纵向方向上不是一致的。因此，在传统的超导电缆的结构中，当线路变长时，变得更难以平滑地循环冷却剂。

（3）在电缆安装场所，在热绝缘管中必需产生真空。然而，通常在大致200m的热绝缘管中产生真空需要大约一个月。因此，当线路变得更长时，产生真空所需的努力和时间可对安装操作带来显著的限制。

鉴于上述情况，研发了本发明，本发明的一个目的是提供一种超导电缆和使用该电缆构成的线路，与传统的超导电缆相比，该超导电缆能够允许相对较长距离的电力传输。

本发明的另一目的是提供一种安装如上所述的本发明的超导电缆的方法。

本发明的又一目的是提供一种操作如上所述的本发明的超导线路的方法。

问题的解决方案

为了允许用于超导电缆的冷却剂长距离地平滑循环，本发明者进行了研究以获得冷却剂流动路径在此流动路径的纵向方向上具有形成地尽可能一致的横截面形状的结构。结果，本发明者已经考虑到热绝缘管和芯之间的空间不用作冷却剂流动路径，而冷却剂循环的导管不依赖热绝缘管和芯是单独使用的。因此，本发明者获得了本发明。本发明提供一种具有下述结构作为基础结构的超导电缆，并且限定了一种安装超导电缆的方法，一种采用超导电缆形成的线路，以及一种超导电缆线路的操作方法。

[超导电缆]

根据本发明的一种超导电缆，包括超导导体层和将超导导体层冷却到超导状态的冷却剂的流动路径。该超导电缆包括：芯，具有所述超导导体层和绝缘层；冷却剂管，形成所述冷却剂流动路径，并且与所述芯平行地布置，以冷却所述超导导体层；以及用于容纳所述芯和所述冷却剂管的容纳管。

根据该结构，当独立于容纳管的冷却剂管与芯平行地设置时，能够通过选择冷却剂管的横截面形状而确定冷却剂流动路径的横截面形状。因此，通过选择在其纵向方向上具有几乎均匀的横截面形状的导管作为冷却管，能够使冷却剂平滑地循环，从而允许实现长超导电缆。

虽然传统的超导电缆构成为使得芯布置在冷却剂流动路径内，但是本发明的超导电缆构成为使得冷却剂流动路径基本上独立于芯设置。因此，可以不考虑冷却剂流动路径的单元部分的长度，来确定芯的长度，并且产生长芯，从而允许实现长超导电缆。在下文中，将描述制造该超导电缆的方法。此外，冷却剂流动路径的单元部分长度与从冷却站供应的冷却剂流过冷却剂管而返回到同一冷却站或到另一冷却站的距离相对应。在前一种情况下，冷却单元长度与冷却剂流动路径的前行返回路径对应，其中冷却剂通过该冷却流动路径循环。在后一种情况下，冷却单元长度与冷却剂流动路径的前行路径或返回路径对应。如果使用长超导电缆来构成线路，也能够增加冷却剂流动路径的单元部分长度。因此，在线路的整个长度上用于冷却和泵送冷却剂的冷却站的数量也可以减小。

根据本发明的超导电缆的一个实施例，多个所述冷却剂管被扭绞为围绕所述芯的外周。

根据该结构，多个冷却剂管围绕芯，以使得芯能够被充分地冷却。具体地，通过围绕芯的外周扭绞多个冷却剂管，能够在外周方向和纵向方向上，在芯的整个区域上几乎均匀地冷却芯。此外，能够致使在芯的在纵向方向上的任何横截面上，在多个冷却剂管内的冷却剂的状态几乎是一致的。这是由于能够防止冷却剂管在芯之上不均匀地分布。

根据本发明的超导电缆的一个实施例，所述多个冷却剂管围绕多个所述芯。

根据该结构，通过将多个芯容纳在一个容纳管中，能够确保极大容量的电力传输，并且能够容易地执行多个通道的电力传输。因此，即使一些通道中断，也能够确保电力通过另一通道传输。此外，在安装开始时，使用其中的一些芯传输电力，而至少一部分剩余的芯以后使用，以允许容量增加。具体地，通过由多个冷却剂管围绕多个芯，能够将这些芯集中冷却，并且能够共享用于冷却多个芯（多个通道）的冷却站（包括冷藏库和泵）。

根据本发明的超导电缆的一个实施例，所述芯和被扭绞为围绕所述芯的外周的所述多个冷却剂管被组合为形成复合芯单元。多个所述复合芯单元设置在所述容纳管内。

根据该结构，通过将多个复合芯容纳在一个容纳管中，能够确保极大容量的电力传输，并且能够容易地执行多个通道的电力传输。因此，即使一些通道中断，也能够确保电力通过另一通道传输。此外，在安装开始时，使用其中的一些芯传输电力，而至少一部分剩余的芯以后使用，以允许容量增加。具体地，对于每个复合芯单元，形成该单元的芯或芯组能够被冷却。因此，即使在任何一个芯（芯组）的冷却站中发生故障时，也不会在其他芯（芯组）的冷却上发生问题。

根据本发明的超导电缆的一个实施例，所述芯和被扭绞为围绕所述芯的外周的所述多个冷却剂管组合以形成复合芯单元。设置多个附加冷却剂管，其布置为围绕所述复合芯单元的外周。

根据该结构，附加冷却剂管还附加地设置到形成复合芯单元的冷却剂管上，从而允许芯被更充分地冷却。因此，即使用于冷却和循环冷却剂的冷却站以相对长的间隔设置在极长距离的超导电缆线路中，也能够在其整个长度上充分地冷却芯。具体地，如下所述，即使当容纳管填充热绝缘材料而在其中不产生真空时，也能够充分地冷却芯。此外，即使在形成复合芯单元的任何一个冷却剂管中或者在任何一个附加冷却剂管中发生故障，也能够使用其他附加冷却剂管冷却芯。因此，即使在长距离上，也能够构成高可靠的超导电缆线路。此外，通过改变每个附加冷却剂管中的冷却剂的温度和流速，或者通过改变冷却剂流过的附加冷却剂管的数量，能够容易地调整冷却芯的程度，也能够调整电力传输容量。

根据本发明的超导电缆的一个实施例，设置捆扎带，其将所述多个冷却剂管捆扎在一起，以防止处于扭绞状态的所述冷却剂管的移位。

根据该结构，由于捆扎带保持冷却剂管的扭绞状态，所以能够可靠地冷却芯。

根据包括捆扎带的本发明的超导电缆的一个实施例，所述多个冷却剂管围绕所述芯被右旋扭绞和左旋扭绞。所述捆扎带具有至少一种捆扎结构，该捆扎结构包括：

（A）捆扎结构，其中，所述捆扎带捆扎所述多个冷却剂管，以提供这样的一部分：其从冷却剂管C1外周的下侧开始、延伸越过另一个冷却剂管C2的外周的上侧、并到达再一个冷却剂管C3的外周的下侧；

（B）捆扎结构，其中，所述捆扎带包括主捆扎带和副捆扎带，所述主捆扎带沿多个冷却管的外周将所述多个冷却剂管捆扎在一起，所述副捆扎带具有这样的一部分：其从冷却剂管C1的外周的下侧开始、并被放在所述主捆扎带的在冷却剂管C1和相邻冷却剂管C2之间延伸的外周的上侧上、并到达所述冷却剂管C2外周的下侧；以及

（C）捆扎结构，其中，通过右旋扭绞和左旋扭绞所形成的冷却剂管中具有相反扭绞方向的反向部中的、冷却管被弯曲成凸形的凸起反向部及与所述凸起反向部相邻设置且冷却剂管被弯曲成凹形的凹入反向部被所述捆扎带捆扎成为：所述凸起反向部和所述凹入反向部在所述芯的外周上以彼此相反的方向扭绞、且各反向部朝向所述冷却剂管的弯曲方向的外侧扭绞。

当冷却剂管被右旋扭绞和左旋扭绞时，多个冷却剂管构成为扭绞结构，其中右旋扭绞部和左旋扭绞部重复地通过反向部分交替地延伸。因此，扭绞冷却剂管容易解开，这会阻碍芯的充分冷却。通过设置上述捆扎结构（A）至（C）中的至少一个，能够抑制多个被右旋扭绞和左旋扭绞的冷却剂管的扭绞状态的移位，从而能够可靠地冷却芯。

根据包括捆扎带的本发明的超导电缆的一个实施例，设置挤压缠绕，用于从所述捆扎带外周的上侧朝向所述芯对所述冷却剂管进行挤压。

具体地，当冷却剂管被右旋扭绞和左旋扭绞时，捆扎带有助于保持扭绞状态。然而，即使不解开右旋扭绞和左旋扭绞的扭绞状态，冷却剂管也可能从芯分开，或者多个冷却剂管的包络圆可能不能维持在设计的圆直径和期望的形状。能够通过采用上述的挤压缠绕来抑制这些故障。

根据本发明的超导电缆的一个实施例，所述冷却剂管包括直管或波纹管。

根据该结构，当冷却剂管形成为直管时，冷却剂流动路径能够构成为在整个长度上具有均匀的横截面形状。因此，与在纵向方向上具有不均匀的横截面形状的冷却剂流动路径相比，即使相对长的超导电缆允许冷却剂平滑地循环，也允许冷却剂由具有相对小的输出的泵来循环。另一方面，当冷却剂管形成为波纹管时，冷却剂管能够构成为具有挠性，同时确保在其纵向方向上的均匀的横截面形状。

根据本发明的超导电缆的一个实施例，多个所述芯被扭绞。所述芯被扭绞成具有一定的松弛度，使得能够吸收每个所述芯的在冷却过程中引起的收缩。

根据该结构，多个芯被扭绞成具有一定的松弛度。因此，通过具有一定松弛度的扭绞芯的变紧，能够吸收冷却芯时产生的收缩，从而能够防止过大的应力作用在超导电缆上。

根据本发明的超导电缆的一个实施例，在所述容纳管内产生真空。

根据该结构，在容纳管内产生真空，从而允许冷却剂管和芯从容纳管的外部有效地热绝缘。

根据本发明的超导电缆的一个实施例，设置热绝缘材料，其被填充在所述容纳管中。

根据该结构，容纳管填充热绝缘材料，这消除了在容纳管内产生真空的需求，从而能够获得安装可行性极好的超导电缆。

根据本发明的超导电缆的一个实施例，设置内部容纳管，其容纳所述芯，并且相对于所述多个冷却剂管布置在内侧。

根据该结构，内部容纳管能够机械地保护容纳在其中的芯。具体地，当内部容纳管构成为具有圆形横截面时，即使在扭绞三根芯的情况下，冷却剂管也能够设置在具有圆柱形表面的内部容纳管的外部。因此，能够容易地设置冷却剂管。

根据包括内部容纳管的本发明的超导电缆的一个实施例，所述内部容纳管形成辅助冷却剂流动路径，在所述内部容纳管和所述芯之间的空间填充该辅助冷却剂。

根据该结构，通过由辅助冷却剂填充内部容纳管，能够使芯与冷却剂直接地接触，从而能够更有效地冷却芯，同时能够提高芯的绝缘特性。根据本实施例的超导电缆，流动通过冷却剂管的冷却剂用于冷却内部容纳管中的辅助冷却剂，并且可通过该辅助冷却剂冷却芯。换句话说，由于芯基本上由每个冷却剂管内的冷却剂冷却，所以辅助冷却剂的量可以少于每个冷却剂管内的冷却剂，并且辅助冷却剂的流速可以慢于每个冷却剂管内的冷却剂的流速。具体地，循环的辅助冷却剂的量可以相对足够小，以允许监视芯的冷却状态。因此，即使在长超导电缆的情况下，用于循环辅助冷却剂的负载通常相对小。具体地，如在直流（DC）超导电缆中，在芯中基本上不发生热的情况下，可以存在辅助冷却剂不必循环的情况。可选择地，当由于在通过每个冷却剂管的冷却剂的循环中发生各种预想不到的情况而需要提高芯的冷却性能时，可以相应地升高辅助冷却剂的流速。

根据本发明的超导电缆的一个实施例，所述超导电缆用于直流电力传输。

在电缆用于DC电力传输的情况下，由电力传输导致的生热基本上不会发生在芯中。因此，即使芯构成为不直接浸在冷却剂中，也能够通过流过芯外侧的每个冷却剂管的冷却剂有效地冷却芯。因此，本发明的超导电缆具体地适用于DC电力传输。本发明的超导电缆也能够用于交流（AC）电力传输。在这种情况下，优选地，冷却剂的流速升高或者冷却剂管的横截面积扩大，以使得由AC损失导致的生热能够被充分地冷却，从而增加每单位时间的冷却剂流速，并且将高热导材料放置在每个冷却剂管与芯接触的部分上，并且使每个冷却剂管形成为具有使其与芯的外周表面形成表面接触的横截面形状。

[超导电缆的安装方法]

本发明的超导电缆的安装方法，包括以下步骤。

鼓筒预备步骤：预备第一鼓筒以及第二鼓筒，芯或容纳一个或多个芯的内部容纳管围绕该第一鼓筒来缠绕，该芯包括超导导体层和绝缘层，冷却剂管围绕该第二鼓筒缠绕，该冷却剂管形成用于冷却所述超导导体层的冷却剂的流动路径。

扭绞步骤：从所述第一鼓筒退绕所述芯或所述内部容纳管，从所述第二鼓筒退绕所述冷却剂管，将其进行集束后，围绕所述芯或所述内部容纳管的外周来扭绞所述冷却剂管。

容纳管安装步骤：将容纳管安装在安装路径上。

拉入步骤：将由被扭绞的芯和冷却剂管形成的复合芯单元拉到安装在安装路径上的所述容纳管中，并且将所述复合芯单元容纳在其中。

根据该方法，能够单独地预备芯和容纳管，并在安装场所进行组装。因此，芯和容纳管能够从工厂单独地船运，因此，它们能够独立地制造，从而能够容易地构成长超导电缆线路。当使用多个芯时，冷却剂管仅必须围绕多个芯的扭绞本体的外周或内部容纳管的外周扭绞。即使当设置多个芯时，每个芯能够围绕鼓筒缠绕，然后将该鼓筒从工厂传送到安装场所，或者能够将预先在工厂扭绞的多根芯传送到安装场所。因此，与三根芯集成的超导电缆相比，能够将相对较长的芯在一个鼓筒中传送到安装场所。此外，芯不必在工厂扭绞，但是芯能够在安装场所扭绞。因此，能够在工厂制成相对长的单根芯，并将该单根芯切成合适的长度以获得多根芯，然后能够将其传送到安装场所，或者能够将在工厂制造的相对长的单根芯传送到安装场所，在该安装场所该长的单根芯能够以规定的长度切断，从而获得多根芯。

根据本发明的超导电缆的安装方法的一个实施例，该方法包括步骤：在所述容纳管的与安装侧对应的内周表面上设置局部热绝缘层，用于在随后拉入所述复合芯单元时、大体上与所述容纳管同轴地支撑所述复合芯单元，将所述复合芯单元容纳在所述容纳管中，并且然后由热绝缘材料填充所述容纳管内的剩余空间。

根据该方法，能够可靠地同轴地对齐容纳管和容纳在其中的复合芯单元。当容纳管安装在安装路径上时，确定容纳管的上侧和下侧。因此，在局部热绝缘层在外周方向上设置在容纳管的内周表面的一部分上的情况下，容纳管仅必须安装为使得容纳管的设有该局部热绝缘层的一侧位于下侧上。该局部热绝缘层可以构成为具有的厚度使得当复合芯单元放置在局部热绝缘层上时，复合芯单元的中心位于容纳管的中心。可选择地，也能够获得热阻的中心位置，其中，指示超导电缆的热绝缘效果的热阻在容纳管内的径向方向上变得均匀，并且确定热绝缘层的厚度，以使得复合芯单元的中心位于热阻的中心位置。通过将复合芯单元拉到该局部热绝缘层上，能够容易地同轴地对齐容纳管和复合芯单元。然后，通过由热绝缘材料填充容纳管和复合芯单元的剩余空间，能够在复合芯单元与容纳管同轴地对齐的情况下，在复合芯单元的整个外周上均匀地确保热绝缘特性。

[超导电缆线路]

根据本发明的超导电缆线路包括上述的本发明的超导电缆，还包括下述的至少一个结构。

<<分离机构>>

该超导电缆线路包括在所述超导电缆的中间部分中的分离机构。所述分离机构包括分隔件、一个拉出部、另一个拉出部、和联接冷却剂管。分隔件将所述容纳管内部在纵向方向上分隔成一个空间和另一个空间。该一个拉出部将所述一个空间内的冷却剂管拉出到所述容纳管外部。所述另一个拉出部将所述另一个空间内的冷却剂管拉出到所述容纳管外部。联接冷却剂管将两个所述拉出部联接。

根据该结构，当构成超导电缆线路之后，在冷却剂最初引入冷却剂管时，在由该分隔机构分隔的空间内，能够将冷却剂供应到每个冷却剂管。例如，在分隔机构中的联接冷却剂管预先从两个拉出部移除，在该状态下，冷却剂从每个拉出部供应到设置在一个空间和另一个空间内的每个冷却剂管。当冷却剂管能够填充冷却剂时，联接冷却剂管附接到两个拉出部上，这使得彼此连通。因此，冷却剂能够通过一系列的冷却剂管循环，该冷却剂管由一个空间内的连通管和另一个空间内的连通管形成。

通过使用这样的分离机构，当一个空间内的冷却剂管和另一个空间内的冷却剂管组合在一起以形成一系列冷却剂循环部分时，冷却剂能够从这些冷却剂循环部分的中间部分引入。当冷却剂的引入从该分离机构开始时，冷却从邻近分离机构的一侧开始。因此，随着与分离机构的远离，冷却开始地更加延迟。换句话说，当使用分离机构时，从冷却剂引入侧的一端到与其相反的一侧上的一端的冷却剂流动路径比从一端朝向上述冷却剂循环部分的另一端引导冷却剂的情况短。因此，能够减轻冷却剂引入侧上作用在超导电缆上的收缩应力的积累。因此，能够防止过大的应力作用在超导电缆上。具体地，当分离机构设置冷却剂循环部分的中间部分中时，由分离机构分开的两个空间内的冷却剂管具有相同的长度。因此，在它们各自的空间内冷却剂管的收缩程度的变化能够容易地进一步地减小，并且使其更加均匀。因此，优选地，采用具有单芯的超导电缆，并且由于能够使得用于吸收单芯的收缩的两个端子的移动量几乎是均匀的，所以能够由构造成安装在超导电缆线路两端上且可移动的两个端子吸收由于冷却导致的收缩。

此外，能够选择在纵向方向上具有几乎均匀的横截面形状的冷却剂管。因此，即使由于冷却而在每个冷却剂管中发生收缩，也很少可能会在一个空间内的冷却剂管和另一个空间内的冷却剂管之间发生不同的收缩程度。与传统的超导电缆线路相比，这种导致收缩程度不同的较少可能性能够被认为是非常有利的，由于超导电缆的安装路径具有弯曲部，所以即使当该弯曲部的每个位置及其弯曲方式在由分隔机构分开的两个空间之间存在不同时，冷却剂流动路径的横截面形状也不依赖于容纳管内的芯的布置。

