CN104466882A - 超导电缆接头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在两根邻接的电缆之间的接头，每根电缆包括，围绕中心支撑件，由至少一个超导材料层(1A、1B)和中性层(4A、4B)组成的至少一个相位层，这些层是同心的，并包含在充有低温流体的壳体(8)中，所述邻接内相位层(1A、1B)被剥离并直接地连接。根据本发明，每根电缆的中性层(4A、4B)也被剥离，至少一个桥接支撑构件(6、60)被置于所述剥离的中性层(4A、4B)之间，并且用于电连接这些中性层的导电或超导材料层(7)被设置在所述桥接支撑构件(6、60)上。

Description

超导电缆接头
技术领域
本发明涉及一种超导电缆接头。
更具体地，它涉及在两根邻接电缆之间的接头，每根电缆包括，围绕中心支撑件，由至少一个超导材料层和中性层组成的至少一个相位层，这些层是同心的，并包含在充有低温流体的壳体中。
背景技术
专利EP2,006,862公开了用于每根电缆的三根单相电缆的使用和同相的两个邻接电缆的连接。两个邻接的超导材料相位层然后通过覆盖有互补绝缘材料层的中心导电元件连接。
本发明还涉及一种电缆，围绕中心支撑件，所述电缆包括每个由至少一个超导材料层组成的三个同心的相位层，这些层由绝缘材料层分隔。
如在US2010/0184604中描述的，由每根电缆形成的组件可覆盖有连接到中性层的屏蔽层，并且覆盖有外鞘。这些电缆包含在充有低温流体的壳体中，所述低温流体一般地是液氮。后面的文献描述了一种生产费时的复杂电缆接头，所述接头依靠分阶段叠加的布置通过重构超导材料层和绝缘材料层而形成。
发明内容
本发明涉及在两根邻接的电缆之间的接头，每根电缆包括，围绕着中心支撑件，由至少一个超导材料层和中性层组成的至少一个相位层，这些层是同心的，所述接头是可靠的，并且易于生产。
为了这个目的，本发明提出了在两个邻接的电缆之间的接头，每根电缆包括，围绕中心支撑件，由至少一层超导材料和中性层组成的至少一个相位层，这些层是同心的，并容纳在充有低温流体的壳中。所述邻接内相位层被剥离，并直接连接，其特征在于所述每根电缆的中性层也被剥离，至少一个桥接支撑构件被设置于所述剥离的中性层之间，并且用于电连接这些中性层的导电或超导材料层被设置在所述桥接支撑构件上。
在优选的实施例中，所述支撑构件由在其端部有斜面的管状绝缘材料的桥接元件形成。
非常有利地，充有低温流体的纵向筒状空间设置在所述超导材料内相位层的接头和桥接支撑构件之间。
在此实施例中，接头的形成利用包含在外壳中的低温液体的介电性能。
所述桥接支撑件可由至少部分地金属和/或由至少部分地绝缘材料制成。
优选地，每根电缆包括，围绕中心支撑件，三个同心相位层，每层由至少一个超导材料层和中性层组成，这些层由绝缘材料层分离，最里面的邻接相位层被剥离并直接连接，并且从最里面的相位层到中性层，逐渐远离接头端，所述超导材料层以分阶段的方式被剥离，而桥接支撑构件设置在每个被剥离的相位或中性层与其它同层之间，以及用于相同层或中性层的电连接的导电或超导材料层被设置在每个支撑构件上。
在优选的实施例中，所述支撑构件每个由在其端部有斜面的管状绝缘材料的桥接元件形成。
非常有利地，充有低温流体的纵向筒状空间设置在所述超导材料最内相位层与随后的桥接支撑构件之间，并且充有低温流体的纵向筒状空间也设置在每个桥接构件与设置在最内桥接支撑构件上的每个所述导电或超导材料层之间。
所述桥接支撑构件可由至少部分地金属和/或由至少部分地绝缘材料制成。
所述绝缘材料优选地是纸。
所述金属优选地是铝或不锈钢。
非常有利地，所述的桥接支撑构件是预制的。
此预制是特别有利的，因为其使得接头能够非常迅速地和容易地生产，并且特别在高电压下，由于预制元件具有独立于人为错误或近似的精确形状和尺寸，还允许实现高安全度。
优选地，每个所述导电或超导连接材料层由以分布式的方式布置在所述桥接元件上的股线或条带形成。
同样有利的是，每个所述的电连接层由超导材料制成。
由此，由于股线或条带之间的连接电阻在低温下极低，整个接头的电连接实际上完全超导。接头因此提供几乎没有焦耳效应损耗的电缆超导特性的实际连续性。首先，这使得系统的损失能够被减少；此外，相比电阻连接，它可以显着降低局部加热的风险，所述电阻连接能够引起在其临界温度之外的电缆的局部转变，可能导致破坏。
