CN104240844A

CN104240844A - 用于制造超导电缆的方法

Info

Publication number: CN104240844A
Application number: CN201410274026.5A
Authority: CN
Inventors: E.马赞; M.斯泰姆尔
Original assignee: Nexans SA
Current assignee: Nexans SA
Priority date: 2013-06-18
Filing date: 2014-06-18
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2034-06-18
Also published as: CN104240844B; JP6345995B2; US9806511B2; RU2014124715A; DK2816695T3; KR20140147002A; JP2015005509A; EP2816695A1; EP2816695B1; US20140371077A1

Abstract

本发明涉及一种用于制造超导电缆(SK)的方法，该超导电缆装备有用于补偿由温度引起的长度变化的器件，这种长度变化在所述电缆从常温冷却到工作温度和在与之相反的情况下产生，在这种情况下，使用具有管状的、至少被超导导体包围的中央支承体(1)的超导电缆(SK)。在支承体(1)内将至少一条抗拉的绳索(2)布置在支承体(1)的整个长度上，首先将电缆(SK)连同绳索(2)一起在常温下卷绕在卷轴(SP)上，然后将绳索(2)不可摇晃地固定在电缆(SK)的两个端部上，最后使电缆(SK)从卷轴(SP)上展开。

Description

用于制造超导电缆的方法

技术领域

本发明涉及一种用于制造超导电缆的方法，该电缆装备有用于补偿由温度条件引起的长度变化的器件，这种长度变化在电缆从常温冷却到工作温度和相反过程中产生，其中，使用具有管状的、至少被超导导体所包围的中央支承体的超导电缆，并且其中，将至少一条抗拉的绳索布置在支承体内的整个长度上。

背景技术

这种电缆例如基于US2010/0285968A1。

超导电缆具有由在足够低的温度下能转变为超导状态的材料所组成的电导体。在足够冷却的情况下，只要不超过指定的电流强度、临界电流强度，这种相应构造的导体的电直流电阻为零。适合的超导材料例如是以稀土(ReBCO)为基础的氧化材料、尤其是YBCO(Yttrium-Barium-Kuper-Oxid，氧化钇钡铜)，或BSCC(Wismut-Strontium-Kalzium-Kuper-Oxid,铋锶钙铜)。用于使这种材料进入超导状态的足够低的温度例如在67K和110K之间。但是，还有必须冷却到更低的温度才能使其进入超导状态的超导材料，例如镁化硼。适合用于所有这些材料的冷却剂例如是氮、氦、氖和氢或者以上材料的混合物。

在运行具有至少一条超导电缆的装置时，将电缆根据现有技术布置在低温恒温器内，该低温恒温器由至少一个热绝缘管组成，并且适合所使用的超导材料的冷却剂导引通过该低温恒温器，有利地使用上面所述类型的冷却剂。电缆为了达到超导状态在低温恒温器内被明显地冷却，因此电缆由于热收缩而变短。为了保证输电线路的功能性，必须做事先准备，能够这样地通过事先准备补偿电缆的缩短，使得这种缩短无干扰地一方面作用在低温恒温器或电缆上，以及另一方面作用在连接到低温恒温器或电缆上的设备(Aggregate)上。

在根据EP1720176B1所述的方法中已知一种超导电缆，在常温下通过交叉形网络由抗拉的电线、例如由因钢所组成，并且逐点地与电缆连接，如此变型，使得以波浪形状延伸。超导电缆以这种波浪型在由两个相互同轴地布置的管组成的低温恒温器内，在两个管之间安设真空绝缘装置，通过低温恒温器在相应装置运行时导引冷却剂。在冷却时变短的电缆转变为伸展的形状，而不在此产生低温恒温器或连接的设备的机械负荷。在实际中能够执行这种方法，但是需要很高的成本。

上面所述US2010/0285968描述了一种方法，借助该方法应该能补偿超导电缆的热收缩。电缆具有管状的支承体，绕着该支承体布置两个被绝缘层分开的超导导体。在支承体内布置抗拉的绳索，该绳索在电缆放置后例如借助夹持件固定在两个端部上。借助绳索，能够如此将电缆的端部沿轴向方向挤压在一起，使得导体在该端部上借助相应的缩短而波浪型地延伸。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种超导电缆，该超导电缆能够以简单的方式和较低的成本如此设计，使得能够平衡与温度有关的纵向变化。

