CN114300197A - 一种结构紧凑型高温超导三相交流电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种结构紧凑型高温超导三相交流电缆，此三相交流电缆包括金属骨架、三相超导子缆线、金属填充物和金属套管，所述超导子缆线包括液氮通道、单元超导缆线和绝缘包套，所述单元超导缆线包括超导带材组、金属填充物和金属包套，所述超导带材组由第二代高温超导REBCO带材紧密堆叠而成。本发明所述三相超导子缆线紧贴金属骨架排列，三相交流电缆最内层为金属骨架，最外层为金属套管，三相超导子缆线与金属套管间的缝隙填充金属铝。ABC三相超导子缆线中液氮通道通冷却介质以提供超导所需的低温环境，三相交流电缆通过超导子缆线外层橡胶包套实现ABC三相交流电流间的绝缘。本发明所述三相交流电缆结构紧凑，在相同占地的情况下相较于目前高温超导三相交流电缆具有更大的载流容量。
Description
技术领域
本发明有关高温超导三相交流电缆，属于超导电工领域。
背景技术
随着我国经济的不断发展，国民用电量不断增加，我国电力系统的规模也随之不断扩大，在这种情况下，对于一些可规划空间小、人口密集的一线城市来说，土地空间资源显得格外重要。在这种情况下，利用工作温度提高到液氮77 K下的高温超导材料制成超导电缆传输电流，可以有效解决这一困境。高温超导三相交流电缆由于运行损耗低、输送容量大、无环境污染、占地少等优势，在建设新电力系统以及对旧电力系统改造时具有极其重要的意义。
基于上述情况，为了在相同占地的情况下提高高温超导三相交流电缆载流容量，有必要提出一种结构紧凑型高温超导三相交流电缆。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构紧凑型高温超导三相交流电缆，以增大现有高温超导交流电缆载流容量。本发明高温超导三相交流电缆包括金属骨架、三相超导子缆线、金属填充物和金属套管，所述超导子缆线包括液氮通道、单元超导缆线和绝缘包套，所述单元超导缆线包括超导带材组、金属填充物和金属包套，所述超导带材组由第二代高温超导REBCO带材紧密堆叠而成。本发明所述三相超导子缆线紧贴金属骨架排列，三相交流电缆最内层为金属骨架，最外层为金属套管，三相超导子缆线与金属套管之间的缝隙填充金属铝。ABC三相超导子缆线中液氮通道通冷却介质以提供超导所需的低温环境，三相交流电缆通过超导子缆线最外层的橡胶包套实现ABC三相电流间的绝缘。
所述的金属骨架为铜骨架、铝骨架或合金骨架，金属骨架可以为三相交流电缆提供支撑保护的作用。
所述的ABC三相超导子缆线均由液氮通道与单元超导缆线堆叠为菱形截面的棱柱，外覆绝缘包套而成。三相超导子缆线分别通入ABC三相交流电流。
所述的液氮通道中通入的冷却介质为廉价的液氮。
所述的单元超导缆线由超导带材组外覆金属包套，并在超导带材组与金属包套间的缝隙填充金属铝而成。
所述的超导带材组由第二代高温超导REBCO带材紧密堆叠而成。
所述的金属包套材质可为铜、铝、不锈钢。
所述的金属填充物为金属铝填充物。
所述超导子缆线外层的绝缘包套为橡胶包套。
所述的金属套管材质可为铜、铝、不锈钢。
附图说明
图1为本发明提供的一种结构紧凑型高温超导三相交流电缆的结构示意图。
图2为本发明提供的一种结构紧凑型高温超导三相交流电缆的横截面示意图。
图3为本发明提供的单相超导子缆线的结构示意图。
图4为本发明提供的单相超导子缆线的横截面示意图。
图5为本发明提供的单元超导缆线的结构示意图。
图6为本发明提供的单元超导缆线的横截面示意图。
图7为本发明提供的金属骨架的结构示意图。
图8为本发明提供的金属骨架的横截面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对一种结构紧凑型高温超导三相交流电缆发明进行详细清晰的解释说明。
图1为本发明涉及的一种结构紧凑型高温超导三相交流电缆的结构示意图，其由内到外包括金属骨架（1）、三相超导子缆线（2）、金属填充物（3）和金属套管（4）。本发明所述三相超导子缆线（2）紧贴金属骨架（1）排列，三相交流电缆最内层为金属骨架（1），最外层为金属套管（4），三相超导子缆线（2）与金属套管（4）间的缝隙填充金属铝（3）。本文所用带材材料与自场临界电流为160 A（77 K）的4×0.1 mm第二代高温超导REBCO带材相同，裁剪后所用带材的尺寸为0.6×0.1 mm，所用单根裁剪带材自场临界电流为24 A。在结构紧凑型高温超导三相交流电缆实施案例中，三相交流电缆带材总数为144根，考虑10%的电流衰减，三相交流电缆临界电流为144×24×0.9=3110.4 A。
图2为本发明涉及的一种结构紧凑型高温超导三相交流电缆的横截面示意图，其由内到外由金属骨架（1）、三相超导子缆线（2）、金属填充物（3）和金属套管（4）组成。本发明所述三相超导子缆线（2）紧贴金属骨架（1）排列，三相交流电缆最内层为金属骨架（1），最外层为金属套管（4），三相超导子缆线（2）与金属套管（4）间的缝隙填充金属铝（3）。
