CN113571253A - 一种改进corc圆芯导体的多槽超导缆线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种改进CORC圆芯导体的多槽超导缆线，包括：骨架，超导带材，覆盖物和保护层；骨架周壁开设有导槽；导槽至少有两组，且关于骨架的中心轴线对称设置；导槽绕骨架周壁呈螺旋状分布；超导带材设置有若干层，堆叠安置在导槽内；覆盖物覆设在超导带材上；骨架外侧还套设有保护层。本发明中超导带材在导槽内堆叠，在增大电缆电流密度的同时，也增强了电缆承受机械应力或电磁力的能力，同时尽可能减少超导材料在导槽内发生扭转进而使临界性能发生衰退，增强了电缆的稳定性。

Description

一种改进CORC圆芯导体的多槽超导缆线
技术领域
本发明涉及高温超导技术领域，特别是涉及一种改进CORC圆芯导体的多槽超导缆线。
背景技术
随着我国国民对电能的需求量的日益增长，电网的输电容量和输电密度逐渐增大，为满足电能需求，长距离大容量的输电电缆不断增多。同时，输电电缆不仅占地空间大，而且对周围环境有一定的电磁污染。高温超导电缆与常规电缆相比，具有载流能力强、传输损耗小、结构紧凑、无火灾隐患、环境友好等优势，是未来大容量远距离电力传输的重要技术之一。
目前国内外采用的高温超导电缆主要是将超导带材进行堆叠、扭绞等方式来提高电缆的电流密度，主要包括圆芯式导体电缆(CORCs)、Roebel包覆导体电缆(RACCs)和扭绞堆叠带材电缆(TSTCs)，其中由于CORC导体制造工艺相对简单，电气稳定性能较好，所以最有可能实现高温超导电缆的应用。
CORC电缆是将高温超导涂层导体在金属管上进行多层螺旋缠绕，因此具有紧凑的结构和较高的电流密度。但由于外界因素的影响，电缆不可避免的会受到机械应力或电磁力的冲击，不同层的高温超导涂层导体会在力的作用下发生位移，甚至折损，从而影响高温超导涂层导体临界电流性能，降低超导电缆的电流密度。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进CORC圆芯导体的多槽超导缆线，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现解决现有电缆机械力稳定性差的问题，在提高电流密度的同时增强电缆稳定性。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种改进CORC圆芯导体的多槽超导缆线，包括：骨架，超导带材，覆盖物和保护层；所述骨架周壁开设有导槽；所述导槽至少有两组，且关于所述骨架的中心轴线对称设置；所述导槽绕所述骨架周壁呈螺旋状分布；
所述超导带材设置有若干层，堆叠安置在所述导槽内；所述覆盖物覆设在所述超导带材上；所述骨架外侧还套设有保护层。
所述骨架中心开设有冷却通道；所述骨架包括但不限于铜管或不锈钢管。
若干组所述导槽在所述骨架每一横截面倾斜角度均相同且为圆弧状结构；
所述导槽绕所述骨架轴向呈单向螺旋分布；所述导槽横截面为圆弧形且对称分布；所述超导带材绕设在所述导槽内；
或所述导槽绕所述骨架轴向呈双向螺旋分布；所述导槽横截面为圆弧形且呈对称分布；所述超导带材双向交错互相堆叠设置在所述导槽内。
所述超导带材为ReBCO超导带材。
所述覆盖物包含但不限于铝金属、铜金属或不锈钢金属，用于固定所述超导带材。
所述保护层由内至外依次包括绝缘层，屏蔽层和外壳。
所述绝缘层为绝缘纸绕制成型。