根据包括分隔机构的本发明的超导电缆线路的一个实施例，在所述容纳管内产生真空。该实施例包括从所述容纳管外部与一个空间连通的一个排气管，从所述容纳管外部与另一个空间连通的另一个排气管，以及连接两个排气管的连通管。

根据该结构，能够通过分隔机构在容纳管内产生真空。例如，分隔机构的连通管预先从两个排气管移除。在这种状态下，通过每个排气管，能够在一个空间和另一个空间中产生真空。当每个空间中产生真空时，连通管附接到两个排气管上，从而使两个排气管彼此连通。因此，能够形成一系列真空空间，其中一个空间与另一个空间连通。

在这种情况下，当一个空间和另一个这间组合在一起以形成一系列真空部分时，能够通过真空部分的中间部分产生真空。换句话说，与在整个长度上通过真空部分的任何端部产生真空的情况相比，当使用分隔机构时，对于由分隔板分开的每个空间，能够容易产生真空。因此，能够使用相对较小的真空泵，并且能够在相对较短的时间周期内产生真空。此外，优选地，为了识别异常发生的位置和修复异常的位置，可将超导电缆线路分开。

<<冷却站：分开的前行和返回路径>>

超导电缆线路包括根据本发明的超导电缆和多个冷却站，该冷却站用于沿着所述超导电缆对冷却所述超导电缆的冷却剂进行循环。所述超导电缆中包含的冷却剂管包括冷却剂管αg，用作冷却剂前行路径；冷却剂管αr，与所述冷却剂管αg平行地设置且用作冷却剂返回路径；冷却剂管βg，用作另一冷却剂前行路径；以及冷却剂管βr，与所述冷却剂管βg平行地设置且用作另一冷却剂返回路径。所述冷却站包括冷却站A1、A2，分别连接到每个冷却剂管αg和冷却剂管αr的两端；冷却站B1、B2，分别连接到每个冷却剂管βg和冷却剂管βr的两端；所述冷却站A1、A2和冷却站B1、B2设置为使得所述冷却剂管αg、αr的配置区间和所述冷却剂管βg、βr的配置区间在所述超导电缆的纵向方向上错位。

根据该结构，由于芯和冷却剂管独立地平行布置，所以能够不依赖端子连接单元之间的芯的长度或中间连接单元之间的芯的长度地、确定设置冷却剂管的部分。此外，当使用分开的冷却站将冷却剂供应到形成前行路径的冷却剂管αg和形成返回路径的冷却剂管αr，并且类似地，将冷却剂供应到形成前行路径的冷却剂管βg和形成返回路径的冷却剂管βr时，可容易增加冷却站A1和A2之间与冷却站B1和B2之间的距离。具体地，通过将冷却站A1、A2和冷却站B1、B2布置为使得冷却剂管αg和αr的配置区间和冷却剂管βg和βr的配置区间在超导电缆的纵向方向上错位，从而即使在部分冷却站变得不能工作时，能够使用剩余的冷却站在整个长度上冷却芯。这将在下文中描述为超导电缆线路的操作方法。此外，每个冷却剂管αg、αr、βg和βr的数量仅必须至少是一个，并且可以设置一个冷却剂管或多个冷却剂管。

<<冷却站：前行和返回路径系列>>

本超导电缆线路包括根据本发明的超导电缆和多个冷却站，该冷却站用于沿着所述超导电缆对冷却所述超导电缆的冷却剂进行循环。所述超导电缆中包含的冷却剂管包括冷却剂管αgr，在所述容纳管内形成一系列的前行和返回路径；和冷却剂管βgr，在所述容纳管内形成另一系列的前行和返回路径。所述冷却站包括冷却站X1，连接到所述冷却剂管αgr的冷却剂馈送端和冷却剂返回端；以及冷却站Y1，连接到所述冷却剂管βgr的冷却剂馈送端和冷却剂返回端。然后，所述冷却站X1、Y1设置为使得所述冷却剂管αgr的配置区间和所述冷却剂管βgr的配置区间在所述超导电缆的纵向方向上错位。

根据该结构，由于芯和冷却剂管独立地平行布置，所以能够不依赖端子连接单元之间的芯的长度或中间连接单元之间的芯的长度地、确定设置冷却剂管的部分。此外，由于冷却剂管αgr和冷却剂管βgr形成一系列的前行返回路径，所以通过该系列的前行返回路径流动的冷却剂的量能够由用于馈送冷却剂的一个泵自动地持续地维持均匀。因此，能够容易地控制冷却剂的循环，同时减少泵的数量。具体地，有利地通过将冷却站X1和Y1设置为使得冷却剂管αgr的配置区间和冷却剂管βgr的配置区间在超导电缆的纵向方向上错位，从而即使在部分冷却站变得不能工作时，能够使用剩余的冷却站在整个长度上冷却芯。这将在下文中描述为超导电缆线路的操作方法。此外，每个冷却剂管αgr和βgr的数量仅必须至少是一个，并且可以设置一个冷却剂管或多个冷却剂管。

<<电力提取单元>>

本超导电缆线路包括根据本发明的超导电缆和多个冷却站，该冷却站用于沿着所述超导电缆对冷却所述超导电缆的冷却剂进行循环。所述超导电缆的超导导体层包括布置在所述绝缘层内的内导体层，和布置在所述绝缘层外的外导体层。所述超导电缆线路还包括电力提取单元，其布置在所述超导电缆的中间部分中，用于将电力供应到所述冷却站。所述电力提取单元包括超导内侧拉出导体，超导外侧拉出导体，端子盒，一个正常导通引线，和另一个正常导通引线。超导内侧拉出导体连接到从所述芯拉出的所述内导体层上。超导外侧拉出导体连接到从所述芯拉出的所述外导体层上。端子盒由冷却两个拉出导体的冷却剂填充。一个正常导通引线连接到所述超导内侧拉出导体上以形成从所述端子盒朝向室温侧延伸的电路。另一个正常导通引线连接到所述超导外侧拉出导体上以形成从所述端子盒朝向室温侧延伸的电路。所述冷却站构成为通过经由两个所述正常导通引线从所述超导电缆提供电力来冷却冷却剂，并且将所述冷却剂供应到每个冷却剂管。

根据该结构，当传送到芯的一部分电力通过电力提取单元提取到容纳管外部时，提取的电力能够用于驱动形成超导电缆线路的诸如冷却站等辅助设备。具体地，即使当超导电缆线路安装在沙漠、野外等，且用于驱动冷却站的电力不能从超导电缆线路附近供应时，也能够驱动上述辅助设备。

<<用于辅助冷却剂的冷却站>>

本超导电缆线路包括根据本发明的超导电缆，其具有内部容纳管，上述辅助冷却剂在内部容纳管中循环。该超导电缆线路还包括用于辅助冷却剂的冷却站，通过该冷却站使引入内部容纳管中的辅助冷却剂循环地比通过冷却剂管流动的冷却剂慢。该用于辅助冷却剂的冷却站也用作用于将冷却剂（主冷却剂）供应到冷却剂管的冷却站（主冷却站）。

根据该结构，使用辅助冷却剂的冷却站能够有效地冷却芯，该冷却站使得辅助冷却剂通过内部容纳管循环。由于用于辅助冷却剂的冷却站仅必须使辅助冷却剂循环地比通过上述冷却剂管流动的冷却剂慢，所以与用于循环冷却剂的冷却站相比，该用于辅助冷却剂的冷却站能够在尺寸上减小。此外，用于辅助冷却剂的冷却站之间的距离能够比用于循环（主）冷却剂的（主）冷却站之间的距离长。

<<冷却调整热绝缘材料：平坦安装型>>

本超导电缆线路包括根据本发明的超导电缆和多个冷却站，该冷却站用于沿着所述超导电缆对冷却所述超导电缆的冷却剂进行循环。所述超导电缆中包含的冷却剂管包括冷却剂管αg，用作冷却剂前行路径；冷却剂管αr，与所述冷却剂管αg平行地设置且用作冷却剂返回路径。所述冷却站包括冷却站A1、A2，分其别连接到每个冷却剂管αg和冷却剂管αr的两端。覆盖每个冷却剂管αg、αr的冷却调整热绝缘材料被设置在连接到所述冷却站的所述冷却剂管的每个冷却剂馈送端侧和连接到所述冷却站的所述冷却剂管的冷却剂馈送端侧上。

根据该结构，当将冷却剂引入冷却剂管时，超导电缆能够在整个长度上被几乎均匀地冷却。超导电缆的冷却从如上所述的冷却剂引入侧开始，以及，远离该冷却剂引入侧时较延迟地开始。冷却调整热绝缘材料设置在每个冷却剂管αg和αr的与该冷却剂引入侧对应的部分上，从而缓和冷却剂引入侧上的冷却。因此，在冷却剂引入侧上和与其相反的一侧上的冷却程度会能够是均匀的。换句话说，为了确保由电缆的冷却产生的收缩应力均匀，并由此确保电缆稳固，与从由来自端子单元的应力影响的电缆端子开始冷却相比，更优选地是，从电缆的中心部开始冷却，以在冷却过程中从中心部朝向端子部逐渐地产生冷却收缩应力。该超导电缆线路适于在安装路径几乎是平的时使用。

<<冷却调整热绝缘材料：倾斜安装类型>>

本超导电缆线路包括根据本发明的超导电缆和多个冷却站，该冷却站用于沿着所述超导电缆对冷却所述超导电缆的冷却剂进行循环。包含在该超导电缆中的所述冷却剂管包括冷却剂管αg，用作冷却剂前行路径；冷却剂管αr，与所述冷却剂管αg平行地设置且用作冷却剂返回路径。所述冷却站包括冷却站A1，布置在相对低的位置上，和冷却站A2，布置在相对高的位置上，所述冷却站A1和冷却站A2分别连接到每个冷却剂管αg和冷却剂管αr的两端。覆盖每个冷却剂管αg、αr的冷却调整热绝缘材料在相对低的位置上设置在连接到所述冷却站A1的所述冷却剂管αg的每个冷却剂馈送端侧并且在相对低的位置上设置在连接到所述冷却站A1的所述冷却剂管αr的冷却剂返回端侧。

根据该结构，即使当超导电缆的安装路径在高度上有所不同时以及在一个冷却站安装在相对低的位置上而另一个冷却站安装在相对高的位置上时，也能够在冷却剂引入冷却剂管时，在超导电缆的整个长度上几乎均匀地控制冷却收缩应力。当两个冷却站的安装位置之间的高度上存在差异时，重力会作用在电缆上。因此，由重力导致的应力和在初始冷却期间产生的冷却收缩应力组合到一起，以增加电缆上的向下的应力，从而导致电缆或电缆芯朝向相对低的位置显著地移动。当通过利用该结构使从电缆的相对高的位置较早地处理初始冷却时，能够减轻由重力导致的附加应力所产生的向下的应力集中。换句话说，控制由安装在高度有所不同的安装路径上的超导电缆的初始冷却产生的应力，从而将线路铺设成在电缆的整个长度上获得冷却应力更出色的均匀度。

<<氮浆氮浆>>

本超导电缆线路包括根据本发明的超导电缆和多个冷却站，该冷却站用于沿着所述超导电缆对冷却所述超导电缆的冷却剂进行循环。所述超导电缆是上述本发明的超导电缆，并且通过所述冷却剂管循环的冷却剂是氮浆氮浆。

通过使用氮浆氮浆作为冷却剂，能够增加冷却部分的长度，以及增加电流承载容量。

<<冷却确定装置>>

该超导电缆线路包括根据本发明的超导电缆，还包括信号传送装置，信号接收装置，和冷却确定装置。信号传送装置用于产生电信号，该电信号从所述超导电缆线路的一端侧输入到所述超导导体层。信号接收装置用于接收已输出到超导电缆的另一端侧上的信号。冷却确定装置用于基于由所述信号接收装置接收的输出信号的状态确定所述超导导体层是否达到在所述线路的整个长度上使所述超导导体层进入超导状态的温度。

通常，当超导导体层没有被充分地冷却时，具有相对大的电阻，因此，几乎变成绝缘体。当超导导体层被充分冷却时，它被带入电阻基本上是零的超导状态。因此，当电信号输入到该超导导体层时，如果超导导体层没有在超导电缆线路的整个长度上充分地冷却，则在线路的另一端侧上不能检测到输出信号。另一方面，如果超导导体层能够在线路的整个长度上充分地冷却，则在线路的另一端侧上能够检测到输出信号。因此，通过使用冷却确定装置，例如能够基于输出信号的水平（是否已经接收输出信号或未接收），确定在线路的整个长度上超导导体层是否达到将超导导体层带入超导状态的温度。具体地，在长距离超导电缆线路的情况下，可靠地检测在线路的整个长度上超导导体层是否被充分地冷却是非常重要的。

<<故障点识别装置>>

该超导电缆线路包括根据本发明的超导电缆和信号传送装置，还包括反射信号接收装置和故障点识别装置。将超导电缆中间部分中超导导体层的冷却局部不足的部分假定为故障点。反射信号接收装置在超导电缆线路的一端侧上接收所述电信号在故障点处的反射信号。故障点识别装置基于每个所述电信号的传输速率和所述反射信号，以及基于从由所述信号传送装置输入电信号的时刻直到由所述反射信号接收装置接收反射信号的时刻的时间周期，来计算故障点的位置。

当超导电缆线路的中间部分中存在故障点时，在该故障点超导导体层不会被带入超导状态，而是几乎变成具有电阻的绝缘体。因此，该故障点能够被认为是阻抗发生错配的位置。在这种情况下，从线路一端侧输入的电信号在该故障点被反射，并作为反射信号传送到线路的与电信号输入端子对应的一端侧。通过测量从反射信号接收装置接收反射信号和由信号传送装置输入电信号的时刻直到反射信号由反射信号接收装置接收的时刻的时间周期，能够计算故障点的位置，因为电信号和反射信号的传送率是已知的。具体地，在长距离超导导体电缆线路的情况下，可靠地检测故障点存在的位置是非常重要的。

<<超导电缆线路的操作方法>>

本发明的超导电缆线路的操作方法是操作具有如下结构中的一个的超导电缆线路的方法，结构包括“冷却站：分开的前行和返回路径”和“冷却站：前行返回路径系列”，将如下所述。

<<分开的前行和返回路径>>

该超导电缆线路的操作方法是操作具有“冷却站：分开的前行和返回路径”的结构的超导电缆线路的方法。在超导电缆线路中，所述冷却站A1、A2和所述冷却剂管αg、αr的多组冷却部分，以及所述冷却站B1、B2和所述冷却剂管βg、βr的多组冷却部分被布置在所述超导电缆的纵向方向上。当所述冷却站A1、A2和冷却站B1、B2中的一个不能工作时，使用多个能工作的冷却站来冷却与该不能工作的冷却站对应的冷却部分，以共享与其邻近的冷却部分的冷却。

根据该操作方法，冷却站A1、A2和冷却站B1、B2设置为使得冷却剂管αg、αr的配置区间和冷却剂管βg、βr的配置区间在超导电缆的纵向方向上错位。因此，即使在一些冷却站变得不能工作时，与该不能工作的冷却站对应的冷却部分（不可冷却的部分）与另一可工作的冷却部分的冷却部分重叠。因此，能够使用该可工作的冷却站冷却不可冷却的部分。因此，即使在一些冷却站变得不能工作时，也能够在整个长度上冷却超导电缆线路，从而允许实现更可靠的超导电缆线路。在本发明的超导电缆包括内部容纳管的情况下，其中辅助冷却剂循环通过内部容纳管，当如上所述地一些冷却站变得不能工作时，不可冷却的部分也能够通过增加辅助冷却剂的循环量来冷却。

<<前行返回路径系列>>

该超导电缆线路的操作方法是操作具有“冷却站：前行返回路径系列”的结构的超导电缆线路的方法。在超导电缆线路中，冷却站X1的多组冷却部分和多个冷却剂管αβr或一个冷却剂管αβr，以及冷却站Y1的多组冷却部分和多个冷却剂管βgr或一个冷却剂管βgr被布置在所述超导电缆的纵向方向上。当冷却站X1和冷却站Y1中的一个不能工作时，使用多个能工作的冷却站来冷却与该不能工作的冷却站对应的冷却部分，以共享与其邻近的冷却部分的冷却。

根据该操作方法，冷却站X1和冷却站Y1设置为使得冷却剂管αgr的配置区间和冷却剂管βgr的配置区间在超导电缆的纵向方向上错位。因此，即使在一些冷却站变得不能工作时，与该不能工作的冷却站对应的冷却部分（不可冷却的部分）与另一可工作的冷却站的冷却部分重叠。因此，能够使用该可工作的冷却站冷却不可冷却的部分。因此，即使在一些冷却站变得不能工作时，也能够在整个长度上冷却超导电缆线路，从而允许实现更可靠的超导电缆线路。在本发明的超导电缆包括内部容纳管的情况下，其中辅助冷却剂循环通过内部容纳管，当如上所述地一些冷却站变得不能工作时，也能够通过增加辅助冷却剂的循环量来冷却不可冷却的部分。

发明的有利效果

根据本发明的超导电缆，芯和冷却剂管独立地设置，从而允许冷却剂在长距离上平滑地循环。此外，通过独立地设置芯和冷却剂管，能够容易地制造芯和冷却剂管。此外，通过增加每个芯和冷却剂管的生产单元长度，能够大大地降低生产成本。

根据本发明的超导电缆线路，能够通过使用本发明的超导电缆构成长距离电力传输的线路。

根据本发明的超导电缆线路的安装方法，能够容易地安装本发明的超导电缆。

根据本发明的操作超导电缆的方法，即使在一些冷却站不能工作时，也能够使用剩余的冷却站，从而能够在超导电缆的整个长度上维持充足的冷却。

附图说明

图1是示出根据第一实施例的本发明的超导电缆的基础结构的横截面图。

图2是示出根据第一实施例的本发明的超导电缆的基础结构的示意性透视图。

图3是第一实施例中的超导电缆的芯的局部横截面图。

图4是第一实施例中的超导电缆的冷却区域的说明图。

图5是示出第一实施例中的本发明的超导电缆在使用四个冷却管的情况下的横截面图，其中在容纳管中产生真空。

图6是示出第一实施例中的本发明的超导电缆在使用三个冷却管的情况下的横截面图，其中在容纳管中产生真空。

图7是示出第一实施例中的本发明的超导电缆在使用四个冷却管的情况下的截面图，其中在容纳管中填充热绝缘材料。

图8是示出第一实施例中的本发明的超导电缆在使用三个冷却管的情况下的截面图，其中在容纳管中填充热绝缘材料。

图9是示例根据第三实施例的本发明的超导电缆的安装方法的顶视平面说明图。

图10是示例根据第三实施例的本发明的超导电缆的安装方法的正视说明图。

图11是根据第四实施例的本发明的超导电缆线路的示意性结构图。

图12是根据第五实施例的本发明的超导电缆线路的示意性结构图。

图13是示出根据第六实施例的本发明的超导电缆线路的分离机构的示意性结构图。

图14是示出根据第七实施例的本发明的超导电缆线路的电力提取单元示意性结构图。

图15是根据第八实施例的本发明的超导电缆线路的示意性结构图。

图16是根据第九实施例的本发明的超导电缆线路的示意性结构图。

图17是根据第十实施例的本发明的超导电缆线路的示意性结构图。

图18是根据第十一实施例的本发明的超导电缆线路的示意性结构图。

图19是根据第十二实施例的本发明的超导电缆线路的示意性结构图。

图20是根据第十三实施例的本发明的超导电缆线路的示意性结构图。

图21是根据第十四实施例的本发明的超导电缆线路的示意性结构图。

图22是根据第十四实施例的本发明的超导电缆线路的变型的示意性结构图。

图23是根据第十五实施例的本发明的超导电缆线路的示意性结构图。

图24是根据第十六和第十七实施例中的每个的本发明的超导电缆线路上附接捆扎带的状态的说明图。

图25是根据第十八实施例的本发明的超导电缆线路上附接捆扎带的状态的说明图。

图26是传统的超导电缆的结构的透视图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述本发明的实施方式。首先，将描述本发明的超导电缆，接着将描述安装电缆的方法，和使用该电缆的线路。在每个附图中，相同或相应的元件由相同的附图标记指示。