所述技术问题根据本发明如此解决，

-首先，将电缆和绳索一起在常温时卷绕到卷轴上，

-然后，将绳索不可摇晃地固定在电缆的两个端部上，并且

-最后，将电缆从卷轴上展开。

所述方法能够简单地和无需较大装配成本地运行。只需要超导电缆，该电缆与其结构无关和尤其与其超导导体的数量无关地具有管状的中央支承体。首先将至少一根抗拉的绳索拉入支承体内，该绳索不需要特别的尺寸精确度、只需长度为使得其两端在电缆的两个端部上。该绳索例如能够由钢或抗拉的塑料组成。随后借助传统的装置将装备抗拉绳索的电缆卷绕到由电缆芯和两个在电缆芯侧向限定的凸缘组成的卷轴上。绳索在此设在支承体面向卷轴的电缆芯的内表面上。因此，绳索不可摇晃地并且不可摇摆地固定在超导电缆的两个端部上，并且不可摇晃地固定在这两个端部上，有利地固定在电缆的支承体上。

最后，重新将超导电缆从卷轴上展开。该超导电缆具有大致直线的走向。抗拉的绳索通过展开过程直线地定向。在此，所述绳索在电缆的端部上的两个固定点之间的距离短于超导电缆一定的长度，该长度通过绳索到电缆的轴线或自然状态的距离而确定。因此，该绳索在电缆从卷轴上展开时固定住电缆的端部，从而电缆由于它相对于绳索更长的长度而变型。这种较长的长度例如转换成，使得电缆在它的两个端部之间例如波浪型地延伸。

波浪形变型的超导电缆能够随后或直接在从卷轴上展开时置入低温恒温器内。但是，还能够在固定抗拉的绳索之前已经将超导电缆布置在低温恒温器内，且随着被包围的电缆一起卷绕到卷轴上。在该实施方式中，绳索也可在将低温恒温器卷绕到卷轴上之后不可摇晃地固定在电缆的两个端部上。

超导电缆在其从常温冷却到工作温度时例如在0.3％到0.5％范围内变短。这意味着，例如长度为600m的电缆缩短为598m或597m。各已知条件例如能够考虑支承体的直径或净宽度与抗拉的绳索到电缆轴线的可变距离。还能够在支承体内布置具有限定松弛度的抗拉绳索，从而该支承体在电缆从卷轴上展开时首先借助相应地延迟而转变为它的直线走向。

为了避免可能出现的超导电缆的运动在冷却时被抗拉的绳索所妨碍，所述绳索适宜地在电缆从卷轴上展开后至少在一个端部上与电缆松开。有利地在电缆从卷轴上展开后将所述绳索从支承体中拉出。当电缆在其端部上固定在输电线路的设备上时，才有利地执行上述两种方案。

附图说明

根据作为实施例的附图来详细阐述按本发明的方法。

附图为：

图1示出示意性的剖切具有管状的中央支承体的超导电缆所得的截面图。

图2示出具有卷起的超导电缆的卷轴。

图3示出根据图1所示的电缆的支承体的端部。

图4示出在电缆从卷轴上展开后支承体的走向。

图5示出剖切具有设在其内的超导电缆的低温恒温器所得截面图。

图6同样示出电缆经过冷却后支承体的走向。

具体实施方式

图1示意性示出超导电缆SK的横截面，它具有管状的中央支承体1。电缆SK的部件围绕支承体1，其中，电缆的最内层贴靠在支承体1上。电缆SK的结构可在宽度上限定地变化。作为具有热电介质的电缆必须只是超导导体，并且作为具有冷电介质的电缆必须具有超导导体和围绕该超导体的绝缘体(电介质)。因此，不更详细地讨论电缆的结构。

支承体1由金属，例如钢或铜组成。在支承体1内布置抗拉的绳索2，该绳索例如由钢或者抗拉的塑料组成。还能够在支承体1内布置两条或者更多抗拉的绳索2。在下面叙述中，只涉及具有一根抗拉的绳索2的情况。绳索2必须至少与电缆SK一样长，以便绳索2的两个端部在电缆的两个端部上。适宜地，绳索2长于电缆SK，从而该绳索2的两个端部能伸出电缆SK的两个端部。

为了执行根据本发明的方法，例如在常温下将具有在支承体1内存在的绳索2的电缆SK卷绕到卷轴SP上的至少一个位置内，该卷轴由电缆芯3和两个在电缆芯侧向限定的凸缘4和5组成。在图2中以圆圈示出卷起的电缆SK的位置，而未更详细地示出细节。根据电缆SK的长度，它还能够卷绕到卷轴SP上的两个或更多个重叠位置上。绳索2在电缆SK卷绕到卷轴SP上时贴靠在支承体1的内表面上，该内表面面朝卷轴SP的电缆芯3。因此，绳索2具有与支承体1的直径或净宽度相关的、到轴线A的距离。