另外，使用超导铜股线或条带的此连接的整体尺寸比那些用电阻铜条带或股线的相同连接更小。
附图说明
本发明借助示出本发明的优选实施例的附图在下面更详细地描述。
图1至图5是在本发明实施例的纵向剖面的视图。
图6和图7是在两个优选实施例的局部透视的视图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的第一实施例。
此第一实施例涉及一种在两个邻接的电缆之间的接头，每根电缆包括，围绕着中心支撑件，三个同心的相位层1A、2A、3A、1B、2B、3B，每一个由至少一层超导材料形成，这些由绝缘材料层1'A、2'A、3'A、1'B、2'B、3'B分开。在这种情况下，中性层4A、4B本身覆盖有绝缘鞘4'A、4'B，但该绝缘鞘不是必须存在的。此中性层4A、4B可包括超导材料层或诸如铜的常规电阻导电材料层。在下文中，假设该中性层4A，4B包括超导材料层。
电缆和它们的连接件都包含在充有低温流体的壳体8中。
超导材料1A、1B的邻接最内相位层，换句话说，第一相位层，被剥离，并且在这种情况下，由导电套筒型的电连接件5直接连接。此套筒也可以包含提供两根电缆的超导材料层之间的超导连接的超导条带。
从最内相位层1A、1B到是中性层4A、4B的最外相位层，逐渐远离连接端，超导材料层以分阶段的方式被剥离。桥接支撑构件6被设置在每个剥离的相位层或中性层与其它同层2A、3A、4A、2B、3B、4B之间，并且用于相同相位层或中性层的电连接的导电或超导材料层7设置在每个支撑构件上。
所述导电或超导材料层7可以由超导条带、铜条带和/或铜编织层或铜格子(copper braids or lattices)形成。在这些附加层7的每个端部的电连接件通过导电构件5'形成，所述导电构件5'优选的是填充有锡类型的钎焊合金的导电套筒。
所述支撑构件6每个由在其端部有斜面的管状绝缘材料的桥接元件形成。它们优选地由卷绕在电缆的带状纸制成。
这些桥接元件6填充导电或超导材料层7之间的整个空间，并且用于为导电或超导材料层7提供机械支撑，并且还用于电气地绝缘各相位层和中性层的电接头。
此第一实施例也可以被应用到两根单相电缆之间的接头。
图2示出了根据本发明的第二实施例。
与前述实施例的那些相同的部件不再进行描述。
在本实施例中，充有低温流体的纵向管状空间9设置在超导材料最内相位层1A、1B与随后的桥接支撑构件60之间，并且充有低温流体的纵向管状空间9也设置在各桥接支撑构件60与设置在内部桥接支撑构件60上的每个导电或超导电连接材料层7之间。
桥接支撑构件60由截头圆锥形端部60A和直管圆柱形部60B形成。
在本实施例中，它们是由例如铝或不锈钢的金属制成，并且每个以两个半管状半构件的形式被预制，所述半管状半构件越过连接长度在每一侧设置一个。
图3示出了根据本发明的第三实施例。
与前述实施例的那些相同的部件不再描述。
在本实施例中，桥接构件60由例如纸张的绝缘材料制成，并且每个可以两个半管状半构件的形式被预制，所述半管状半构件越过连接长度在每一侧上设置一个。
图4示出了根据本发明的第四实施例。
与前述实施例的那些相同的部件不再描述。
在本实施例中，桥接构件60部分地由例如纸张的绝缘材料制成60B，并且部分地由例如铝或不锈钢的金属材料制成60A，并且优选地是每个以两个半管状半构件的形式预制，所述半管半构件在越过连接长度的每一侧上设置一个。
图5示出了根据本发明的另一实施例。
在这种情况下，两根邻接的电缆是单相的，并且每根电缆包括，围绕中心支撑管，至少由超导材料层和中性层组成的相位层，其包含在充有低温流体的壳体中。
超导材料的邻接内相位层1A、1B被剥离，并直接由导电套筒型的电连接件5连接。
每根电缆的超导材料中性层4A、4B也被剥离，桥接支撑构件60设置在超导材料剥离中性层之间，并且用于这些超导材料的中性层4A、4B的电连接的导电或超导材料层7被设置在支撑构件60上。
充有低温流体的纵向筒状空间9设置在超导材料的相位层1A、1B的连接件与桥接支撑构件60之间。
此桥接支撑构件60可以由例如铝或不锈钢和/或纸的金属和/或绝缘材料60B制成，并且优选地以两个半管状半构件的形式被预制，所述半管状半构件在越过连接长度每一侧上设置一个。
图6和图7示出了电连接层7的两个优选实施例。