[第一实施例：超导电缆]

{外形}

参考图1至图4描述本发明的超导电缆的基本结构，并且参考图5至图8描述其变型。此超导电缆1000包括复合芯单元100c和容纳该单元100c的容纳管150。通过将芯110与冷却剂管130组合而形成复合芯单元100c，并且根据需要还包括内部容纳管170。芯110由流过冷却剂管130中的冷却剂130c冷却。下面，将描述该电缆1000的更加具体的结构。

{结构}

（芯）

芯110包括成形件111、内部超导导体层112、绝缘层113、外部超导导体层114和保护层116，它们以此顺序从中心开始布置，如图3所示。具体地，内部超导导体层112和外部超导导体层114形成超导导体层。

<<成形件>>

成形件111保持内部超导导体层112（将在下面描述）的形状，并且还用作用于转移异常电流的路径。成形件111可以具有由多根线扭绞形成的绞合线结构，和使用金属管或螺旋带形成的中空结构。在成形件的情况下，具体地在交流电应用的情况下，具有绝缘涂层的诸如铜线的涂布金属线可适合用于线。具体地，在直流电应用的情况下，也可以使用诸如裸铜线的金属线。在后一种情况下，可以适当地利用不锈钢管、铝（合金）管等，并且其内部也可以用作冷却剂的流动路径。由于铝（合金）管在挠性方面是极好的，因此需要用作直管。成形件111可能用作用于转移异常电流的路径。当此异常电流相对较小时，绝缘材料可以应用于成形件111。本例示例了通过扭绞涂布或未涂布（裸）的金属线而形成的具有绞合线结构的成形件111。垫层（未示出）可以设置在成形件111和内部超导导体层112之间。

<<内部超导导体层>>

内部超导导体层112形成电力传输路径。例如可以适当地采用具有氧化物超导体的带形线材料作为内部超导导体层112。可适当采用的带形线材料的例子可以是Bi2223基超导带线材料和RE123基薄膜线材料。Bi2223基超导带线的例子可以是护套线，其中由Bi2223基氧化物超导体形成的细丝布置在诸如Ag-Mn和Ag的稳定金属中。RE123基薄膜线的例子可以是叠线材料，其中由诸如Y、Ho、Nd、Sm、和Gd的稀土元素RE制成的氧化物超导相形成在金属衬底中。内部超导导体层112的例子可以是单层结构或多层结构，其由上述带形线以螺旋的方式缠绕而形成。虽然图1至图4中被简化处理，但是内部超导导体层112形成为具有多层结构。

<<绝缘层>>

绝缘层113是用于确保内部超导导体层112中使用的电压所需的绝缘的层。可适合用于绝缘层113的材料可以是实现正常导电电缆的一定性能且具有极好电绝缘强度的材料，例如，其可以是由绝缘纸和塑料层、牛皮纸等制成的复合带。复合带的例子可以是PPLP（住友电气工业有限公司的注册商标）。在用这样的叠层带绝缘的情况下，可以使用具有间隙的复合绝缘件，在该间隙中注入绝缘液。在这种情况下的绝缘液的具体例子可以是液态氮，其也用作冷却剂。内部容纳管170（图1和图2）填充有此液态氮，并将其注入芯110，从而获得作为复合绝缘件的绝缘层113，其由绝缘液和带元件形成。当芯110不注入冷却剂130c时，能使用的绝缘层113可以是由交联聚乙烯制成的突出层等，其在不需要绝缘液的CV电缆中已实现一定性能。当芯110浸入辅助冷却剂中时，诸如复合带的绝缘纸和上述的牛皮纸可适合用于绝缘层。在实现稳定的电气特性方面有效的半导体层（未示出）通常设置在该绝缘层113和内部超导导体层112之间，以及绝缘层113和外部超导导体层114之间。

<<外部超导导体层>>

在DC电缆的情况下，在单极电力传输中，外部超导导体层114能够用作前行路径导体层或返回路径导体层，通过内部超导导体层112和外部超导导体层114形成电流前行路径和电流返回路径而获得前行路径导体层或返回路径导体层。在双极电力传输中，例如，使用两线路超导电缆，在每个超导电缆中，每个内部超导导体层112能够用作前行路径导体层和返回路径导体层，同时每个外部超导导体层114能够用作中性线。在AC电缆的情况下，外部超导导体层114能够用作磁屏蔽。也由与内部超导导体层112类似的超导线材料形成该外部超导导体层114。虽然通常设置外部超导导体层114，但这不是不可缺少的，而是可以根据需要来设置的。

具体地，在DC电力传输中，当内部超导导体层用作电流前行路径且外部超导导体层用作电流返回路径时，重要的是，由每个导体层的横截面面积确定的载流电容设定为在两个导体层中是相等的，从而导致与前行路径电流相等的返回路径电流流过外部超导导体层。

当返回路径导体由不同的电缆形成时，或者当返回路径电流通过地而不使用返回路径导体来返回到电源侧时，产生由前行路径电流产生的磁场和由返回路径电流产生的磁场不会相互抵偿的空间。因此，在超导电缆中将产生电感LL。该电感LL与超导电缆的长度成比例的增加。在长超导电缆的情况下，产生巨大的电感LL。当导电电流i改变时，在电缆上产生瞬态电压Δv，由该电感LL和导电电流每单位时间的变化率（di/dt）相乘来确定该瞬态电压Δv（见如下等式）。

Δv=LL(di/dt)

取决于该瞬态电压Δv的值，有可能设置被损坏，或者持续改变到所需电流的控制不能进行。

关于这一点，当外部超导导体层布置在绝缘层的外侧，以使得与电势为零的部分紧密接触，并且具有与内部超导导体层的载流电容（横截面面积）相等的载流电容（横截面面积）的外部超导导体层用作返回路径导体时，能够基本上防止DC磁场在超导电缆外部产生。这是因为相位存在180°不同的等量电流分别流过内部超导导体层和外部超导导体层。因此，具有相同强度且在相互相反的方向上延伸的磁场彼此抵偿。因此，使得能够将电缆的电感LL设定成基本上为零，并且还能够将由电感导致的瞬态电压Δv设定成基本上为零。因此，超导电缆的电路的开关能够开和关，并且电力传输的瞬态情形也能够被十分容易地控制以改变导电电流。

<<保护层>>

保护层116覆盖外部超导导体层114的外周，并且保护外部超导导体层114，同时确保容纳管150的绝缘。能够通过缠绕牛皮纸等而形成该保护层116。正常的导电层（未示出）可以设置在该保护层116内，如图26的超导电缆中。该正常的导电层能够用作异常电流的流通路径。

<<其他>>

芯110的数量可以是一个，或者可以是两个或多个。图1和图2每个都示出了扭绞的三根芯。当使用多根芯110时，如果使用AC电缆芯，则该AC电缆芯能够被用作三相AC电缆的芯；并且如果使用DC电缆芯，则多根芯能够并联连接以形成电集成芯，或者当发生故障时一根芯可以是替代芯。在另一个例子中，任何一根芯110能够用作电力传输路径的前行路径，另一根芯110能够用作返回路径，或者任何一根芯110能够用作中性线。

当扭绞多根芯110时，优选地，将芯110扭绞地使其足够松，以允许吸收芯110被冷却时产生的收缩。即使在超导电缆安装之后由于冷却操作而在电缆芯中产生收缩力，与该收缩力对应的收缩也被上述松驰吸收。因此，无论芯有多长，整个电缆都不会收缩。在这一点上，具体地在长距离电缆线路的情况下，（1）与电缆线路长度成比例的收缩不会在其两端出现；（2）当在电缆线路中设置中间连接单元时，能够防止该连接单元由于开始冷却而朝向收缩方向移动。因此，使得能够抑制在冷却工作以及超导电缆操作期间过多的应力作用在芯110的任何部分上。

在使用单芯的情况下，芯110布置得使其在内部容纳管170（稍后描述）内弯曲，从而使芯110的松驰度足以允许吸收芯110被冷却时产生的收缩。尤其在长距离超导电缆线路的情况下，这是不可缺少的。

（冷却剂管）

冷却剂通过冷却剂管130循环，从而冷却芯110的超导导体层以维持超导状态。直管和波纹管可适合用作该冷却管130。直管便于冷却剂以相对小的压力损失来平滑地循环，而波纹管相对于直管会产生相对大的压力损失，但它在挠性方面却是极好的。优选地，冷却剂管130具有在纵向长度上几乎均匀的横截面。这是为了使冷却剂130c在较长的距离上平滑地循环。横截面的形状的具体例子可以是圆形。如果横截面形状是圆形，则等温区能够与该冷却剂管130同轴地形成在冷却剂管130的外周上。

冷却剂管130可以以任何方式相对于芯110设置，并且可以相对于芯110设置任何数量的冷却剂管130，只要冷却剂管130是沿着芯110布置并且芯110被流过该冷却剂管的冷却剂冷却到所需的温度。例如，所需的数量的冷却剂管130可以围绕芯110的外周扭绞，或者冷却剂管130可以沿芯110纵向地布置，每个冷却剂管130都具有所需内径。如图2所示，当冷却剂管130在一个方向上围绕芯110的外周扭绞时，芯110能够容易通过其整个外周冷却。具体地，当扭绞三根芯110时，冷却剂管130仅必须布置地使得配合在每根芯110的扭绞槽中，这使得冷却剂管130和芯110之间的接触区域增加，从而能够更有效地冷却芯110。可以根据如何设计冷却部分的长度、冷却剂流速和容纳冷却剂管130的容纳管150的外径，将冷却剂管130的内径和数量以及在电缆芯110或内部容纳管170的外侧布置冷却剂管130的密度确定为使得芯110能够被有效地冷却。

冷却剂管130可以沿着芯110的外周纵向布置，或者在工厂预先围绕芯110的外周扭绞。当扭绞冷却剂管130时，能够采用右旋扭绞或左旋扭绞，由此使得冷却剂管在一个方向上以螺旋的方式沿着其整个长度围绕芯110缠绕。在任何情况下，可以根据电缆的截面长度、冷却剂的循环环境等来确定缠绕节距。例如，当存在芯110（在多根芯的情况下是在芯组周围画出的外周）或内部容纳管170时，缠绕节距可以比内部容纳管170的外径大大致五至二十倍。冷却剂管130可以以右旋扭绞和左旋扭绞的方式围绕芯110扭绞。当冷却剂管130在一个方向上右旋扭绞或左旋扭绞时，芯110和冷却剂管130的组件是复杂的且尺寸增加。这是由于不仅冷却剂管130的卷取筒在此组件中需要在一个方向上连续地旋转，而且为了使用相对长的冷却剂管130而使得卷取筒的尺寸增加。另一方面，当使用相对小的组件时，能够安装在组件中的冷却剂管130和芯110的长度受到限制。因此，难以制造具有围绕芯110扭绞的冷却剂管130的长复合芯单元100c（如果设置了内部容纳管170，还包括该内部容纳管）。另一方面，如果冷却剂管130被右旋扭绞和左旋扭绞，则每个冷却剂管130在一个方向上缠绕例如大致十分之三圈到大致几圈，接着在相反的方向上缠绕大致相同的圈数。然后，右旋扭绞和左旋扭绞通过水平地缠绕一个带子而固定，以防止右旋扭绞和左旋扭绞在缠绕之后立刻返回到引导右旋扭绞和左旋扭绞之前的状态。因此，由于这个过程仅必须在此之后重复，所以不必旋转卷取筒本身。这样，将长冷却剂管130和芯110分别单独地围绕大尺寸鼓筒缠绕，然后将其传送到安装场所，之后以固定的方式放置。然后，冷却剂管130和芯110从每个鼓筒上退绕，从而能够制造长的复合芯单元100c。在下文中，将描述利用此方法安装超导电缆的方法。

优选地，一些间隙或衬垫件（未示出）设置在芯110和每个冷却剂管130之间，通过该间隙和衬垫件，使得能够吸收由冷却剂管130热收缩产生的缠绕直径的收缩。该衬垫件能够形成在芯或每个冷却剂管的外周上。

能够选择适当数量的冷却剂管130，以获得必要条件和所需条件的最适宜设计，该必要条件是芯110能够贯穿其整个外周充分地冷却，该所需条件是基于容纳管的冷却部分的长度和外径。通常更合适的是采用多个冷却剂管130并且将每个冷却剂管130均匀地布置在芯110的外周上（如果使用多根芯，则是在这些芯组的外周上）。图1和图2每个都示出四个冷却剂管130。实际上，可以使用一个双冷却剂管，其以同轴的方式包括容纳芯的内冷却剂管和布置在该内冷却剂管外周上的外冷却剂管。在这种情况下，内冷却剂管和外冷却剂管之间的空间用作冷却剂流动路径。

可适合用于冷却剂管130的材料的例子可以是钢，不锈钢，铝（合金）等。此外，由塑料等制成的保护外套（未示出）可以设置在每个所述金属管的外周上。当保护外套由热绝缘性能极好的材料形成时，能够使该保护外套用作下述的热绝缘材料的一部分。可以适当地选择冷却剂管130的直径，以使得能够在冷却剂管的数量和冷却部分的长度的所需条件下，确保充分冷却电缆芯110所需的冷却剂流动路径的横截面积。

优选地，冷却剂管130和芯110由捆扎带140整合（见图1，但未在图2中示出）。这是由于当芯110和冷却剂管130或冷却剂管30位于规定布置的位置上时，芯110能够被稳定地冷却，从而由芯110和冷却剂管130组合形成的复合芯单元100c能够容易拉入容纳管（稍后描述）中。具体地，当冷却剂管被右旋扭绞和左旋扭绞时，优选地，使用捆扎带抑制冷却剂管分离。捆扎带必须抵制冷却剂管和芯分离，诸如金属带和布带的带元件能够被适合用于该捆扎带。具体地，金属带由于其强度而难以产生松动，还期待由于其高导热性而获得均匀冷却由捆扎带围绕的区域的效果。布带可以围绕金属带缠绕。使用这样的带元件，以使其缠绕在围绕芯110扭绞的冷却剂管130的外周上。虽然可以以粗头缠绕方式或叠绕方式缠绕带元件，但是也可以以间隙缠绕方式缠绕带元件以在邻接线圈之间产生间隙。该间隙在下述的热绝缘材料引入容纳管中时用作流动路径。

（容纳管）

容纳管150容纳上述的复合芯单元100c。直管和波纹管可适合用于该容纳管150。容纳管150的材料例如可以是钢，不锈钢等。优选地，容纳管150的尺寸设定为使得复合芯单元100c能够容纳在其中，并且能够在该容纳管150和复合芯单元100c之间确保充足的热绝缘距离。例如，内径可以是大致400mm至1000mm。由于内压不足以施加到钢管，所以厚度可以例如是大致3mm至15mm，并且例如埋入地下的容纳管150仅必须具有足以抵挡土压力的厚度。另一方面，在容纳管150是安装在空中的钢管的情况下，例如厚度可以是3mm至5mm，同时要考虑支撑结构。

根据传统的超导电缆，由于受压的冷却剂通过热绝缘管的内管循环，所以环向应力作为拉伸应力在外周方向上作用在内管上。另一方面，根据本发明的超导电缆，当容纳管150填充有热绝缘材料160（稍后描述）时，容纳管150由热绝缘材料160从内部支撑，以防止过大的拉伸应力作用在容纳管150上。当容纳管150的内部处于真空下时，大气压作用在容纳管150的外侧上，从而导致压缩力在外周方向上作用在容纳管上。因此，具有相对大的直径和相对小的厚度的管将用作容纳管150。

容纳管150的内部空间用作用于复合芯单元的热绝缘的空间。该内部空间可以是在真空下或者可以填充热绝缘材料。

图5示出使用四个冷却剂管130和内部容纳管170（稍后描述）的实施例。图6示出使用三个冷却剂管130且每个都布置在芯110的扭绞槽中的实施例，并且未示出上述的捆扎带。该复合芯单元100c通过在纵向方向上以适当间隔地布置的间隔件（未示出），与容纳管150大致同轴地布置在容纳管150内。此外，优选地，诸如超级绝缘（商标名）的热绝缘层（未示出）形成在真空空间内，以抑制引入的辐射热。当将容纳管150的内部空间保持在真空状态下时，具体地，在DC电缆的情况下，仅从容纳管150外引入的热量就会影响容纳管150的内部空间，因此从外部进入冷却剂管130和芯110的热量能够被完美地防止。在这一点上，DC电缆是有效的。如果形成复合芯单元100c的冷却剂管130达到规定的冷却剂温度（等于或低于77K，即液氮的低温冷却温度），同时将容纳管150的内部空间保持在真空状态下，复合芯单元100c的温度自然达到冷却带CZ的温度，即冷却剂管130的冷却剂温度（等于或低于77K，即液氮的低温冷却温度），并且该温度被持续地保持。这是由于在图4中的冷却带CZ内，包括复合芯单元100c在内，在所有冷却剂管130周围画出的包络圆中基本上没有发生产热。因此，芯110内的内超导导体层112和外超导导体层114被带入到超导状态，超导电缆1000将用作有意向的电力传输功能。

然而，在超导电缆的安装结构完成的情况下，通过冷却剂管130的冷却剂的循环开始，以使得复合芯单元100c达到与冷却剂管130相同的温度，如果在冷却剂管130和芯110之间存在空间隙，则芯110的冷却将占用相对长的时间周期。这是由于用冷却剂管130降低芯110的温度时，仅热辐射作用可用于吸收来自芯110的热流。因此，优选地，利用由与目标接触而导致的导热作用，以大大缩短芯110的冷却时间。因此，优选地，当存在内部容纳管170时，使冷却剂管130与由金属制成的内部容纳管170直接接触（图5），并且优选地，当不存在内部容纳管时，使冷却剂管130与芯110直接接触（图6）。