当电缆SK在其整个长度上卷绕到卷轴SP上时，则抗拉的绳索2固定地并且不可摇晃地与电缆SK的两个端部连接，并且不可拆除地与它们相连接，优选与支承体1相连接。在图3中明确地示出了电缆端部，在此只示出了支承体1和绳索2。在两个部件之间的连接位置6在图3中只是示意性地示出。根据电缆SK的“弯曲”程度(从卷轴SP中展开后所应该具有的弯曲程度)，绳索2能够在固定在电缆SK上的情况下在电缆的两个端部上绷紧地拉直，但是，也能够以限定的松弛度布置在支承体1内。

当绳索2在两个端部上与电缆SK以及支承体1相连接时，电缆SK能够从卷轴SP上展开。因为绳索2与电缆SK的轴线A或者说电缆SK的中性状态有一定距离地设在支承体1内，所以绳索2在电缆SK的端部上的两个固定点之间要比电缆本身更短。因此，绳索2在电缆SK从卷轴SP上展开时将电缆SK固定在两个端部上，从而电缆SK必须通过在两个固定点之间相应的变形安置其在此形成的“超出长度”。在此，参见图4所示，有利地进行波浪形地变形。在图4中只通过两条波浪形的线来表示支承体1。绳索2在图4中表示为直线。

电缆SK能够以图4所示的形状例如安装入图5示意性示出的低温恒温器KR中。在根据图5所示的实施方式中，低温恒温器KR由两个相互同中心布置的管件7和9组成，该管件由金属、尤其钢组成，在两个管件之间安装有真空绝缘体9。低温恒温器KR还能够由仅一个热绝缘管组成。该低温恒温器能够绕着波浪形的电缆SK成型。但是，也能够将波浪形的电缆SK拉入或者插入预先制成的低温恒温器中。

低温恒温器KR除了电缆SK外还围住中空空间HR，通过该中空空间在相应的装置运行时可导引冷却剂。在此，电缆SK缩短，因而电缆转变为伸展的形状，如再次和图6所示的支承体1一样。

为了电缆SK在冷却时的运动通过然后同样被冷却的绳索2不被妨碍适宜的是，绳索2至少在电缆SK的一个端部上事先地与电缆或其支承体1松开。绳索2有利地在电缆SK被冷却之前与电缆脱离。因此，在图6中并没有示出绳索。绳索2的两种处理方案只在电缆SK的两个端部固定在输电线路的设备上时才适宜地执行。

根据本发明的方法还能够以其它的实施方式执行为，使具有设在支承体1内的绳索2的电缆SK首先安装在低温恒温器KR中。随后，将如此装备的低温恒温器KR与图2相似地卷绕到卷轴上。绳索2在电缆SK或在它的支承体1上的固定和在该实施方式中对已经设在低温恒温器KR中的电缆SK的其它操作都与上述说明类似地执行。

Claims

1.一种用于制造超导电缆(SK)的方法，该超导电缆装备有用于补偿由温度引起的长度变化的器件，这种长度变化在所述电缆从常温冷却到工作温度和在与之相反的情况下产生，在这种情况下，使用具有管状的、至少被超导导体包围的中央支承体(1)的超导电缆(SK)，并且在所述支承体(1)内将至少一条抗拉的绳索(2)布置在所述支承体(1)的整个长度上，其特征在于，

-首先，将所述电缆(SK)连同绳索(2)一起在常温下卷绕到卷轴(SP)上，

-然后，将所述绳索不可摇晃地固定在所述电缆(SK)的两个端部上，并且

-最后，将所述电缆(SK)从卷轴(SP)上展开。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将从卷轴(SP)展开的所述电缆(SK)置入到管状的低温恒温器(KR)内，所述低温恒温器具有至少一个包围用于输送冷却剂的中空空间(HR)的热绝缘管。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

-首先，将具有布置在所述支承体(1)内的抗拉绳索(2)的电缆(SK)置入低温恒温器(KR)内，所述低温恒温器具有至少一个热绝缘管，

-然后，将如此装配的低温恒温器(KR)卷绕到卷轴上，

-接着，将所述绳索(2)不可摇晃地固定在电缆(SK)的两个端部上，并且

-最后，将所述低温恒温器(KR)从所述卷轴上展开。

4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，在所述电缆(SK)或低温恒温器(KR)从卷轴上展开后至少在所述电缆的一端将所述抗拉的绳索(2)与所述电缆松开。

5.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，在所述电缆(SK)或低温恒温器(KR)从所述卷轴上展开后将所述抗拉的绳索(2)从所述支承体(1)中拉出。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，在所述抗拉的绳索(2)与所述电缆(SK)松开或从所述支承体(1)中拉出之前，首先将所述电缆(SK)在其两个端部处固定在输电线路的设备上。