所述屏蔽层绕置于所述绝缘层外，所述屏蔽层单端或者两端接地，用于屏蔽所述超导带材对外的电磁场。
所述外壳置于所述屏蔽层外，由包含但不限于铜或铝等金属材料制成。
本发明公开了以下技术效果：本发明中超导带材在导槽内堆叠，在增大电缆电流密度的同时，也增强了电缆承受机械应力或电磁力的能力，同时尽可能减少超导材料在导槽内发生扭转进而使临界性能发生衰退，增强了电缆的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一单向多槽超导缆线主要结构示意图；
图2为本发明实施例一单向多槽超导缆线的横截面结构示意图；
图3为本发明实施例一单向多槽超导缆线的金属骨架结构示意图；
图4为本发明实施例二双向多槽超导缆线主要结构示意图；
图5为本发明实施例二双向多槽超导缆线的横截面结构示意图；
图6为本发明实施例二双向多槽超导缆线的金属骨架结构示意图；
图7为常规超导缆线结构示意图。
其中，1-金属骨架、2-超导带材、3-金属覆盖物、4-绝缘层、5-屏蔽层、6-外壳、7-冷却通道。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供一种改进CORC圆芯导体的多槽超导缆线，包括：骨架1，超导带材2，覆盖物3和保护层；骨架1周壁开设有导槽；导槽至少有两组，且关于骨架1的中心轴线对称设置；导槽绕骨架1周壁呈螺旋状分布；
超导带材2设置有若干层，堆叠安置在导槽内；覆盖物3覆设在超导带材2上；骨架1外侧还套设有保护层。
骨架1中心开设有冷却通道7；骨架1包括但不限于铜管或不锈钢管。
进一步的，设置冷却通道7用于给超导导体制冷。
若干组导槽在骨架1每一横截面倾斜角度均相同且为圆弧状结构；
导槽绕骨架1轴向呈单向螺旋分布；导槽横截面为圆弧形且对称分布；超导带材2绕设在导槽内；
或导槽绕骨架1轴向呈双向螺旋分布；导槽横截面为圆弧形且呈对称分布；超导带材2双向交错互相堆叠设置在导槽内。
超导带材2为ReBCO超导带材。
覆盖物3包含但不限于铝金属、铜金属或不锈钢金属，用于固定超导带材2。
保护层由内至外依次包括绝缘层4，屏蔽层5和外壳6。
绝缘层4为绝缘纸绕制成型。
进一步的，绝缘层均由低温下具有良好绝缘性能且机械性能良好的绝缘纸绕制而成。
屏蔽层5绕置于绝缘层4外，屏蔽层5单端或者两端接地，用于屏蔽超导带材2对外的电磁场。
外壳6置于屏蔽层5外，由包含但不限于铜或铝等金属材料制成。
进一步的，外壳6内侧形状为圆柱形与骨架1适配，外壳6外侧形状包含但不限于圆形，方形等。
在本发明一实施例中，超导带材2为ReBCO超导带材，且每一导槽内超导体由多层ReBCO超导带材堆叠而成，多层堆叠的超导带材2能增大电缆的电流密度。
如图7所示，常规线缆包括普通骨架，骨架上顺序缠绕的第一层三根超导带材和反序绕制在骨架上的第二层三根超导带材；第一层与第二层的轴向夹角范围不超过90°。
常规CORC电缆的第一层超导带材和第二层超导带材独立绕制，先绕制第一层，然后再绕制第二层，层间存在电感参数的差异性问题。
在本发明一实施例中，如图1-3所示，以三槽超导缆线为例，导槽绕骨架1轴向呈单向螺旋分布，导槽横截面为圆弧形且呈对称分布；所述导槽关于骨架1中心对称；每1导槽内至少堆叠有两组超导带材2，达到在增大电缆电流密度的同时，也增强了电缆承受机械应力或电磁力的能力，同时尽可能减少超导材料在导槽内发生扭转进而使临界性能发生衰退。