另一方面，当内部空间填充热绝缘材料160时，热绝缘材料160的材料当然应该是具有最大可能的热阻的热绝缘材料，并且优选地，可以是在液体状态下能够预先可靠地引入内部空间的每个角落的材料。材料的具体例子可以是主要由天然树脂制成的基于泡沫塑料的材料，例如聚亚安酯，聚苯乙烯，和聚丙烯。此外，优选地，热绝缘材料由局部热绝缘层162和填充的热绝缘部164形成，在复合芯单元100c容纳在容纳管150内之前，该局部热绝缘层162被预先布置在容纳管150内，在复合芯单元100c容纳在容纳管150内之后由填充的热绝缘部164填充剩余内部空间。图7和图8每个都示出包括局部热绝缘层162和填充的热绝缘部164的超导电缆。图7示出使用四个冷却剂管130和内部容纳管170（稍后描述）的实施例，并且图8示出三个冷却剂管130的每个都布置在芯110的扭绞槽中的实施例。在每个情况中，都未示出上述的捆扎带。局部热绝缘层162是由热绝缘材料制成且具有弧形横截面的元件，并且在外周方向上布置在容纳管162的内周表面的一部分上。局部热绝缘层162构成为具有如下厚度，当复合芯单元100c稍后容纳在容纳管150内时，该厚度允许复合芯单元100c和容纳管150彼此同轴地布置。虽然优选地，局部热绝缘层162在容纳管150的轴向方向上的长度跨过容纳管150的整个长度持续地延伸，但是局部热绝缘层162例如可以布置在容纳管150的连接单元附近，或者可以以适当的间隔分离地布置，在该连接单元处期望施加焊接施工方法。如果局部热绝缘层162跨过容纳管150的整个长度持续地布置，则复合芯单元100c能够容易地容纳在容纳管150中。虽然在图7和图8中未示出上述的捆扎带，但是优选地，可使用捆扎带固定地稳定复合芯单元100c的每个元件，以促进安装结构。具体地，该捆扎带优选地由可穿透的材料制成，或者优选地构成为以间隙缠绕的方式缠绕突片件，丝网热绝缘材料或上述的液体热绝缘材料（例如具有大量孔的带元件）可穿透该可穿透的材料。根据此结构，热绝缘材料能够引入捆扎带内部，并且复合芯单元100c的整个外周都由热绝缘材料160围绕。

优选地，在容纳管150的外侧形成由聚乙烯等制成的防蚀层（未示出）。

（内部容纳管）

根据需要，内部容纳管170可以布置在芯110的外周（如果设置多根芯110，则是在这些芯组的外周上）和每个冷却剂管130之间。内部容纳管170容纳芯110，从而机械地保护芯110。在容纳的芯110的数量是两个或更多的情况下，假定内部容纳管170是具有圆形横截面的直管，内部容纳管170的表面构成为圆柱形表面，在该内部容纳管170上布置冷却剂管130，从而允许冷却剂管130容易缠绕。此外，当采用内部容纳管170且容纳管150内部形成真空时，仅必须在容纳管150和内部容纳管170之间产生真空。因此，与不使用内部容纳管170的情况相比，能够降低形成真空的负荷。

直管或波纹管可以用于内部容纳管170。内部容纳管170的可适当应用的横截面形状可以是圆形。取决于待容纳的芯110的尺寸和数量，可以根据需要选择内部容纳管的内径。内部容纳管170的材料例如可以是不锈钢，铝（合金）等。当液体不通过内部容纳管170循环时，优选地，内部容纳管170和芯110之间的间隙的尺寸被最小化。因此，芯110能够被有效地冷却。

优选地，内部容纳管170和芯110之间的空间填充有在冷却剂管130内的冷却剂温度下转变成气体或液体的物质。由于这样的液体和气体用作存在于芯110和冷却剂管内的冷却剂之间的导热物质，所以芯110能够被有效地冷却。当液态氮用作冷却剂管130内的冷却剂时，内部容纳管170中填充的气体例如可以是氢气、氦气等不会在氮的液化温度（-195.8℃）下液化的气体。还可以想到的是引入在氮的液化温度下已经液化的氧气（其液化温度是-182.96℃）或干燥空气。在这种情况下，当芯110在液态氮温度下冷却时，气体将被液化且固化在内部容纳管170中，在这种情况下现象变得稍微复杂。然而，还可以想到的是利用这样的现象获得的热导效应以用来冷却芯110。引入内部容纳管170的液体例如可以是液态氮。

当内部容纳管170填充有液体时，该液体可以用作辅助冷却剂。通过使用辅助冷却剂，芯110浸入辅助冷却剂中，从而被更有效地冷却。然而，芯110可以基本上被通过冷却剂管130循环的冷却剂冷却，并且辅助冷却剂仅必须具有促进上述冷却剂冷却芯110的功能。因此，辅助冷却剂在量上可以比冷却剂管130内的冷却剂少，并且在流速上可以比冷却剂管130内的冷却剂小。据此，即使超导电缆较长，用于循环辅助冷却剂的负荷也小。为了循环辅助冷却剂，可以使用用于使冷却剂通过冷却剂管130循环的冷却站（未示出），或者也可以单独地设置用于循环辅助冷却剂的冷却站。在任何情况下，由于通过冷却剂管130的冷却剂的循环和辅助冷却剂的循环被独立地执行，所以辅助冷却剂的流速能够被独立地控制。通过由超导电缆的端子监视此循环辅助冷却剂的温度，也能够评估芯110（超导导体层）的温度分布稳固性。具体地，在DC电缆的情况下，芯110基本上不遭受损失，并且也基本上不会发生产热。因此，可以存在仅需要将辅助冷却剂引入内部容纳管170而不必循环的情况。此外，当由于在任何冷却站或在任何冷却部分的冷却剂管130中发生故障芯的冷却功能降低或恶化时，能够导入控制以增加该辅助冷却剂的流速，以使得超导电缆线路的功能保持正常。

可适当应用的辅助冷却剂可以是与冷却剂管130内的冷却剂等效的冷却剂。具体地，可以使用液态氮。当液态氢或液体氦用作冷却剂管130内的冷却剂时，辅助冷却剂也可以是液态氢或液态氦。

衬垫件或防蚀层（都未示出）可以设置在内部容纳管170的外侧。它们可以有利于吸收由冷却剂管130的热收缩而产生的缠绕直径的收缩。

{功能和效果}

根据上述的超导电缆，能够实现以下效果。

（1）通过与芯110或内部容纳管170平行地设置冷却剂管130，冷却带CZ能够形成在冷却剂管130附近，如图4所示。该冷却带CZ可以保持在超导导体层能够维持在超导状态的温度范围内，如双点划线围绕的区域所示。例如，在77K下的液化液态氮仅必须通过使用77K或更低的的超冷液态氮来循环通过冷却剂管130，以使得该冷却带CZ设定在不少于77K。具体地，当芯110由多个冷却剂管130围绕时，由包括所有冷却剂管130的外切圆围绕的至少整个区域能够用作冷却带CZ，从而能够有效地冷却芯110。具体地，在DC电缆的情况下，在芯110自身中基本上不会发生产热。因此，即使不由芯自身的液态氮来执行直接冷却，芯110也能够通过单独布置的冷却剂管130维持在用于致使成为超导状态所需的冷却温度。此外，同样在AC电缆的情况下，调整相对于冷却特性的参数，例如，冷却剂管130的横截面积，冷却剂管130的数量和布置距离，冷却剂流速等，使得由AC损失导致产生的热量能够被冷却。因此，能够维持冷却带所需的温度。

（2）通过独立于内部容纳管170与芯110平行地布置冷却剂管130，使得冷却剂管130的横截面形状可被任意地选择。因此，冷却剂流动路径的横截面形状也能够被任意地确定。换句话说，通常无论扭绞芯110和内部容纳管170之间的空间的横截面形状，如在电缆的横截面中所示的在内部容纳管170内在电缆长度方向上的芯110的位置的改变和不均匀分布，冷却剂流动路径的横截面形状都可以被均匀地确定。因此，通过选择在其纵向方向上具有几乎均匀的横截面形状的线路作为冷却剂管130，冷却剂的循环阻力能够被大大地降低，并且大量的冷却剂能够平滑地循环。因此，能够构成具有大大延伸的冷却部分长度的长超导电缆线路。例如，期望能够构成具有10km或更长，进一步地是50km或更长的长距离冷却部分的超长超导电缆线路。

（3）如果在容纳管150内产生真空，则能够获得相对高的热绝缘特性。同样在这种情况下，自身形成真空空间的容纳管150不必形成冷却剂流动路径，而是冷却剂流动路径由冷却剂管130单独地形成。因此，为了引导电缆制造和安装操作，不需要使待抽真空的单元部分长度与冷却剂流动路径的单元部分长度联系。因此，能够制造长超导电缆。

另一方面，很难在容纳管150的整个长度内产生真空以提供并维持真空状态。这是由于以下原因使得难以在长管的整个长度上防止真空恶化：（1）真空泄漏；（2）由于不够干燥等导致容纳管150的内表面上吸入湿气；（3）容纳管150自身溢气；等。具体地，在真空锁定之后，当在容纳管150的一部分中发生任何不期望的情况时，该不期望的情况直接导致容纳管150的整个长度上的真空恶化。因此，极难维持真空状态。因此，在超导电力电缆线路的结构及其性能的维护方面，相对长的线路难以与其长度成比例地维持真空。根据本发明的超导电缆，与传统电缆相比，通过显著地增加冷却剂的循环量，能够通过冷却剂管130增加冷却剂的冷却容量。因此，能够确保复合芯单元的热绝缘，而不必使用真空热绝缘结构。例如，代替容纳管150内的真空热绝缘，容纳管150内的空间被填充有热绝缘材料160，该材料具有最高可能热阻，此外，热绝缘材料160形成为具有相对大的厚度。通过采用这些措施，能够获得热绝缘特性，由此复合芯单元100c所需的冷却能够被充分地维持。因此，能够消除如上所述的存在各种问题的真空热绝缘结构。

（4）当容纳管150填充热绝缘材料160时，不必为复合芯单元100c的热绝缘结构使用真空热绝缘。因此，不必考虑安装场所的抽真空操作。因此，线路能够单独地构成，以使得能够期望在较短时间周期内完成安装操作。此外，能够省略线路构成之后在线路中集中产生真空的操作，而产生真空的操作将花费相对长的时间周期。因此，能够非常容易地并且极低成本地构成超导电缆线路。此外，还能够防止在操作期间产生的事故等在较宽的范围内产生影响，从而使得容易从事故中恢复。

（5）通过在一个方向上围绕芯110的外周扭绞多个冷却剂管130，或者通过在交替方向上对冷却剂管130进行右旋扭绞和左旋扭绞，冷却剂管130的位置能够在芯110的整个长度和整个外周上平均地均匀分布。因此，芯110能够被几乎均匀地冷却，同时多个冷却剂管130内的冷却剂的状态能够被平均均匀地处理。此外，通过扭绞多根芯110以松驰地设置，芯110的冷却收缩能够在电缆的每个位置上被吸收。因此，变长的超导电缆线路能够较少可能地导致冷却收缩的积累极大增加，或者冷却收缩集中在或不均匀地分布到超导电缆线路的弯曲或鞍部上。

（6）使用内部容纳管170，并填充辅助冷却剂，从而能够更有效地冷却芯110。即使当使辅助冷却剂循环时，芯110也由冷却剂管130内的冷却剂冷却。因此，辅助冷却剂的量可以比冷却剂管130内的冷却剂的量少，并且能够比冷却剂管130内的冷却剂更慢地循环。辅助冷却剂的循环负载能够相应地减少。此外，还设有如下装置，所述装置通过设计使得辅助冷却剂的冷却特性能够增加，以便补偿当涉及冷却剂管130的设备中的一些地方发生故障时导致冷却性能的降低，用于提高整个超导电缆线路的可靠性和稳定性。

（7）能够在从冷却剂管130和芯110或内部容纳管170分离的状态下制造内芯部。因此，能够通过显著地增加批量生产、缩短生产周期和提高生产率，来显著地提高生产率，还能够显著地增加工厂中的产品单元长度。因此，通过同时降低制造成本和增加电缆的生产量，能够使构成长超导电缆线路的可能性更大地增加，

{关于具有在纵向方向上均匀的横截面形状的冷却剂管的优点的研究}

接下来，将更加详细地评述构成为直管的冷却剂管的优点，其中该直管具有允许冷却剂平滑循环的圆形横截面。假定液体通过流动路径流动时的阻力是R，入口和出口之间的液体的不同压力是P，通过流动路径流动的液体的流速是Q，流速Q由下式表达。

Q=P/R    等式1

在这种情况下，流速Q应该设定为一值，该值能够确保可防止冷却剂从液态汽化的冷却性能，以使得超导导体能够稳定地维持在超导状态，以应对在超导电缆中产生任何的热量或引入热量。

不同的压力P不能增加到固定值或更大值，该值由形成液体的流动路径的线路的压阻和泵抽液体的泵（冷却站）的性能自然地确定，

阻力R与超导电缆的冷却部分长度L成比例，并且与流动路径的横截面形状和尺寸很相关。例如，当具有圆形横截面的芯容纳在具有圆形横截面的线路内时，假定线路和芯之间的空间的横截面积是S，该横截面积S的等效外周半径是r。当使用该r和下述的L表示R时，获得下式，其中K是恒定常数，n是指数。

R=K(L/rⁿ)    等式2

另一方面，假定上述横截面积是S，等效圆半径r由下式表示。

r=(S/π)^1/2    等式3

因此，在等式1中的Q由下式表示。

Q=P/K·(L/rⁿ)=rⁿ·P/(K·L)    等式4

当L由等式4计算时，获得下式。

L=rⁿ·P/(K·Q)    等式5

在这种情况下，K是恒定值，P是实际上限值粗略确定的值，Q是最小值的数值，该值是通过移除超导电缆中产生的热量和引入的热量而将超导导体维持在超导状态所需的值。因此，rⁿ对增加冷却部分的长度L和降低冷却站的数量的贡献最大。通过增加rⁿ，能够增加冷却部分的长度L。为了增加rⁿ，仅必须增加冷却剂流动路径的横截面积。为了此目的，如在本申请的发明中，增加冷却剂管130的数量也是有用的，但是需要增加每个冷却剂管的rⁿ，以允许每个冷却剂管的长度增加。这样，在具有由平滑内壁形成的中空部且具有圆形横截面的直管的情况下（其中液体的涌动不是很明显），指数n表示为n=2，它涉及面积比。

在具有容纳在波纹管中的三个扭绞芯的传统电缆中，用作冷却剂流动路径的波纹管和三根芯之间的空间的横截面形状最初是复杂的，并且这三根芯也不均匀地分布在波纹管内。在这种情况下，n从2减小，冷却部分长度L突然变得太短以不能获得所需的流速Q。因此，发现为了增加冷却部分长度L，必需增加具有圆形横截面的直管的半径r，并且在n≈2的情况下增加rⁿ。

此外，已知地，以层流通过长管移动的液体形成管内壁上的稳定区域。考虑到这个效果，已知指数n也增加为n=2至3。具体地，当管的半径r增加时，稳定区域的效果降低。因此，液体能够非常容易地流动，以使得指数n可以大致扩展到n≈3。还是根据这点，能够发现具有圆形横截面的直管在增加冷却部分长度L方面是有效的。

基于上述研究，期望冷却站之间的距离能够大致扩展到50km至200km。这样，例如，对于1000km的电力传输线路，冷却站的数量可以是21至6。

[第二实施例：超导电缆，氮浆氮浆]

在下文中，将描述根据本实施例的超导电缆，其中氮浆用于冷却剂管130内的冷却剂。除了冷却剂管130内的冷却剂是氮浆这一点，该超导电缆的结构与第一实施例中的是相同的。接下来，将主要描述与第一实施例的不同。

氮浆（Slush nitrogen）是固态液态混合状态下的氮，其中，在稍低于氮的凝固点（大约63K）的温度下，许多微小的固态相粒子分布在液态氮中。

根据本发明的超导电缆，用作氮浆的冷却剂流动路径的冷却剂管130具有在纵向方向上几乎均匀的横截面形状，并且对于其孔隙也可以有大范围的选择。因此，即使当氮浆中的固态相粒子相对粗糙时，冷却剂的循环也不会发生问题。当试图将氮浆应用到传统的超导电缆时，为了确保冷却剂循环平滑，考虑应该使氮浆中的固态相粒子为细粒子，使其具有小于大约100μm的平均粒径，以及考虑使固态相粒子相对于整个氮浆的含量的质量%应该等于或小于大约10%。这是由于在传统的超导电缆中，冷却剂流动路径具有复杂且在纵向方向上不均匀的横截面形状，此外，冷却剂应该渗透穿过绝缘层并且到达超导导体层。另一方面，在本实施例的超导电缆中，平均粒径在几毫米等级，例如大约3mm或更小的粗粒子可用作固态相粒子。此外，即使固态相粒子相对于整个氮浆的含量设定为质量%超过10%，例如质量%设定为大约30%或以下，可期望能够避免固态相粒子的不均匀分布或保持。具体地，由于芯110不需要浸入冷却剂中，所以冷却剂也不需要渗透穿过绝缘层。

通过将氮浆用作冷却剂，能够获得以下效果。氮浆包含固态相粒子，其热容量比液态氮更大。此外，即使氮浆吸收与固态相粒子液化时熔化的潜在热对应的热量，也能够在此时间周期期间将冷却剂维持在固定温度（例如63K）。因此，由于冷却剂相对于由冷却剂吸收的固定热量，能够维持在固定温度相对长的时间周期，所以与使用液态氮的情况相比，冷却剂流动路径的单元部分长度能够限定地相对较长。此外，例如，当使用液态氮时，该液态氮在等于或高于设定为液化点的77K时会汽化，在冷藏库出口和超导电缆入口的液态氮温度假定为TT（K），用于维持超导状态的冷却剂的可允许的温度差假定为ΔT(K)，由此导出的条件是ΔT=77-TT。这样，当TT被降低到作为凝固点的63K附近的限制点时，能够将ΔT最大化。因此，通过这些效果，也能够构成具有冷却部分长度增加的长距离超导电缆线路。

包含氮浆的冷却剂的温度低于液态氮。通常，当温度变得更低时，超导线材料的可通过电流（也将被称为临界电流）会增加。因此，例如，在Bi2223基超导线材料的情况下，使用大约63K的氮浆，从而能够确保电力传输容量是使用大约77K的液态氮情况下的两倍。

[第三实施例：安装超导电缆的方法]

然后，在下文中，将参考图9和图10描述安装上述超导电缆的方法。在第一和第二实施例中描述的元件能够用于超导电缆的每个组成元件。存在这样的方法，即在一个方向上扭绞所需数量的芯110，在一个方向上扭绞被扭绞的芯110或布置在其外侧的内部容纳管170和多个冷却剂管130，这两种方法都是在工厂预先执行；在工厂预先获得复合芯单元100c，以及围绕鼓筒缠绕，然后将其传送到安装场所并照常安装。然而，根据该方法，超导电缆的生产变得复杂，将被船运的超导电缆的单元长度变短。因此，将执行在下文中描述的方法，其具有本发明的超导电缆的特性所带来的优点，其中，在安装场所执行扭绞，并且在此之后立即一前一后地直接进行复合芯单元100c的安装。