图3为超导子缆线的结构示意图。其由内到外包括液氮通道（1）、单元超导缆线（2）和绝缘包套（3）。ABC三相超导子缆线均由液氮通道（1）与单元超导缆线（2）堆叠为菱形截面的棱柱，外覆绝缘包套（3）而成。三相超导子缆线分别通入ABC三相交流电流。超导子缆线最内层为液氮通道（1），其空心部分输送冷却介质液氮，超导子缆线最外层为橡胶包套（3），其可以实现ABC三相交流电流间的绝缘。单相超导子缆线带材总数为48根，考虑10%的电流衰减，超导子缆线临界电流为48×24×0.9=1036.8 A。
图4为超导子缆线的横截面示意图。其由内到外包括液氮通道（1）、单元超导缆线（2）和绝缘包套（3）。ABC三相超导子缆线均由液氮通道（1）与单元超导缆线（2）堆叠为菱形截面的棱柱，外覆绝缘包套（3）而成。三相超导子缆线分别通入ABC三相交流电流。超导子缆线最内层为液氮通道（1），其空心部分输送冷却介质液氮，超导子缆线最外层为橡胶包套（3），其可以实现ABC三相交流电流间的绝缘。
图5为单元超导缆线的结构示意图。其由内到外包括超导带材组（1）、金属填充物（2）和金属包套（3）。单元超导缆线由超导带材组（1）外覆金属包套（3），超导带材组（1）与金属包套（3）间的缝隙填充金属铝（2）而成。每根单元超导缆线中的超导带材组由六根第二代高温超导REBCO带材紧密堆叠而成。单元超导缆线带材总数为6根，考虑10%的电流衰减，单元超导缆线临界电流为6×24×0.9=129.6 A。
图6为单元超导缆线的横截面示意图。其由内到外包括超导带材组（1）、金属填充物（2）和金属包套（3）。单元超导缆线由超导带材组（1）外覆金属包套（3），超导带材组（1）与金属包套（3）间的缝隙填充金属铝（2）而成。每根单元超导缆线中的超导带材组由六根第二代高温超导REBCO带材紧密堆叠而成。
图7为金属骨架的结构示意图，金属骨架与三相超导子缆线组成的整体横截面为正六边形，金属骨架可以对三相交流电缆起到支撑保护的作用。
图8为金属骨架的横截面示意图，金属骨架与三相超导子缆线组成的整体横截面为正六边形，金属骨架可以对三相交流电缆起到支撑保护的作用。
Claims (11)
1.一种结构紧凑型高温超导三相交流电缆，所述高温超导三相交流电缆包括金属骨架、三相超导子缆线、金属填充物和金属套管，所述超导子缆线包括液氮通道、单元超导缆线和绝缘包套，所述单元超导缆线包括超导带材组、金属填充物和金属包套，所述超导带材组由第二代高温超导REBCO带材堆叠组成，三相超导子缆线紧贴金属骨架排列，三相交流电缆最内层为金属骨架，最外层为金属套管，三相超导子缆线与金属套管间的缝隙填充金属铝，ABC三相超导子缆线中液氮通道通冷却介质以提供超导所需的低温环境，三相交流电缆通过超导子缆线最外层的橡胶包套实现ABC三相电流间的绝缘。
2.根据权利要求1所述的一种结构紧凑型高温超导三相交流电缆，其特征在于，所述的金属骨架为铜骨架、铝骨架或合金骨架，金属骨架可以为三相交流电缆提供支撑保护的作用。
3.根据权利要求1所述的一种结构紧凑型高温超导三相交流电缆，其特征在于，所述的ABC三相超导子缆线均由液氮通道与单元超导缆线堆叠为菱形截面的棱柱，外覆绝缘包套而成，三相超导子缆线分别通入ABC三相交流电流。
4.根据权利要求3所述的一种结构紧凑型高温超导三相交流电缆，其特征在于，所述的液氮通道中通入的冷却介质为廉价的液氮。
5.根据权利要求3所述的一种结构紧凑型高温超导三相交流电缆，其特征在于，所述的单元超导缆线由超导带材组外覆金属包套，并在超导带材组与金属包套间的缝隙填充金属铝而成。
6.根据权利要求5所述的一种结构紧凑型高温超导三相交流电缆，其特征在于，所述的超导带材组由第二代高温超导REBCO带材紧密堆叠而成。
7.根据权利要求5所述的一种结构紧凑型高温超导三相交流电缆，其特征在于，所述的金属填充物为金属铝填充物。
8.根据权利要求5所述的一种结构紧凑型高温超导三相交流电缆，其特征在于，所述的金属包套材质可为铜、铝、不锈钢。
9.根据权利要求3所述的一种结构紧凑型高温超导三相交流电缆，其特征在于，所述超导子缆线最外层的绝缘包套为橡胶包套。
10.根据权利要求1所述的一种结构紧凑型高温超导三相交流电缆，其特征在于，所述的金属填充物为金属铝填充物。
11.根据权利要求1所述的一种结构紧凑型高温超导三相交流电缆，其特征在于，所述的金属套管材质可为铜、铝、不锈钢。
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| CN114284026A (zh) * | 2021-12-21 | 2022-04-05 | 深圳供电局有限公司 | 一种金属封闭式液氮绝缘超导线路 |
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