每个导电或超导电连接材料层7由在后者的表面上以规则分布的方式布置在相应的桥接元件6、60上的股线或条带7A形成。
这些导体7A的数目优选地等于在电缆的相应相位层1A、2A、3A、1B、2B，3B或中性层4A、4B中要连接的超导条带10的数目。条带或股线7A在每一端部连接到电缆的相应相位或中性层的条带。这些超导股线或条带7A优选地具有比要连接的形成相位或中性层的条带10的临界电流更大的临界电流。
优选地，每个电连接层7是由超导材料制成的，所述超导材料例如BSCCO或YBCO类型的高温超导条带7A。
该层也可以由数量至少等于在相应的相位或中性层中要连接的超导条带10的数量的铜导体制成。在这种情况下，诸如铜的电阻材料用于电流通路的总横截面是确定的，以避免在接头中的任何发热。
在图6中所示的实施例中，条带7A平行于接头的纵向轴线设置，并且在桥接元件的端部、在其与超导条带10的连接处是连续的。
在图7中所示的实施例中，条带7A卷绕在相应的桥接元件的周围，并且在桥接元件的端部、在其与超导条带10连接处是连续的。

Claims (15)

1.在两根邻接的电缆之间的接头，每根电缆包括，围绕中心支撑件，由至少一个超导材料层(1A、1B)和中性层(4A、4B)组成的至少一个相位层，这些层是同心的，并包含在充有低温流体的壳体(8)中。所述邻接内相位层(1A、1B)被剥离并直接地连接，其特征在于，每根电缆的中性层(4A、4B)也被剥离，至少一个桥接支撑构件(6、60)被置于所述剥离的中性层(4A、4B)之间，并且用于电气地连接这些中性层的导电或超导材料层(7)被设置在所述桥接支撑构件(6、60)上。
2.根据权利要求1所述的接头，其特征在于，所述支撑构件(6)由在其端部有斜面的管状绝缘材料的桥接元件形成。
3.根据权利要求1所述的接头，其特征在于，充有低温流体的纵向筒状空间(9)设置在所述超导材料内相位层(1A、1B)的连接件和桥接支撑构件(60)之间。
4.根据权利要求3所述的接头，其特征在于，所述桥接支撑构件(60)至少部分地由金属制成。
5.根据权利要求3或4所述的接头，其特征在于，所述桥接支撑构件(60)至少部分地由绝缘材料制成。
6.根据权利要求1所述的在两根邻接的电缆之间的接头，每根电缆包括，围绕中心支撑件，三个同心相位层，每层由至少一个超导材料层和中性层(1A、2A、3A、4A、1B、2B、3B、4B)组成，这些层由绝缘材料层(1'A、2'A、3'A、1'B、2'B、3'B)分离，所述最内邻接相位层(1A、1B)被剥离并直接地连接，其特征在于，从最内相位层(1A、1B)到中性层(4A、4B)，逐渐远离连接端，所述超导材料层以分阶段的方式被剥离，而桥接支撑构件(6、60)设置在每个被剥离的相位或中性层与其它相同层(2A、3A、4A、2B、3B、4B)之间，并且用于这些相同相位或中性层的电连接的导电或超导材料层(7)被设置在每个桥接支撑构件(6、60)上。
7.根据权利要求6所述的接头，其特征在于，所述支撑构件中的每个由在其端部有斜面的管状绝缘材料的桥接元件(6)形成。
8.根据权利要求6所述的接头，其特征在于，充有低温流体的纵向筒状空间(9)设置在所述最内超导材料相位层(1A、1B)与随后的桥接支撑构件(60)之间，并且充有低温流体的纵向筒状空间(9)也设置在每个桥接构件(60)与设置在最内桥接支撑构件上的每个所述导电或超导材料层之间。
9.根据权利要求8所述的接头，其特征在于，所述桥接支撑构件(60)至少部分地由金属制成。
10.根据权利要求8或9所述的接头，其特征在于，所述桥接支撑构件(60)至少部分地由绝缘材料制成。
11.根据权利要求2、5、7或10所述的接头，其特征在于，所述绝缘材料是纸。
12.根据权利要求4或9所述的接头，其特征在于，所述金属是铝或不锈钢。
13.根据权利要求的一项所述的接头，其特征在于，所述桥接支撑构件(6、60)是预制的。
14.根据前述权利要求的一项所述的接头，其特征在于，每个所述导电或超导连接材料层由以分布式的方式布置在所述桥接元件上的股线或条带形成。
15.根据前述权利要求所述的接头，其特征在于，每个所述电连接层由超导材料制成。
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