{外形}

将通过例子描述本实施例的方法，例如，其涉及在超导电缆的安装场所围绕一根芯110的外周对四个冷却剂管130进行右旋扭绞和左旋扭绞，以产生复合芯单元100c，然后将其拉入场地或拉入安装在地下中空通道中的容纳管150中的情况。更具体地，该方法包括鼓筒预备步骤、扭绞步骤、容纳管安装步骤和拉入步骤。当然，在使用诸如三根芯的多根芯的情况下，冷却剂管仅必须围绕芯组的外周围绕，该芯组是在工厂已经扭绞的多根芯的整合体。此外，在使用覆盖芯（芯组）的内部容纳管170（图1和图2等）的情况下，冷却剂管仅必须围绕容纳芯（芯组）的内部容纳管170的外侧进行扭绞。

{结构}

（鼓筒预备步骤）

鼓筒预备步骤包括预备第一鼓筒210c和第二鼓筒210p的步骤，其中，围绕该第一鼓筒缠绕单根芯110或多根芯110或内部容纳管170，和围绕该第二鼓筒缠绕冷却剂管130。由于能够通过分别单独地围绕第一鼓筒210c和第二鼓筒210p来预备芯110或内部容纳管170和冷却剂管130，所以能够分别围绕大尺寸鼓筒210c和210p缠绕长芯110或内部容纳管170和冷却剂管130。根据诸如船运服务限制或道路交通法案的条例，由于允许长件的集中安装，所以期望每个鼓筒210c和210p的尺寸设定为可运输的最大尺寸。

芯110或内部容纳管170和冷却剂管130可以生产为分别具有与鼓筒210c和210p的缠绕长度对应的长度，并且在工厂围绕它们各自的鼓筒210c和210p缠绕。然而，长件可以在工厂生产，并根据它们各自的鼓筒210c和210p切断长度，然后围绕鼓筒缠绕。通过切断长件以生产芯110或内部容纳管170和冷却剂管130，能够更有效地生产超导电缆。

鼓筒210c和210p每个都从工厂运输到安装场所，并且在安装场所设置在下辊子220上。然后，第一鼓筒210c布置在中心，一对第二鼓筒210p平行地设置在第一鼓筒210c的两侧。

（扭绞步骤）

在扭绞步骤中，芯110或内部容纳管170从第一鼓筒210c退绕；每个冷却剂管130从第二鼓筒210p退绕；以及，冷却剂管130围绕芯110的外周进行右旋扭绞和左旋扭绞，以产生复合芯单元100c。

分别从第一鼓筒210c和第二鼓筒210p退绕的芯110或内部容纳管170和冷却剂管130由多级收集旋转的引导辊子230集束，通过喇叭形引导管240，然后接着引入右旋扭绞-左旋扭绞扭绞机250和带缠绕机260。喇叭形引导管240将芯110或内部容纳管170和冷却剂管130收集在一起，并且将它们引导到右旋扭绞-左旋扭绞扭绞机250。右旋扭绞-左旋扭绞扭绞机250用于围绕芯110或内部容纳管170的外周对冷却剂管130进行右旋扭绞和左旋扭绞。这样，冷却剂管130仅必须在一个方向上重复地缠绕十分之三圈到几圈，然后在相反的方向上缠绕大致相同的圈数。因此，与上述收集机相比，能够使用尺寸相对小的右旋扭绞-左旋扭绞扭绞机250。由于复合芯单元100c以原来的状态被安装在容纳管150内且没有经受小径弯曲，所以此扭绞较圈的节距可以设定地很大，例如设定为芯110或内部容纳管170的外径的50倍至100倍大小。

右旋扭绞-左旋扭绞扭绞机250围绕芯110或内部容纳管170扭绞冷却剂管130，并且通过在前后方向上以预定的角度旋转具有多个通孔（未示出）的转动骰（未示出）或平板条和多级收集旋转引导辊子230，每个芯110或内部容纳管170和冷却剂管130插入通过通孔，以将它们组合到一起。此时，鼓筒210p侧上的冷却剂管130以与右旋扭绞-左旋扭绞扭绞机的扭绞方向相反的方向被扭绞。因此，多级引导辊子230在向后的方向上旋转以朝向鼓筒210p大大放松该扭绞，从而进行调整以防止在冷却剂管130的任何部分上发生局部过度弯曲。该多级旋转引导辊子组的级数量，滚筒之间的距离，以及鼓筒210p和右旋扭绞-左旋扭绞扭绞机250之间的长度可以确定为使得适合于右旋扭绞-左旋扭绞扭绞圈的数量和节距长度。

然后，带缠绕机260用于通过围绕芯110或内部容纳管170扭绞的冷却剂管130的外周缠绕带元件来形成捆扎带140，以防止冷却剂管130从芯110或内部容纳管170分离。通过该带缠绕机250后，形成复合芯单元100c。

当安装场所不能提供相对大的、上述的鼓筒210c和210p、收集旋转引导辊子230和右旋扭绞-左旋扭绞扭绞机250所需要的空间时，冷却剂管130仅必须简单地沿着芯110或内部容纳管170纵向布置，然后将其通过附接到带缠绕机260上的捆扎带140固定，以形成复合芯单元100c，然后将其按照原来的状态引入容纳管150。

此外，可以应用的方法是，冷却剂管130例如线性地退绕诸如500m的固定距离，并且当每次冷却剂管130退绕一固定距离时，冷却剂管130的供应位置在固定方向上移位一固定距离，以移位到邻近冷却剂管130的位置，从而相对于芯110或内部容纳管170将冷却剂管130的布置位置移位。供应位置可以通过旋转上述面板条等进行移位。当冷却剂管130的供应位置被大大移位时，多根冷却剂管130在供应位置和第二鼓筒210p之间被扭绞。因此，当冷却剂管130的供应位置的这种移位变得太大，而不能将冷却剂管130从第二鼓筒210p退绕时，仅必须切割冷却剂管130并将其再次结合到未从位于消除该移位的位置上的鼓筒210p退绕的冷却剂管130上。

在此描述的将冷却剂管130围绕芯110或内部容纳管170扭绞的各种方法能够应用在安装场所的原因是能够利用本发明的超导电缆的特性，其中冷却剂管130能够从芯110或内部容纳管170分离。

（容纳管安装步骤）

在容纳管安装步骤中，容纳管150安装在诸如地下或地下中空通道内的规定安装路径上。容纳管安装步骤可以与上述预备步骤平行地执行，或者可以在预备步骤之后执行。当执行扭绞步骤时，容纳管150仅必须布置在规定的安装路径上。在接下来的拉入步骤中使用的引导线290被插入穿过安装的容纳管150。

（拉入步骤）

在拉入步骤中，在扭绞步骤中生产的复合芯单元100c被拉入安装在地下或中空通道中的容纳管150中。上述引导线290的一端连接到在扭绞步骤中生产的复合芯单元100c的端部。通过拉动该引导线290的另一端，将复合芯单元100c拉入容纳管150中。此时，卡特彼勒供料器（caterpillar feeder）270布置在带缠绕机260的下游，用于使复合芯单元100c朝向容纳管150退绕。从地面到容纳管150的一端的开口布置合适的引导管280，用于将复合芯单元100c引导到容纳管150。

{功能和效果}

根据此安装方法，长芯110和冷却剂管130分别围绕大尺寸鼓筒210c和210p缠绕，然后接着分别从鼓筒210c和210p相继地退绕，并且组合到一起，从而能够将长超导电缆安装在中空通道内。

[第四实施例：超导电缆线路；分离的前行和返回路径]

然后，在下文中，将参考图11描述超导电缆线及其操作方法。本实施例的超导电缆线路包括在第一和第二实施例中的超导电缆。在接下来的描述中，将不解释电缆自身，而主要解释与操作方法相关的线路的结构。

{结构}

本实施例提供多种冷却站，其以规定间隔设置在超导电缆的纵向方向上。每个冷却站包括用于冷却冷却剂的至少一个冷藏库，和用于泵送冷却剂的泵。冷却站之间的距离假定为冷却剂流动路径的单元部分长度L，其中冷却剂能够通过该流动路径泵送。每个都具有单元部分长度L的多个冷却部分串联地布置在超导电缆的纵向方向上。冷却站A1、A2...(B1,B2...)每个都包括两个独立的分离站A12和A21(B11,B12,B21,B22...)。在相同的部分上，每个分离站A11、A12、A21、A22...(B12,B21,B22,B31...)将冷却剂以相反的方向供应到形成冷却剂流动路径的一对冷却剂管αg和αr(βg1,βr1,βg2,βr2)。注意，这些冷却剂管αg和αr(βg1,βr1,βg2,βr2)的对数可以是多对。换句话说，在一个分离站中，冷却剂被供应到形成前行路径或返回路径的一个冷却剂管，或供应到未示出的多个冷却剂管。在该超导电缆线路中，将以举例的方式解释如在超导电缆的横截面所示地设置四个冷却剂管的情况。在它们之间，一对冷却剂管αg和αr联接到冷却站A1和A2侧，同时另一对冷却剂管βg1和βr1联接到冷却站B1和B2侧。冷却剂管αg和αr的冷却部分与冷却剂管βg1和βr1的冷却部分的一半长度交叠，其中每个冷却剂管αg和αr连接在这些冷却站A1和A2之间，每个冷却剂管βg1和βr1连接在冷却站B1和B2之间，并且冷却剂管αg和αr的冷却站还与冷却剂管βg2和βr2的冷却部分的一半长度交叠，其中每个冷却剂管βg2和βr2连接在冷却站B2和B3之间。换句话说，冷却站B2布置在冷却站A1和A2之间的中间部分上。

{操作方法}

在具有如上所述的结构的超导电缆线路中，假定在分离站A12和A21中的至少一个上发生故障，并且冷却剂不能通过冷却剂管αg和αr循环。这样，冷却剂管αg和αr的冷却部分与冷却剂管βg1和βr1的冷却部分的一半长度交叠，还与冷却剂管βg2和βr2的冷却部分的一半长度交叠。因此，如果使用冷却站B1至B3将冷却剂供应到冷却剂管βg1、βr1、βg2和βr2，则冷却剂管αg和αr的冷却部分也能够被冷却。优选地，通过每个冷却剂管βg1、βr1、βg2和βr2流动的冷却剂降低每个冷却剂管的温度，并且根据需要增加每单元时间内的流速，从而提高冷却性能。虽然为了便于解释，图11（下述的图12）示出了线性形状（下述的图12）的冷却剂管αg和αr（βg1,βr1,βg2,βr2），但是实际上，这些冷却剂管可以围绕芯110的外周以螺旋的方式进行右旋扭绞-左旋扭绞。不仅当每个冷却剂管被右旋扭绞和左旋扭绞时，而且当每个冷却剂管几乎线性地布置时，芯110都能够在其整个外周以及整个长度上被充分地冷却。这是由于考虑了以下情况。具体地，当每个冷却剂管具有几乎线性的形状时，对于线性冷却剂管的每个规定长度，如上所述地，冷却剂管的位置被移位一固定距离以移位到邻近冷却剂管的位置。因此，当每个冷却剂管被右旋扭绞和左旋扭绞时，每个冷却剂管的位置照原来的状态在整个电缆线路上被均匀地移位，从而能够在整个复合芯单元上平均地维持均匀性。

{功能和效果}

如果超导电缆线路的长度增加，则在其整个长度上有效冷却该超导电缆线路是重要的，并且使冷却剂在线路中确定可靠地循环同时相对于芯均匀地保持冷却剂的布置也是重要的。根据本实施例的超导电缆线路，在多个冷却剂管之间，一对冷却剂管的冷却部分与另一冷却剂管的冷却部分交叠。从而，即使当该部分的冷却剂管的冷却部分不能被冷却时，另一冷却剂管的冷却部分被冷却，从而能够确保线路整个长度上的冷却。

[第五实施例：超导电缆线路；前行和返回路径系列]

然后，在下文中将参考图12描述超导电缆线路及其操作方法。该超导电缆线路也包括第一和第二实施例中的超导电缆。

{结构}

本实施例还提供多个冷却站X1、X2...，Y1、Y2...，其以规定间隔设置在超导电缆的纵向方向上。冷却站X1、X2...，Y1、Y2...分别将冷却剂供应到冷却剂管αgr、βgr1、βgr2…，每个冷却剂管形成前行和返回路径系列。由于多个前行和返回路径中的每个或单个前行和返回路径的整个长度与单元部分长度L相对应，邻接的冷却站X1和X2...(Y1,Y2...)平行地设置在L/2的距离上。然后，冷却剂管αgr的冷却部分与冷却剂管βgr1的冷却部分的一半长度交叠，还与冷却剂管βgr2的冷却部分的一半长度交叠。换句话说，冷却站X1存在于冷却站Y1和Y2之间的中间部分上，并且在线路纵向方向上的从冷却站X1到每个冷却站Y1和Y2的距离是L/4。通过在容纳管150的连接单元等上切割与芯110或内部容纳管170紧密接触或靠近的冷却剂管130而形成每个冷却剂管αgr、βgr1、βgr2...的转向点，然后，通过单独提供的U形联接管等，将前行路径的相应冷却剂管再连接到返回路径的冷却剂管130上。

{操作方法}

假定由于在上述线路中的冷却站X1中发生故障，而导致冷却剂不能供应到冷却剂管。这样，当冷却剂由冷却站Y1供应到冷却剂管βgr1并且冷却剂由冷却站Y2供应到冷却剂管βgr2时，也能够将冷却剂管αgr中的冷却部分的芯冷却。这是由于冷却剂管αgr的冷却部分与冷却剂管βgr1的冷却部分的一半长度交叠，并且还与冷却剂管βgr2的冷却部分的一半长度交叠。当然，优选地，通过冷却剂管βgr1和βgr2流动的冷却剂降低每个冷却剂管的温度，并且根据需要增加每单位时间的流速，从而提高冷却性能。此外，当设置内部容纳管等时，对于引导例如用于增加流过的辅助冷却剂的控制是更有效的。

{功能和效果}

根据本实施例的超导电缆线路，在多个冷却剂管中，一部分冷却剂管的冷却部分与另一冷却剂管的冷却部分交叠。因此，即使当这冷却剂管不能被冷却时，另一冷却剂管的冷却部分也可被冷却，从而能够确保线路的整个长度上的冷却。

[第六实施例：超导电缆线路；分离机构]

然后，在下文中将参考图13描述超导电缆的中间部分中的包括分离机构的超导电缆线路。该超导电缆线路也包括第一和第二实施例中的超导电缆。在本实施例中将主要描述分离机构300的结构。为了便于解释，减少了图13中示出的冷却剂管的数量。

{结构}

分离机构300用于将形成超导电缆的容纳管150内的空间在纵向方向上分成一个空间和另一个空间，用于将冷却剂引入每个空间的冷却剂管130以及用于在容纳管150内产生真空。当超导电缆线路的长度增加时，将冷却剂引入冷却剂管130中并在线路的整个长度上在容纳管150内产生真空是不切实际的。因此，通过将线路分成多个部分，对每个部分执行诸如将冷却剂引入冷却剂管130和在容纳管150内造真空等的操作，并且监视每个部分的操作状态，从而能够容易构成在整个长度上可靠的超导电缆线路。这种类型的分开操作通常在电缆芯110的连接单元上执行。然而，如在本发明的超导电缆中，如果冷却剂管130和芯110彼此分离并且在连接单元上的连续长度不同，则能够适当地利用分离机构300。

具体地，此分离机构300包括分隔件310，一个拉出部130L，另一个拉出部130R，和联接冷却剂管130m。分隔件310将容纳管150的内部空间在其纵向方向上分隔成一个空间和另一个空间。该分隔件310可使用圆形板，其具有用于形成在其中的芯110（内部容纳管170）的通孔。通过在一个空间内弯曲冷却剂管130的端部或者将L形分支管连接到线性冷却剂管130的端部，并且将其插入通过容纳管150，然后将其拉出到容纳管150外部，而形成一个拉出部130L。通过在另一个空间内弯曲冷却剂管130或者类似地将L形分支管连接到线性冷却剂管130的端部，并且将其插入通过容纳管150，然后将其拉出到容纳管150外部，而形成另一拉出部130R。在本实施例中，分别在拉出部130L和130R上设置阀320L和320R。这些拉出部130L和130R由联接冷却剂管130m连接。该联接冷却剂管130m是C形或U形管，其构成为使得能够附接到每个拉出部130L和130R上。当冷却剂引入冷却剂管130中时，将该联接冷却剂管130m从拉出部130L和130R移除。

为了处理容纳管150内产生真空的情况，本实施例的分离机构300设有从容纳管150外部与一个空间连通的一个排气管330L；从容纳管150外部与另一个空间连通的另一个排气管330R；和，连接排气管330L和330R的连通管330m。排气管330L和330R还分别设有阀340L和340R。连通管330m由大致C形的或U形的管形成，如联接冷却剂管130m。当在容纳管150内的每个空间中产生真空时，连通管330m从排气管330L和330R移除。

包括拉出部130L和130R和联接冷却剂管130m的冷却剂流动路径，以及包括两个排气管330L和330R和连通管330m的排气路径容纳在可打开的分开壳体350内，该分开壳体附接到容纳管的外周表面上。分开壳体350是在容纳管150的整个外周上附接的环形壳体。虽然未示出，但是容纳管150可以经常连接到该分开壳体350的附接部上，并且连接管道系统可以经常配合到容纳管150的中间部中并连接到其上。该分开壳体350的外周表面设有与壳体350的内部空间连通的短管。该短管还设有阀360。在附接分开壳体350之后，该短管和阀360用于在其中产生真空，以提高分开壳体350内的热绝缘效果。

此外，为了处理其中容纳芯110的内部容纳管170填充有辅助冷却剂或气体的情况，或者为了识别在电缆线路中发生故障的点，而设置分支管，其从内部容纳管170延伸且通过容纳管150到外部。该分支管还设有阀370。当需要时，使用阀370打开分开壳体350以检查内部容纳管170内的真空状态和冷却剂状态，然后产生真空或引入液态氮，从而允许线路恢复到其原始状态。

优选地，例如，根据超导电缆安装的位置条件，以5km至20km的间隔设置这样的分离机构300。此外，当电缆线路具有诸如弯曲部和鞍部或与另一热水管交叉的部分等不寻常的点时，还优选地将分离机构300设置在不寻常的点附近，由于电缆线路能够可靠且稳定地平滑操作。

{使用程序，以及功能和效果}

当冷却剂最初引入冷却剂管时，移除联接冷却剂管130m，每个阀320L和320R打开，冷却剂分别引入冷却剂管130。因此，每个冷却剂管的冷却剂供应状态能够被监控。当完成冷却剂向冷却剂管130的引入时，将联接冷却剂管130m附接到拉出部130L和130R上。当每个阀320L和320R都打开时，两个冷却剂管130能够构成为冷却剂流动路径系列。

同样应用到在容纳管150内产生真空的情况。连通管330m预先从两个排气管330L和330R移除。在这种状态下，在从排气管330L和330R由分隔件310分隔的每个右侧空间和左侧空间内产生真空。然后，当连通管330m附接到两个排气管330L和330R上并且阀340L和340R打开时，能够形成真空状态，其中由分隔件310分隔的右侧空间和左侧空间彼此连通。