在本发明另一实施例中，如图4-6所示，以三槽超导缆线为例，导槽绕骨架1轴向呈双向螺旋分布，导槽横截面为圆弧形且呈对称分布，导槽开设有3组，每一组导槽包含两根双向螺旋状的导槽，3组导槽均为同样的双螺旋导槽，在骨架1周壁上形成无数个交汇点。
进一步的，超导带材2在导槽内堆叠，在增大电缆电流密度的同时，也增强了电缆承受机械应力或电磁力的能力，同时尽可能减少超导材料在导槽内发生扭转进而使临界性能发生衰退。
在本实施例中，超导带材2的层数至少为两层；当将超导带材2绕制在骨架1上时，选取一个导槽作为起始导槽按照顺时针或逆时针依次将6根超导带材2绕制在骨架1上，绕制完第一层；同样选取上述起始导槽，按照与第一层超导带材2相反的顺序依次将6根超导带材2绕制在骨架1上，绕制完第二层。
进一步的，当绕制完两层的超导带材2，绕制堆叠在第一层和第二层上方的超导带材2；每相邻的奇偶两层之间的超导带材2正反向交错绕制。
进一步的，骨架1周壁形成有若干列限位块，相邻列限位块上下交错布置；限位块为四面体结构，限位块四侧边的形状均为圆弧形，且与导槽形状适配。
在本发明的另一个实施例中，先将多层带材堆叠后，选择一方向缠绕，在旋转反方向缠绕，这样大大减小了绕制的难度。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种改进CORC圆芯导体的多槽超导缆线，其特征在于，包括：骨架(1)，超导带材(2)，覆盖物(3)和保护层；所述骨架(1)周壁开设有导槽；所述导槽至少有两组，且关于所述骨架(1)的中心轴线对称设置；所述导槽绕所述骨架(1)周壁呈螺旋状分布；
所述超导带材(2)设置有若干层，堆叠安置在所述导槽内；所述覆盖物(3)覆设在所述超导带材(2)上；所述骨架(1)外侧还套设有保护层。
2.根据权利要求1所述的一种改进CORC圆芯导体的多槽超导缆线，其特征在于：所述骨架(1)中心开设有冷却通道(7)；所述骨架(1)包括但不限于铜管或不锈钢管。
3.根据权利要求1所述的一种改进CORC圆芯导体的多槽超导缆线，其特征在于：
若干组所述导槽在所述骨架(1)每一横截面倾斜角度均相同且为圆弧状结构；
所述导槽绕所述骨架(1)轴向呈单向螺旋分布；所述导槽横截面为圆弧形且对称分布；所述超导带材(2)绕设在所述导槽内；
或所述导槽绕所述骨架(1)轴向呈双向螺旋分布；所述导槽横截面为圆弧形且呈对称分布；所述超导带材(2)双向交错互相堆叠设置在所述导槽内。
4.根据权利要求1所述的一种改进CORC圆芯导体的多槽超导缆线，其特征在于：所述超导带材(2)为ReBCO超导带材。
5.根据权利要求1所述的一种改进CORC圆芯导体的多槽超导缆线，其特征在于：所述覆盖物(3)包含但不限于铝金属、铜金属或不锈钢金属，用于固定所述超导带材(2)。
6.根据权利要求1所述的一种改进CORC圆芯导体的多槽超导缆线，其特征在于：所述保护层由内至外依次包括绝缘层(4)，屏蔽层(5)和外壳(6)。
7.根据权利要求6所述的一种改进CORC圆芯导体的多槽超导缆线，其特征在于：所述绝缘层(4)为绝缘纸绕制成型。
8.根据权利要求6所述的一种改进CORC圆芯导体的多槽超导缆线，其特征在于：所述屏蔽层(5)绕置于所述绝缘层(4)外，所述屏蔽层(5)单端或者两端接地，用于屏蔽所述超导带材(2)对外的电磁场。
9.根据权利要求6所述的一种改进CORC圆芯导体的多槽超导缆线，其特征在于：所述外壳(6)置于所述屏蔽层(5)外，由包含但不限于铜或铝等金属材料制成。
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