当辅助冷却剂等供应到内部容纳管170中时，能够通过打开阀370将其供应通过分支管。在引入辅助冷却剂之后，仅必须闭合阀370。当在发生故障时辅助冷却剂循环的流速增加时，该分支管也能够连接到辅助冷却剂的冷却站上。此外，还能够有效地利用阀370来检测和识别内部容纳管内的不寻常情况。

[第七实施例：超导电缆线；电力提取单元]

然后，在下文中将参考图14解释在超导电缆的中间部分中，具体地在冷却站的安装位置上，包括电力提取单元的超导电缆线路。该超导电缆线路也包括第一和第二实施例中的超导电缆。在本实施例中，将通过参考使用内超导导体层作为直流前行路径导体（在高压侧）并且使用外超导导体作为直流返回路径导体（在低压侧）传送电力的情况，以举例的方式主要解释电力提取单元400的结构。为了便于解释，减少了图14中示出的冷却剂管的数量。

{结构}

该电力提取单元400具有用于从芯110L和110R提供电力以驱动在第四和第五实施例中示出的冷却站等的分支结构。当超导电缆线路的长度增加时，一部分超导电缆可以安装在诸如荒野或沙漠的附近没有发电设备的区域中。这样，由于难以从外部供应驱动诸如冷却站的附加设备的电力，所以通过芯传送的电力被分支和利用。更具体地，电力提取单元400包括超导内侧拉出导体410，超导外侧拉出导体440，端子盒470，一个正常导电引线420，和另一个正常导电引线450。

超导内侧拉出导体410分别由从芯110L和110R拉出的内导体层112L和112R，和连接到内导体层112L和112R上的联接超导元件410m形成。超导外侧拉出导体440由从芯110L和110R拉出的外导体层,和连接到外导体层上的联接超导元件440m形成。由电力提取单元400分隔的左侧芯110L和右侧芯110R被剥开，以露出内导体层和外导体层。两芯110L和110R的内导体通过联接超导元件410m彼此连接。两芯的外导体通过联接超导元件440m彼此连接。优选地，诸如绝缘圆柱体和绝缘体的绝缘结构形成在从芯110L和110R拉出的内（外）导体层的外周上。

端子盒470填充用于冷却这些拉出导体410和440的冷却剂。通过围绕端子盒470布置冷却剂管130，能够使用冷却剂管130内的冷却剂冷却该端子盒470内的冷却剂。当然，可以为端子盒470内的冷却剂，设置小型冷却站（未示出）。

一个正常导电的引线420连接到形成超导内侧拉出导体410的联接超导元件410m以形成电路，使其从端子盒470朝向室温侧延伸。另一个正常导电的引线450连接到超导外侧拉出导体440以形成电路，使其从端子盒470朝向室温侧延伸。在每个正常导电的引线420和450的外周上，设置诸如绝缘圆柱体和绝缘体的绝缘结构430和460。虽然使用从每个正常导电的引线420和450提取的电力来驱动冷却站的元件，例如冷藏库或泵，但是电力可以连接到冷却站的电池，并且用于根据需要一直保持对电池充电。

这些超导内侧拉出导体410、超导外侧拉出导体440、端子盒470、每个正常导电引线420和450的一部分容纳在拉出盒480内。拉出盒480是设置在容纳管150外周上的容器形元件。拉出盒480的内部空间与容纳管150连通，其中产生真空或者根据需要填充热绝缘材料。图14中未示出在拉出盒480中产生真空所需的阀等。

另一方面，冷却剂管130沿着每个芯110L和110R延伸，通过拉出盒480，并且从容纳管150内拉出到其外部。这些冷却剂管130也连接到冷却站。

{功能和效果}

本发明的线路是超导电缆线路，其中每个内导体和外导体的电阻基本上是零。因此，即使电力在线路的中间部分被分支或提取，也没有对电力传送到的接收端上的电压造成一点影响。为了利用此特性，通过在线路中间部中设置电力提取单元，能够从作为电力传输线的芯110L和110R提取用于冷却站的电力，在冷却站的驱动帮助下电力能够通过该电力传输线传送。因此，不必从电厂等单独地传送用于冷却站的电力，或者不必布置诸如利用可再生的能量的太阳能电池和风力发电机的发电装置，以为每个冷却站供电而设置在冷却站附近。由于电力从芯110L和110R分支，所以冷却站能够被稳定地驱动，而不会由于天气等对发电输出产生影响，如在使用可再生能源的发电装置的情况下。因此，在显著提高长距离超导电缆线路的可靠性方面是特别有效的。在构成超导电缆线路之后，作为激发所需的冷却站的电力供应，可以仅在需要时使用临时提供的电源或应急电源。

驱动冷却站所需的电力通常仅是通过超导电缆传送的电力的大约0.01%至0.1%。因此，在通过超导电缆线路传输电力期间，由上述电力分支导致的电力损失被抵制地非常小。

[第八实施例：超导电缆线路；冷却调整热绝缘材料（平面安装）]

然后，在下文中将参考图15描述在超导电缆的中间部分中包括冷却调整热绝缘材料的超导电缆线路。该超导电缆线路也包括第一和第二实施例中的超导电缆，并且冷却站和每个冷却剂管之间的关系与第四实施例中的相同。

{结构}

该线路包括连接在分离站A12和A21之间的冷却剂管αg和类似地连接在分离站A12和A21之间的冷却剂管αr，分离站A12和A21布置在高度几乎没有差别的位置上。冷却剂管αg用作冷却剂的前行路径管，而冷却剂管αr用作冷却剂的返回路径管。

在与冷却剂引导侧上的冷却剂管αg的一半长度，即冷却站A12侧的一半长度，对应的部分上，以及在与冷却剂引导侧上的冷却剂管αr的一半长度，即冷却站A21侧的一半长度，对应的部分上，提供冷却调整热绝缘材料500g和500r。能够在公知的热绝缘材料围绕每个冷却剂管的外周缠绕的状态下使用这些热绝缘材料500g和500r。虽然图15示出冷却调整热绝缘材料500g和500r，其中每个都具有在每个冷却剂管的纵向方向上均匀的厚度，可以使用具有从冷却剂引入侧朝向返回侧减小的厚度的锥形热绝缘材料。

{功能和效果}

根据该线路，当在线路构成之后在最初冷却时以及在停止一些线路之后再次冷却时将冷却剂引入冷却剂管的时候，超导电缆能够在其整个长度上几乎均匀地冷却。超导电缆离冷却剂引入的一侧越近，越能够被更快地冷却，并且离冷却剂返回的一侧越近，越能够被更慢地冷却。因此，通过在与冷却剂引入侧对应的位置上，提供冷却调整热绝缘材料500g和500r，能够缓和冷却剂引入侧的冷却，并且引入侧及与其相反的一侧的冷却程度可变得一致。当使用具有从冷却剂引入侧朝向返回侧减少厚度的锥形热绝缘材料时，热绝缘材料形成为越接近引入侧其厚度越增加，在引入侧冷却更早地开始；并且越接近返回侧其厚度越减小，在返回侧冷却更延迟地开始。这允许芯在其整个长度上能够被更均匀地冷却。此外，如在单根芯电缆等情况下，当更可能发生由于冷却而导致的芯的收缩积聚时，电缆线路的两端表现出的收缩量能够通过利用冷却调整热绝缘材料而变得相等。

[第九实施例：超导电缆线路；冷却调整热绝缘材料（倾斜安装）]

然后，在下文中将参考图16描述在超导电缆的中间部分中包括冷却调整热绝缘材料的超导电缆线路。该超导电缆线路也包括第一和第二实施例中的超导电缆，并且冷却站和每个冷却剂管之间的关系与第四实施例中的相同。注意，冷却站安装在高度不同的位置上，并且它们之间的冷却部分是倾斜的。然后，将描述与第八实施例不同的地方。

{结构}

在本实施例中，冷却站A12安装在相对较低的位置上，而冷却站A21安装在相对较高的位置上，其中，连接在它们之间的冷却剂管αg和αr以θ的倾斜角度布置。冷却剂管αg用作冷却剂的前行路径管，冷却剂管αr用作冷却剂的返回路径管。

在冷却剂引导侧在该冷却剂管αg中，以及在冷却剂返回侧在冷却剂管αr中，即在冷却站A12侧的冷却剂管αg和αr的一半长度的部分上，分别设置冷却调整热绝缘材料500g和500r。这些热绝缘材料500g和500r每个都可以具有在纵向方向上均匀的厚度，但是可以是锥形的热绝缘材料，该材料越接近冷却可容易进行的较低位置侧其厚度越是减小。

{功能和效果}

根据上述线路，即使在超导电缆的安装路径在高度上有所不同的情况下，即在一个冷却站安装在相对较低的位置上而另一冷却站安装在相对较高的位置上的情况下，当冷却剂引入冷却剂管αg和αr时，超导电缆能够被冷却，同时由超导电缆冷却产生的收缩应力在其整个长度上几乎都是均匀的。在两个冷却站的安装位置在高度上有所不同的情况下，当冷却剂引入连接在这些冷却站之间的冷却剂管中时，由重力产生的应力趋于增加到在较低位置上的电缆上，并且出现在其上。因此，电缆芯能够容易朝向上述相对较低的位置移动。当超导电缆被反复冷却，然后返回到室温时，电缆芯将进一步地朝向上述相对较低的位置向下滑动。然后，电缆芯最终可能被损坏。另一方面，当在上述相对较低的位置侧，冷却调整热绝缘材料500g和500r分别设置在冷却剂管αg和αr中时，能够抑制由于超导电缆的冷却而导致应力集中在该相对较低的位置上，从而能够防止电缆芯从相对较低的位置朝向相对较高的位置滑动。

[第十实施例：超导电缆线路；冷却程度的监控]

然后，在下文中将参考图17解释关于超导电缆的，能够确认在超导电缆的安装初始阶段，超导导体层是否能够在超导电缆线路的整个长度上被充分地冷却，等情况。

当由冷却剂充分进行冷却且超导导体层在其整个长度上被冷却到液态氮温度（77K）或更低温度时，能够执行超导电缆的操作。另一方面，如果整个线路的至少一部分不能被充分冷却，则不仅执行该操作，而且强送电可能在未充分冷却的部分上消弱超导状态，从而导致所谓的熄火事件（quench accident）发生，在熄火事件中表现出有限的电阻，结果电缆可能被大大损坏。因此，在初始冷却、再冷却等时刻以及在长超导电缆线路安装之后立即确定整个超导电缆线路是否被冷却到所需的冷却温度是非常重要的。具体地，与芯浸入冷却剂中的现有超导电缆的情况相比，在本发明的超导电缆中，获得充分冷却所需的时间周期相对较长。因此，用于充分确定整个长度上的冷却的技术是重要的。

[结构]

该超导电缆线路设置在具有端子连接单元1100E和1200E的两端上，两端由上述的本发明的超导电缆1000连接。在这种情况下，还示出了在它们之间的中间部分上将超导电缆1000彼此连接的中间连接单元1000C。这样的超导电缆线路包括将在下面详细描述的信号传送装置1300，信号接收装置1310和冷却确定装置1320。

信号传送装置1300产生从一个端子连接单元1100E（在本实施例中的图中的左侧）输入到超导电缆1000的芯（超导导体层）上的电信号。例如，从直流到音频的任何频率的电信号发生器可以用作信号传送装置1300。在图17中，电信号由轮廓箭头指示。

信号接收装置1310（在本实施例的图中的右侧）由另一端子连接单元1200E连接到超导电缆1000的芯（超导导体层），并且接收通过超导电缆1000传输的上述电信号作为输出信号。

另一方面，冷却确定装置1320基于由信号接收装置1310接收的输出信号的等级确定芯的超导导体层是否已经在线路的整个长度上到达将超导导体层带入超导状态的温度。下面，将描述具体的确定方法。计算机能够适当地用于该冷却确定装置1320，例如，其能够布置在信号传送装置1300或信号接收装置1310附近，或者布置在与装置1300和1310有一距离的位置上。当冷却确定装置1320安装在离信号传送装置1300或信号接收装置1310有一距离的位置上时，用于确定所需的数据仅必须无线或有线地输出到冷却确定装置1320。

[功能和效果]

通常，假定电力电缆的导体电阻是R，电容是C（在此给出的解释是为了方便，由其取代总电阻R和总电容C，而不使用分布常数），则通过电力电缆的电信号的传播状态用τ(tau)=CR表达，τ是所谓的“时间常数”。当该τ增加时，在通过电力电缆的电信号的传播发生延迟。然后，输出波形被干扰，同时消弱了其自身的传播输出。然而，当超导电缆线路在其整个长度上被充分冷却直到带入超导状态时，R成零。因此，当从线路的一端输入电信号时，该信号即时到达另一端而没有传播延迟。此外，在另一端没有传播输出衰减和波型干扰地接收该电信号接收。因此，至少在冷却芯的过程中的后半部，电信号由信号传送装置1300从超导电缆线路的一端侧持续地输入，并且输出信号由安装在另一端的信号接收装置1310持续地监控。因此，当冷却确定装置1320确定接收电信号而没有任何波形干扰和没有任何延迟的时刻时，能够确定整个超导电缆线路已经被冷却到在时间点的超导状态的等级。

如上所述，在超导电缆具有内部容纳管，其中辅助冷却剂通过该内部容纳管流动的情况下，测量从该芯内的内部容纳管流出的冷却剂的温度，从而能够容易地确定上述冷却程度是否合适。然而，在使用不同类型超导电缆线路的情况下，难以确定是否在线路的整个长度上执行适当的冷却。另一方面，在本发明的线路的情况下，甚至通过不具有内部容纳管的超导电缆也能够精确地确定芯的冷却程度。

另一方面，在短超导电缆线的情况下，通过使用光纤分布型温度传感器（DTS），用作传感器的光纤能够布置为沿着电缆芯延伸，并且能够直接测量且确定电缆芯的整个长度上分布的温度。然而，由于长超导电缆线路对可使用的光纤的长度加以限制，所以难以通过使用DTS确定冷却程度。另一方面，根据本实施例的线路，能够精确地确定长线路的整个长度上的芯的冷却程度，而不必使用诸如光纤的传感器。

[第十一实施例：监控超导电缆的冷却程度]

然后，将参考图18解释第十一实施例的超导电缆线路，其中，能够识别超导电缆线路的中间部分发生冷却故障（故障点）的位置。在本实施例中，主要描述与第十实施例不同的地方，而不描述一致的点。

[结构]

除了第十实施例的结构，该超导电缆线路包括反射信号装置1400和故障点识别装置1410。在此描述中，在超导电缆中间部分，超导导体层的冷却局部不足的部分假定为故障点E。

在超导电缆线路的一个端部上，反射信号装置1400在故障点E接收电信号的反射信号。该电信号是从信号传送装置输入到超导导体层的信号，如在第十实施例中。在图18中，反射信号由黑箭头指示。

故障点识别装置1410基于上述电信号和反射信号的传送速率以及基于从由信号传送装置1300输入电信号的时刻直到由反射信号接收装置1400接收反射信号的时刻的时间周期，计算故障点E的位置。计算机也能够适合用于该故障点识别装置1410，其安装在与第十实施例中相同的位置上。在图18中，在超导电缆线路的一端侧（图18中的左侧）上，故障点识别装置1410设置在端子连接单元1100E附近。

[功能和效果]

在上述超导电缆线路中，如果在超导电缆1000的中间部分中存在故障点E，则从电信号传送装置1300输出的电信号具体地在故障点E被反射，并且返回到与电信号输出端对应的超导电缆一端侧。这是由于在故障点E的电阻局部地增加，在该点发生阻抗错配。

另一方面，电信号和反射信号是已知的。因此，如果能够发现从由信号传送装置输入电信号的时刻直到由反射信号接收装置接收反射信号的时刻的时间周期，则能够计算并由故障点识别装置1410获得故障点E的位置。

[第十二实施例：超导电缆：多个芯组]

然后，在下文中将参考图19描述根据第一实施例的超导电缆的变形。本实施例的超导电缆与第一实施例的不同之处在于在内部容纳管中容纳多个芯单元。其他结构与第一实施例中的相同。在接下来的描述中将主要解释不同的地方。

{结构}

本实施例的超导电缆在内部容纳管170中容纳多个通道芯110。具体地，当三根扭绞芯110限定为芯单元110u时，每个芯单元110u设定为具有一个通道的传送路径。在图19中，两组芯单元110u布置在内部容纳管170内。芯单元110u的数量当然可以是三组或更多。一个通道不构成为芯单元110u的形式，但是单个芯110限定为一个通道，并且多根芯110容纳在内部容纳管170内，从而也能够形成具有多个通道的传送路径。

在本实施例的超导电缆中，内部容纳管170和捆扎带140（见图1和图2）不是必不可少的，而是仅根据需要设置。此外，形成每个通道的芯110或芯单元110u由合适的分隔件（未示出）彼此绝缘或由合适的间隔件（未示出）相对于彼此定位在内部容纳管170内，从而能够维持为彼此不接触。在容纳管150和复合芯单元100c之间的空间可以维持在真空下，或者可以填充热绝缘材料（未示出），通过组合芯110和冷却剂管130而获得复合芯单元100c。

{功能和效果}

根据本实施例的超导电缆，具有多个通道的传送路径能够布置在一个容纳管150内。因此，能够构成高可靠性的超导电缆线路，同时减小超导电缆安装的空间。

当在撒哈拉太阳能孵化项目等中构成超长距离（例如100km至1000km或更长）超导电缆线路时，传输容量极大地增加，此外，考虑电力传输的可靠性而安装多个通道。优选地，在这种情况下，电缆的安装空间在面积上相对较小。具体地，当多个通道平行地安装时，不仅电缆自身的安装空间增加，而且每个通道需要诸如冷却剂的冷藏库、泵和桶等必需的装置，因此大大增加了安装空间。

因此，通过将多根（通道）芯110（芯单元110u）布置在一个容纳管150内，能够允许进行超大容量电力传输或容易通过多个通道执行电力传输。因此，即使当一些通道被阻断时，也可由另一通道确保电力传输。此外，可以在安装开始时使用一些芯110执行电力传输，也可以事后利用至少一部分剩余的芯110，从而允许容量增加。具体地，在本实施例的结构中，能够集中冷却多根芯110（芯单元110u），并且能够共享用于冷却多根多通道芯（芯单元110u）的冷藏库或泵。

[第十三实施例：超导电缆：多个复合芯单元]

然后，在下文中将参考图20描述根据第一实施例的超导电缆的变形。本实施例的超导电缆与第一实施例的不同之处在于在一个容纳管中容纳多个复合芯单元。其他结构与第一实施例中的相同。在接下来的描述中将主要解释不同的地方。

{结构}

在本实施例中，在一个容纳管150中容纳三组复合芯单元100c。因此，当通过一个复合芯单元100c传送三相交流时，三相交流电流能够通过三个通道中的每个通道进行传送。当然，复合芯单元100c的数量不必限定为三个，也可以是两个或可以是四个或更多个。

每个复合芯单元100c布置为使其位于正三角形的顶点上。由于这种布置，能够均匀地冷却形成任何复合芯单元100c的芯。每个复合芯单元100c当然可以以不同的方式进行布置。当容纳管150内产生真空时，每个复合芯单元100c由在容纳管150的内表面和每个复合芯单元100c之间的合适距离上，在容纳管的纵向方向上插入的间隔件（未示出）保持。此外，当容纳管150填充热绝缘材料（未示出）时，每个复合芯单元100c由该热绝缘材料保持。

{功能和效果}

此外，在本实施例的超导电缆中，具有多个通道的传送路径可布置在一个容纳管150内，如在第十二实施例中。因此，能够构成高可靠性的超导电缆线路，同时降低安装超导电缆的空间。此外，由于在一个容纳管150中设置多个复合芯单元100c，所以能够以节约空间的方式执行安装。此外，芯110或形成复合芯单元100c的芯组能够在每个复合芯单元100c的单元中被冷却。因此，即使在任何芯（芯组）的冷却站中发生缺陷，也不会在其他芯（芯组）的冷却上发生麻烦。当然，在一些复合芯单元100c或所有复合芯单元100c中，冷却站的数量可以通过共享冷却站而减少。

[第十四实施例：超导电缆：附加冷却剂管]

然后，在下文中将参考图21描述根据第一实施例的超导电缆的变形。本实施例的超导电缆与第一实施例的相同之处在于，一个复合芯单元被设置在一个容纳管中，而不同之处在于，围绕该复合芯单元还设置多个附加冷却剂管。其他结构与第一实施例中的相同。在接下来的描述中将主要解释不同的地方。

{结构}

在图21中示出的超导电缆在容纳管150的中心包括一个复合芯单元100c，并且四个冷却剂管单元130u设置为围绕该一个复合芯单元100c。通过平行地布置多个冷却剂管130或通过扭绞这些冷却剂管130而构成每个冷却剂管单元130u。在本实施例中，三个冷却剂管130平行地设置以形成冷却剂管单元130u，并且每个冷却剂管单元130u设置在容纳管150内以位于正方形的顶点。

另一方面，在图22中示出的超导电缆具有这样的结构，其中，在图21中示出的每个冷却剂管单元130u由一个附加冷却剂管130a代替。注意，在图22中围绕复合芯单元100c的附加冷却剂管130a具有比图21中形成冷却剂管单元130u的每个冷却剂管的大的直径。

{功能和效果}

在超长距离的超导电缆中，即使当冷却站彼此以增加的间隔设置时，也应该能够充分地冷却芯110。通过将多个冷却剂管单元130u或附加冷却剂管130a（在下文中将简单地称为冷却剂管单元等）布置在一个容纳管150内，能够将芯110充分地冷却，而不增加安装电缆的空间。具体地，即使在容纳管150内不产生真空（即填充热绝缘材料）的情况下，也能够充分地冷却芯110。即使当任何冷却剂管单元等发生缺陷时，也能够使用其他冷却剂管单元等冷却芯110。

此外，通过改变每个冷却剂管单元等中的冷却剂的温度和流速，或者通过改变冷却剂管单元等的数量，能够容易地调整芯110的冷却度，并且也能够调整电力传输容量，其中冷却剂通过冷却剂管单元循环。

[第十五实施例：超导电缆：围绕在复合芯单元的整个外周上的冷却剂管]

然后，在下文中将参考图23描述根据第一实施例的超导电缆的变形。虽然本实施例的超导电缆与第一实施例的相同之处在于一个复合芯单元设置在一个容纳管内，但是，复合芯单元构成为使得内部容纳管的整个外周由冷却剂管围绕且布置在局部热绝缘层上。其他结构与第一实施例中的相同。在接下来的描述中将主要解释不同的地方。

{结构}

在本实施例的超导电缆中，具有弧形横截面的局部热绝缘层162布置在容纳管150的下部。该局部热绝缘层162具有占用容纳管150的一部内部空间分的横截面区域，并且在其上设置复合芯单元100c，从而允许该复合芯单元100c与容纳管150几乎同轴地布置。

容纳管150内的除了复合芯单元100c和局部热绝缘层162以外的空间可以成真空，或者可以填充适当的填充物以形成填充的热绝缘部，如图7和图8所示。

另一方面，在外周方向的整个区域上，在与复合芯单元100c中的内部容纳管170的外周上，多个冷却剂管130布置为其间几乎没有间隙。在本实施例中，总共使用八个冷却剂管130。当然，冷却剂管130的数量没有具体限制，但是冷却剂管130的数量可以是使得冷却剂管130能够几乎没有间隙地围绕内部容纳管170或芯110（芯组）的外周的数量。

优选地，适当的衬垫件180布置在内部容纳管170和每个冷却剂管130之间。衬垫件180能够抑制内部容纳管170和冷却剂管130之间的接触导致的损坏，并且还可提高它们之间的热传导，从而芯110能够被更加有效地冷却。各种塑料材料、布料、纤维等能够用于衬垫件180。

{功能和效果}

与第一实施例相比，根据本结构，通过由冷却剂管130几乎无间隙地覆盖布置在内部容纳管170内的芯的整个外周，能够更加有效地冷却芯。具体地，当填充的热绝缘部形成在容纳管150内时，芯110能够被充分地冷却，而不必在容纳管150内产生真空并且不必使用真空绝缘层。此外，多个一组的冷却剂管130，例如两个一组的冷却剂管，由头箍弄到一起，并连接到冷却站，从而消除向每个冷却剂管连接冷却站的需求。因此，能够减少冷却站的数量。与此对比地，当单独冷却冷却剂管130时，即使在任何一个冷却剂管130的冷却站中发生故障，也能够使用其他的冷却剂管130来冷却芯110。此外，部分冷却剂管130和剩余的冷却剂管130，例如邻近的冷却剂管，分别形成为冷却剂前行路径和冷却剂返回路径，从而能够减小冷却剂管130的冷却剂引入侧和冷却剂释放侧之间对芯110的冷却程度的不同。

[第十六实施例：超导电缆：冷却剂管的捆扎结构A]

然后，在下文中将参考图24描述根据第一实施例的超导电缆的变形。此超导电缆与根据第一实施例的超导电缆的不同之处在于以下几点，除了以下几点以外的与其相同。

（1）冷却剂管的数量多于第一实施例（例如，六个）。

（2）多个冷却剂管围绕芯的外周被右旋扭绞和左旋扭绞。

（3）由捆扎带捆扎冷却剂管的结构与第一实施例中的不同。

对根据本实施例的超导电缆的结构，在下文中将主要描述捆扎带的捆扎结构，多个被右旋扭绞和左旋扭绞扭绞的冷却剂管可容易地由该捆扎带保持。该捆扎带可以是绳索形状的，但是由于带形状容易插入到芯和冷却剂管之间以及各冷却剂管之间，因此优选地是带形状。此外，未示出容纳管150（图1和图2）。上述特征也与下述的第十七和第十八实施例中的相同。

{结构}

被右旋扭绞和左旋扭绞的冷却剂管130包括右旋扭绞部，在该部处冷却剂管130在一个方向上围绕芯110的外周扭绞；左旋扭绞部，在该部处冷却剂管130在与其相反的方向上扭绞；以及反向部，其位于右旋扭绞部和左旋扭绞部之间，并且在该部处冷却剂管130的扭绞方向反向。图24是示出通过围绕芯110（如果设置该内部容纳管170，则围绕内部容纳管170）扭绞冷却剂管130而获得的复合芯单元100c的图。图24还示出在凹入反向部134中的冷却剂管130的一部分，在该反向部中冷却剂管130以凹入的形状弯曲，其中，在图中凹入反向部134的右侧部和左侧部分别对应于右旋扭绞部和左旋扭绞部。

在这样的冷却剂管130中，扭绞方向在中间重复地反向，以使得扭绞能够容易解开。因此，可以仅通过围绕复合芯单元100c的外周设置环形捆扎带140（140A和140B）或者通过围绕单元100c以螺旋的方式缠绕捆扎带140，来防止处于扭绞状态的冷却剂管130的移位，其中该复合芯单元具有冷却剂管130，所述冷却剂管130围绕芯110扭绞以在单元100c的纵向方向上按规定间隔延伸。

在本实施例中，为了处理冷却剂管130的上述移位，如在图24的左侧所示，捆扎带140将多个冷却剂管130捆扎在一起，以提供这样的一个部分，其从一个冷却剂管C1的外周的下侧开始，在另一个冷却剂管C2的外周的上侧之上通过，然后到达又一个冷却剂管C3的外周的下侧。更具体地，捆扎带140以波纹的形式布置在芯110的外周上，以在冷却剂管130的外周的上侧（在与芯110相反的一侧）和邻近冷却剂管130的外周的下侧（在芯110的一侧）上交替地延伸。布置在芯110外周上的捆扎带140可以以环形的形状或以螺旋的形状延伸。当该捆扎带140布置为沿着冷却剂管130的外周的上侧和下侧曲折时，如上所述地，捆扎带140可以布置为在芯110的外周方向上一个接一个交替地曲折通过邻近的冷却剂管130；也可以布置为交替地曲折通过每组多个在相同方向上延伸的冷却剂管；或者可以布置为交替地曲折通过每组任意不等数量的在相同方向上延伸的冷却剂管130。

根据本实施例的捆扎结构，在多个冷却剂管130中，仅其外周上侧放置有捆扎带140的冷却剂管130被捆扎在芯110侧。例如，在图24中示出的捆扎结构中，在三个冷却剂管130中，仅位于平行方向上的中间位置上的冷却剂管C2由捆扎带140A捆扎在芯110侧。因此，优选地，不由捆扎带140A捆扎在芯110侧冷却剂管C1和C3由另一捆扎带140B捆扎在芯110侧，其中该捆扎带140B从冷却剂管C1和C3的外周的上侧开始。另一捆扎带140B也仅必须围绕多个冷却剂管130缠绕，如上述的捆扎带140A。当围绕芯110的外周扭绞的冷却剂管130的数量是偶数时，本实施例的捆扎结构是合适的。这是由于当所有这些冷却剂管由偶数捆扎带140捆扎在芯110上时，能够围绕芯110使用由一个捆扎带140捆扎的相等数量的冷却剂管130。

{功能和效果}

根据本实施例的捆扎结构，对于平行布置在芯110外周上的多个冷却剂管130，捆扎带140布置为编织在多个邻近冷却剂管130之间。因此，即使冷却剂管130被右旋扭绞和左旋扭绞，也能够维持扭绞状态。因此，能够维持冷却剂管130相对于芯110的布置状态，以使得能够更加可靠地冷却芯100。

[第十七实施例17：超导电缆：冷却剂管的捆扎结构B]

然后，在下文中将参考图24描述根据第一实施例的超导电缆的变形。本实施例还涉及具有围绕芯外周被右旋扭绞和左旋扭绞的多个冷却剂管的超导电缆，其中，这些冷却剂管由捆扎带捆扎以防止扭绞状态解开。在接下来的描述中，将主要解释与第十六实施例的不同之处。

{结构}

在本实施例中，如图24中右侧所示，使用两种类型的包括主捆扎带140M和副捆扎带140S的捆扎带140。主捆扎带140M沿着管的外周将多个冷却剂管130共同地捆扎在一起。换句话说，主捆扎带140M沿着复合芯单元的外周捆扎复合芯单元100c。更具体地，主捆扎带140M以环形的方式布置在复合芯单元100c的外周上，或者以螺旋的方式布置在复合芯单元100c的外周上。另一方面，使用副捆扎带140S来维持一些冷却剂管130相对于主捆扎带140M的位置。更具体地，副捆扎带140S具有这样的部分，其从冷却剂管C1的外周的下侧开始，在主捆扎带140M的在邻近的冷却剂管C1和冷却剂管C2之间延伸的外周的上侧之上延伸，然后到达冷却剂管C2的外周的下侧。如从该捆扎结构的另一个透视图所示，如果将平行布置在芯110外周上的三个冷却剂管C1、C2、C3中的位于中间部分的一个冷却剂管假定为C2，则副捆扎部140S布置为持续地延伸跨过下列三个部分。

（1）主捆扎带140M的位于第一桥部1141M的外周的上侧（在与芯110相反的一侧）的部分，该第一桥部1141M在彼此邻近的冷却剂管C1和C2之间延伸；

（2）在冷却剂管C2的外周的下侧（芯110侧）的部分；以及

（3）主捆扎带140M的位于第二桥部142M的外周的上侧（在与芯110相反的一侧）的部分，该第二桥部142M在彼此邻近的冷却剂管C2和C3之间延伸。

跨过第一桥部141M的外周延伸的副捆扎带140S被进一步拉入到冷却剂管C1的外周的下侧（在芯110侧）。跨过第二桥部142M的外周延伸的副捆扎带140S被进一步拉入到冷却剂管C3的外周的下侧（在芯110侧）。因此，能够重复地提供捆扎结构，其中副捆扎带140S依次通过与上述（1）至（3）所述类似的三个部分延伸。因此，该捆扎结构能够设置在每个冷却剂管130上。

{功能和效果}

根据本实施例的捆扎结构，平行布置在芯110外周上的多个冷却剂管130由主捆扎带140M跨过它们的外周集中地捆扎在一起，然后，每个冷却剂管130由副捆扎带140S相对于主捆扎带140M捆扎。因此，维持冷却剂管130相对于主捆扎带140M的纵向方向的位置。因此，即使冷却剂管130被右旋扭绞和左旋扭绞时，能够维持冷却剂管相对于芯110的布置状态，使得芯110能够被更可靠地冷却。

[第十八实施例：超导电缆：冷却剂管的捆扎结构C]

然后，在下文中将参考图25描述根据第一实施例的超导电缆的变形。本实施例还涉及具有围绕芯外周被右旋扭绞和左旋扭绞的多个冷却剂管的超导电缆，其中，这些冷却剂管由捆扎带捆扎以防止扭绞状态解开。在接下来的描述中，将主要解释与第十六实施例的不同之处。

{结构}

在本实施例中，如从复合芯单元100c的横向侧看到的，其中多个冷却剂管130围绕芯110（如果有内部容纳管170，则围绕内部容纳管）的外周被右旋扭绞和左旋扭绞，冷却剂管130的扭绞方向为反向的反向部分包括凸起反向部132和凹入反向部134，在凸起反向部132中冷却剂管130以凸起的形状弯曲；凹入反向部134与该凸起反向部132邻近并且在该凹入反向部134中冷却剂管130以凹入的形状弯曲。对于这样的冷却剂管130，捆扎带140将凸起反向部132和凹入反向部134捆扎在一起，使得所述凸起反向部132和所述凹入反向部134在所述芯110的外周上以彼此相反的方向扭绞、且各反向部朝向所述冷却剂管130的弯曲方向的外侧扭绞

图25示出如在侧视图中所示的上述复合芯单元100c的一部分。该单元包括从左侧顺序地形成的左凹入反向部134L，凸起反向部132，和右凹入反向部134R。在下文中，将从左侧顺序地描述捆扎带140的布置结构。首先，使在各冷却剂管130之间围绕芯110外周缠绕的捆扎带140在芯的靠近观图者的一侧上延伸，然后在左凹入反向部134L中将其放在冷却剂管130的弯曲的内侧上，然后将其朝向冷却剂管130外周的上侧（与芯110相反的一侧）拉出。然后，使捆扎带140沿着形成在左凹入反向部134L和凸起反向部132之间的右旋扭绞部136外周的上侧延伸，并且从靠近观图者的一侧朝向远离观图者的一侧缠绕。然后，在与右旋扭绞部136的凸起反向部132的边界附近，将捆扎带140穿过邻近冷却剂管130之间的间隙插入冷却剂管130和芯110之间，并且朝向靠近观图者的一侧围绕芯110缠绕。然后，在凸起反向部132中将捆扎带140放在冷却剂管130的弯曲的一侧，并且朝向形成凸起反向部132的冷却剂管130的外周的上侧拉出。然后，在凸起反向部132和左旋扭绞部138之间的边界附近，捆扎带140穿过邻近冷却剂管130之间的间隙插入冷却剂管130和芯110之间，并且朝向远离观图者的一侧围绕芯110缠绕。然后，在左旋扭绞部138中和在芯110的靠近观图者的一侧上，使捆扎带140在芯110和冷却剂管130之间延伸，然后，在右凹入反向部134R中将其放在冷却剂管130的弯曲的内侧，然后在右凹入反向部134R中朝向冷却剂管130的外周的上侧拉出捆扎带140。

当以这样的方式由捆扎带140将冷却剂管130捆扎在一起时，左凹入反向部134L将朝向冷却剂管130弯曲的外侧（在图中是向下）扭绞；凸起反向部132将朝向冷却剂管130的弯曲的外侧（在图中是向上）扭绞；并且右凹入反向部134R将朝向冷却剂管130弯曲的外侧（在图中是向下）扭绞。因此，使右旋扭绞部136的扭绞在左凹入反向部134L和凸起反向部132之间变紧，并且使左旋扭绞部138的扭绞在凸起反向部132和右凹入反向部134R之间变紧。通过在复合芯单元100c的纵向方向上依次地重复与捆扎带140类似的布置，能够在单元100c的整个长度上将冷却剂管130缠绕在一起。

例如，在每个反向部132和134中，由一个捆扎带140朝向冷却剂管130弯曲的外侧扭绞的冷却剂管130的数量等于或小于围绕芯110的外周扭绞的所有冷却剂管的数量的一半。这是由于所有的冷却剂管130能够容易地在其扭绞变紧的方向上缠绕。

{功能和效果}

根据本实施例的捆扎结构，捆扎带140相对于多个冷却剂管130而布置，其中该冷却剂管围绕芯110的外周被右旋扭绞和左旋扭绞，以使得凸起反向部132和凹入反向部134在彼此相反的方向以及芯的外周方向和在每个右旋扭绞部136和左旋扭绞部138中的冷却剂管130的扭绞变紧的方向上扭绞。因此，能够维持冷却剂管130的扭绞状态。因此，能够维持冷却剂管130相对于芯110的布置，以使得能够更可靠地冷却芯110。

[第十九实施例：超导电缆：挤压缠绕]

然后，在下文中将解释具有右旋扭绞-左旋扭绞（例如第十六至十八实施例）的冷却剂管的超导电缆，挤压缠绕进一步施加到该冷却剂管上。本实施例在基本结构上也与第一实施例一致。

具体地，当冷却剂管被右旋扭绞和左旋扭绞时，使用捆扎带来维持扭绞状态是有效的。然而，即使维持右旋扭绞和左旋扭绞，具体地在第十六至十八实施例（图24）的情况下，冷却剂管也可从芯分离，或者冷却剂管的包络圆从设计的圆直径和所需的形状移位。此外，捆扎带可以被破坏。因此，通过引入挤压缠绕以将冷却剂管从捆扎带的外侧朝向芯挤压，使得冷却剂管和芯接近或者彼此接触。此外，即使当捆扎带被破坏时，捆扎带也可以布置为使得多个冷却剂管的包络圆可以维持在设计的圆直径和设计的形状。

作为挤压缠绕的具体例子，带构件可以以螺旋的方式缠绕以集中地捆扎多个冷却剂管。缠绕带构件的这种方式可以是间隙缠绕、粗头缠绕方式和叠绕中的任何一种。当冷却剂管不被右旋扭绞和左旋扭绞扭绞时，也可以应用挤压缠绕。此外，作为挤压缠绕的具体例子，可以以环形形状缠绕带构件以将多个冷却剂管集中捆扎在一起。优选地，在复合芯单元的纵向方向上，以规定间隔地导入几次这样的挤压缠绕。

本发明不限于上述实施例，而是可以在不脱离本发明的范围的情况下，进行适当的变形。

工业实用性

本发明的超导电缆能够用于长距离超导电缆线路的构建，具体地，适合用于长距离DC超导电缆线路的构建。

附图标记列表

100、1000  超导电缆

100c  复合芯单元

110、110L、110R  芯

110u  芯单元

111  成形件

112  内超导导体层

113  绝缘层

114  外超导导体层

115  正常导通层

116  保护层

112L、112R  内导体层

120  热绝缘管

121  内管

122  外管

123  热绝缘材料

124  抗蚀层

130，αg,αr,βg1,βg2,βr1,βr2,αgr,βgr1,βgr2  冷却剂管

130c  冷却剂

130L  拉出部

130R  另一个拉出部

130m  联接冷却剂管

130u  冷却剂管单元

130a  附加冷却剂管

132  凸起反向部

134  凹入反向部

134L  左凹入反向部

134R  右凹入反向部

136  右旋扭绞部

138  左旋扭绞部

140、140A、140B  捆扎带

140M  主捆扎带

140S  副捆扎带

141M  第一桥部

142M  第二桥部

150  容纳管

160  热绝缘材料

162  局部热绝缘层

164  填充的热绝缘部

170  内部容纳管

180  衬垫件

CZ  冷却带

210c  第一鼓筒

210p  第二鼓筒

220  下辊子

230  引导辊子

240  喇叭形引导管

250  右旋扭绞-左旋扭绞扭绞机

260  带缠绕机

270  卡特彼勒供料器

280  引导管

290  引导线

300  分离机构

310  分隔件

320L,320R,340L,340R,360,370  阀,

330L  一个排气管

330R  另一个排气管

330m  连通管

350  分开壳体

400  电力提取单元

410  超导内侧拉出导体

410m、440m  联接超导元件

420  一个正常导通引线

430、460  绝缘结构

440  超导外侧拉出导体

450  另一正常导通引线

470  端子盒

480  拉出盒

500r  冷却调整热绝缘材料

1100E、1200E  端子连接单元

1000C  中间连接单元

1300  信号传送装置

1310  信号接收装置

1320  冷却确定装置

1400  反射信号接收装置

1410  故障点识别装置

E  故障点

Claims (30)

1.一种超导电缆（1000），包括超导导体层（112、114）和将所述超导导体层（112、114）冷却到超导状态的冷却剂（130c）的流动路径，所述超导电缆包括：

芯（110），所述芯具有所述超导导体层（112、114）和绝缘层（113）；

冷却剂管（130），所述冷却剂管形成所述冷却剂的流动路径，并且所述冷却剂管与所述芯（110）平行地布置，以冷却所述超导导体层（112、114）；以及

用于容纳所述芯（110）和所述冷却剂管（130）的容纳管（150）。

2.根据权利要求1所述的超导电缆（1000），其中，多个所述冷却剂管（130）被扭绞为围绕所述芯（110）的外周。

3.根据权利要求2所述的超导电缆（1000），其中，所述多个冷却剂管（130）围绕多个所述芯（110）。

4.根据权利要求2或3所述的超导电缆（1000），其中，

所述芯（110）和被扭绞为围绕所述芯（110）的外周的所述多个冷却剂管（130）被组合为形成复合芯单元（100c），以及

多个所述复合芯单元（100c）被设置在所述容纳管（150）内。

5.根据权利要求2至4中任何一项所述的超导电缆（1000），其中，

所述芯（110）和被扭绞为围绕所述芯（110）的外周的所述多个冷却剂管（130）被组合为形成复合芯单元（100c），以及

设置多个附加冷却剂管（130a、130u），所述附加冷却剂管被布置为围绕所述复合芯单元（100c）的外周。

6.根据权利要求2至5中任何一项所述的超导电缆（1000），包括捆扎带（140），所述捆扎带（140）将所述多个冷却剂管（130）捆扎在一起，以防止处于扭绞状态的所述冷却剂管的移位。

7.根据权利要求6所述的超导电缆（1000），其中，

所述多个冷却剂管（130）围绕所述芯（110）被右旋扭绞和左旋扭绞，以及

所述捆扎带（140）具有以下捆扎结构中的至少一种，所述捆扎结构包括：

（A）捆扎结构，其中，所述捆扎带（140）捆扎所述多个冷却剂管（130），以提供这样的一部分：其从冷却剂管（C1）的外周的下侧开始、延伸越过另一个冷却剂管（C2）的外周的上侧、并到达再一个冷却剂管（C3）的外周的下侧；

（B）捆扎结构，其中，所述捆扎带（140）包括主捆扎带（140M）和副捆扎带（140S），所述主捆扎带（140M）沿着沿多个所述冷却剂管的外周将其捆扎在一起，所述副捆扎带具有这样的一部分：其从冷却剂管（C1）的外周的下侧开始、并被放在所述主捆扎带（140M）的在冷却剂管（C1）和相邻的冷却剂管（C2）之间延伸的外周的上侧上、然后到达所述冷却剂管（C2）的外周的下侧；以及

（C）捆扎结构，其中，通过右旋扭绞和左旋扭绞所形成的冷却剂管（130）中具有相反扭绞方向的反向部中的、冷却管（130）被弯曲成凸形的凸起反向部（132）及与所述凸起反向部（132）相邻设置且冷却剂管（130）被弯曲成凹形的凹入反向部（134）被所述捆扎带（140）捆扎成为：所述凸起反向部（132）和所述凹入反向部（134）在所述芯（110）的外周上以彼此相反的方向扭绞、且各反向部朝向所述冷却剂管（130）的弯曲方向的外侧扭绞。

8.根据权利要求6或7所述的超导电缆（1000），包括挤压缠绕，用于从所述捆扎带（140）的外周的上侧朝向所述芯（110）对所述冷却剂管（130）进行挤压。

9.根据权利要求1至8中任何一项所述的超导电缆（1000），其中，所述冷却剂管（130）包括直管或波纹管。

10.根据权利要求1至9中任何一项所述的超导电缆（1000），其中，多个所述芯（110）被扭绞，以及

所述芯被扭绞成具有一定的松弛度，从而能够吸收每个所述芯（110）在冷却过程中引起的收缩。

11.根据权利要求1至10中任何一项所述的超导电缆（1000），其中，在所述容纳管（150）内产生真空。

12.根据权利要求1至10中任何一项所述的超导电缆（1000），包括热绝缘材料（160、162、164），所述热绝缘材料（160、162、164）被填充在所述容纳管（150）中。

13.根据权利要求1至12中任何一项所述的超导电缆（1000），包括容纳所述芯（110）的内部容纳管（170），所述内部容纳管（170）相对于所述多个冷却剂管（130）布置在内侧。

14.根据权利要求13所述的超导电缆（1000），其中，所述内部容纳管（170）形成辅助冷却剂的流动路径，所述辅助冷却剂填充所述内部容纳管（170）和所述芯（110）之间的空间。

15.根据权利要求1至14中任何一项所述的超导电缆（1000），所述超导电缆（1000）用于直流电力传输。

16.一种超导电缆的布设方法，包括以下步骤：

预备第一鼓筒（210c）以及第二鼓筒（210p），芯（110）或内部容纳管（170）围绕所述第一鼓筒（210c）来缠绕，所述芯包括超导导体层（112、114）和绝缘层（113），所述内部容纳管容纳一个或多个芯（110），冷却剂管（130）围绕所述第二鼓筒（210p）来缠绕，所述冷却剂管形成用于冷却所述超导导体层（112、114）的冷却剂（130c）的流动路径；

从所述第一鼓筒（210c）退绕所述芯（110）或所述内部容纳管（170）、从所述第二鼓筒（210p）退绕所述冷却剂管（130），将其进行集束后，围绕所述芯（110）或所述内部容纳管（170）的外周来扭绞所述冷却剂管（130）；

将容纳管（150）布设在布设路径上；以及

将由被扭绞的所述芯（110）和冷却剂管（130）形成的复合芯单元（100c）拉到被布设在所述布设路径上的所述容纳管（150）中，并且将所述复合芯单元（100c）容纳在其中。

17.根据权利要求16所述的超导电缆的安装方法，包括以下步骤：

在所述容纳管（150）的与安装侧对应的内周表面上设置局部热绝缘层（162），用于在随后拉入所述复合芯单元（100c）时、大体以与所述容纳管（150）同轴的方式支撑所述复合芯单元（100c）；将所述复合芯单元（100c）容纳在所述容纳管（150）中；并且利用热绝缘材料（164）填充所述容纳管（150）的剩余空间。

18.一种包括超导电缆的超导电缆线路，所述超导电缆是根据权利要求1-15中任何一项所述的超导电缆（1000），所述超导电缆线路还包括：

位于所述超导电缆（1000）的中部的分离机构（300），

所述分离机构（300）包括：

分隔件（310），所述分隔件将所述容纳管（150）的内部在纵向方向上分隔成一个空间和另一空间，

一个拉出部（130L），所述一个拉出部将所述一个空间内的冷却剂管（130）拉出到所述容纳管（150）的外部，

另一拉出部（130R），所述另一拉出部将所述另一空间内的冷却剂管（130）拉出到所述容纳管（150）的外部，以及

联接冷却剂管（130m），所述联接冷却剂管将两个所述拉出部（130L、130R）联接。

19.根据权利要求18所述的超导电缆线路，其中，

在所述容纳管（150）内产生真空，所述超导电缆线路还包括：

一个排气管（330L），所述一个排气管从所述容纳管（150）的外部与所述一个空间连通，

另一排气管（330R），所述另一排气管从所述容纳管（150）的外部与所述另一空间连通，以及

连通管（330m），所述连通管连接两个所述排气管（330L、330R）。

20.一种超导电缆线路，包括超导电缆和多个冷却站，所述冷却站用于沿着所述超导电缆对冷却所述超导电缆的冷却剂进行循环，

所述超导电缆是根据权利要求1-15中任何一项所述的超导电缆（1000），

所述冷却剂管（130）包括：

冷却剂管（αg），所述冷却剂管（αg）用作冷却剂前行路径；

冷却剂管（αr），所述冷却剂管（αr）与所述冷却剂管（αg）平行地设置，且用作冷却剂返回路径；

冷却剂管（βg），所述冷却剂管（βg）用作另一冷却剂前行路径；以及

冷却剂管（βr），所述冷却剂管（βr）与所述冷却剂管（βg）平行地设置，且用作另一冷却剂返回路径；

所述冷却站包括

冷却站（A1、A2），所述冷却站（A1、A2）分别连接到冷却剂管（αg）和冷却剂管（αr）中的每个的两端，

冷却站（B1、B2），所述冷却站（B1、B2）分别连接到冷却剂管（βg）和冷却剂管（βr）中的每个的两端，

所述冷却站（A1、A2）和冷却站（B1、B2）被设置为使得所述冷却剂管（αg、αr）的配置区间和所述冷却剂管（βg、βr）的配置区间在所述超导电缆的纵向方向上错位。

21.一种超导电缆线路的操作方法，

所述超导电缆线路是根据权利要求20所述的超导电缆线路，其中，

在所述超导电缆的纵向方向上设置所述冷却站（A1、A2）和所述冷却剂管（αg、αr）的多组冷却区间以及所述冷却站（B1、B2）和所述冷却剂管（βg、βr）的多组冷却区间，以及

当所述冷却站（A1、A2）和冷却站（B1、B2）其中之一不能工作时，利用分担与其相邻的冷却区间的冷却的多个能工作的冷却站来冷却与所述不能工作的冷却站对应的冷却区间。

22.一种超导电缆线路，包括超导电缆和多个冷却站，所述冷却站用于沿着所述超导电缆对冷却所述超导电缆的冷却剂进行循环，

所述超导电缆是根据权利要求1-15中任何一项所述的超导电缆（1000），

所述冷却剂管（130）包括：

冷却剂管（αgr），所述冷却剂管（αgr）在所述容纳管（150）内形成一系列的前行和返回路径，

冷却剂管（βgr），所述冷却剂管（βgr）在所述容纳管（150）内形成另一系列的前行和返回路径，

所述冷却站包括：

冷却站（X1），所述冷却站（X1）连接到所述冷却剂管（αgr）的冷却剂馈送端和冷却剂返回端；以及

冷却站（Y1），所述冷却站（Y1）连接到所述冷却剂管（βgr）的冷却剂馈送端和冷却剂返回端；

所述冷却站（X1、Y1）被设置为使得所述冷却剂管（αgr）的配置区间和所述冷却剂管（βgr）的配置区间在所述超导电缆的纵向方向上错位。

23.一种超导电缆线路的操作方法，

所述超导电缆线路是根据权利要求22所述的超导电缆线路，其中，

在所述超导电缆的纵向方向上设置所述冷却站（X1）和所述冷却剂管（αgr）的多组冷却区间以及所述冷却站（Y1）和所述冷却剂管（βgr）的多组冷却区间，以及

当所述冷却站（X1）和冷却站（Y1）其中之一不能工作时，利用分担与其相邻的冷却区间的冷却的多个能工作的冷却站来冷却与所述不能工作的冷却站对应的冷却区间。

24.一种超导电缆线路，包括超导电缆和多个冷却站，所述冷却站用于沿着所述超导电缆对冷却所述超导电缆的冷却剂进行循环，

所述超导电缆是根据权利要求1-15中任何一项所述的超导电缆（1000），其中，

所述超导导体层（112、114）包括布置在所述绝缘层（113）内部的内导体层（112L、112R）和布置在所述绝缘层（113）外部的外导体层，

所述超导电缆线路还包括电力提取单元（400），所述电力提取单元（400）布置在所述超导电缆（1000）的中部，用于将电力供应到所述冷却站，

所述电力提取单元（400）包括：

超导内侧拉出导体（410），所述超导内侧拉出导体连接到从所述芯（110）拉出的所述内导体层（112L、112R）上，

超导外侧拉出导体（440），所述超导外侧拉出导体连接到从所述芯（110）拉出的所述外导体层上，

端子盒（470），所述端子盒由对两个所述拉出导体（410、440）进行冷却的冷却剂填充，

一个正常导通引线（420），其连接到所述超导内侧拉出导体（440），以形成从所述端子盒（470）朝向室温侧延伸的电路，以及

另一正常导通引线（450），其连接到所述超导外侧拉出导体（440），以形成从所述端子盒（470）朝向室温侧延伸的电路，以及

所述冷却站被构造为通过经由两个所述正常导通引线（420、450）供应来自所述超导电缆（1000）的电力来冷却冷却剂（130c），并且将所述冷却剂（130c）供应到每个冷却剂管（130）。

25.一种超导电缆线路，具有超导电缆，

所述超导电缆是根据权利要求14所述的超导电缆，所述超导电缆线路包括：

用于辅助冷却剂的冷却站，通过所述用于辅助冷却剂的冷却站来使得引入所述内部容纳管（170）的辅助冷却剂比流过所述冷却剂管（130）的冷却剂循环的慢。

26.一种超导电缆线路，包括超导电缆和多个冷却站，所述冷却站用于沿着所述超导电缆对冷却所述超导电缆的冷却剂进行循环，

所述超导电缆是根据权利要求1-15中任何一项所述的超导电缆，其中

所述冷却剂管（130）包括：

冷却剂管（αg），所述冷却剂管（αg）用作冷却剂前行路径；

冷却剂管（αr），所述冷却剂管（αr）与所述冷却剂管（αg）平行地设置，且用作冷却剂返回路径；

所述冷却站包括分别连接到所述冷却剂管（αg）和冷却剂管（αr）中的每个的两端的冷却站（A1、A2），以及

在连接到所述冷却站（A1）的所述冷却剂管（αg）的冷却剂馈送端侧和连接到所述冷却站（A2）的所述冷却剂管（αr）的冷却剂馈送端侧中的每个上分别设置有覆盖每个所述冷却剂管（αg、αr）的冷却调整热绝缘材料（500g、500r）。

27.一种超导电缆线路，包括超导电缆和多个冷却站，所述冷却站用于沿着所述超导电缆对冷却所述超导电缆的冷却剂进行循环，

所述超导电缆是根据权利要求1-15中任何一项所述的超导电缆，其中

所述冷却剂管（130）包括：

冷却剂管（αg），所述冷却剂管（αg）用作冷却剂前行路径；

冷却剂管（αr），所述冷却剂管（αr）与所述冷却剂管（αg）平行地设置，且用作冷却剂返回路径；

所述冷却站包括：

冷却站（A1），所述冷却站（A1）布置在相对较低的位置处，和

冷却站（A2），所述冷却站（A2）布置在相对较高的位置处，所述冷却站（A1）和冷却站（A2）分别连接到每个所述冷却剂管（αg）和冷却剂管（αr）的两端，以及

在连接到位于所述相对较低的位置处的所述冷却站（A1）的冷却剂管（αg）的冷却剂馈送端侧和连接到位于所述相对较低的位置处的所述冷却站（A1）的冷却剂管（αr）的冷却剂返回端侧中的每个上分别设置有覆盖每个冷却剂管（αg、αr）的冷却调整热绝缘材料（500g、500r）。

28.一种超导电缆线路，包括超导电缆和多个冷却站，所述冷却站用于沿着所述超导电缆对冷却所述超导电缆的冷却剂进行循环，

所述超导电缆是根据权利要求1-15中任何一项所述的超导电缆（1000），以及

通过所述冷却剂管（130）循环的冷却剂（130c）是氮浆。

29.一种超导电缆线路，包括超导电缆，

所述超导电缆是根据权利要求1-15中任何一项所述的超导电缆（1000），所述超导电缆线路包括：

信号传送装置（1300），所述信号传送装置用于使得电信号从所述超导电缆线路的一端侧输入到所述超导导体层（112、114）；

信号接收装置（1310），所述信号接收装置用于接收已在所述超导电缆（1000）的另一端侧上被输出的信号；以及

冷却确定装置（1320），所述冷却确定装置用于基于由所述信号接收装置接收的输出信号的状态来确定所述超导导体层（112、114）是否达到在所述线路的整个长度上使所述超导导体层进入超导状态的温度。

30.根据权利要求29所述的超导电缆线路，包括：

反射信号接收装置（1400），所述反射信号接收装置用于在所述超导电缆线路的一端侧上接收所述电信号在故障点（E）处的反射信号，所述故障点（E）是在所述超导电缆线路的中部处、所述超导导体层（112、114）未被局部充分冷却的一部分，

故障点识别装置（1410），所述故障点识别装置用于基于每个所述电信号和所述反射信号的传输速率，以及基于从所述信号传送装置（1300）输入所述电信号的时刻直到由所述反射信号接收装置（1400）接收所述反射信号的时刻之间的时间段，来计算所述故障点（E）的位置。

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