CN114550996A - 一种高机械稳定性的高温超导三相交流电缆 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高机械稳定性的高温超导三相交流电缆，此三相交流电缆由金属骨架、绝缘内包套、三相超导角形子缆线、绝缘外包套和金属套管组成，所述超导角形子缆线由单元超导方形缆线和绝缘填充物组成，所述单元超导方形缆线由超导带材组和金属包套组成，所述超导带材组由REBCO超导涂层导体紧密堆叠形成。本发明所述电缆中，绝缘内包套与金属骨架，金属套管与绝缘外包套间均紧密嵌套连接，三相超导角形子缆线紧贴绝缘内包套排列，单元超导方形缆线与绝缘外包套间缝隙填充绝缘橡胶，电缆最内层的金属骨架中通液氮以提供低温环境。本发明所述三相角形电缆具有更高的机械稳定性，具有较大的工程应用前景。

Description

一种高机械稳定性的高温超导三相交流电缆

技术领域

本发明有关三相交流高温超导电缆，属于超导电工领域。

背景技术

随着超导体工作温度提高到了液氮77K温区，高温超导技术在电力系统中应用成为了可能。第二代高温超导REBCO涂层导体凭借其大载流能力、高机械强度、低交流损耗等优异性能，在电力传输领域中具有极大的应用潜力。然而单根高温超导涂层导体载流能力有限，为了获得更大的传输电流容量，我们有必要将高温超导带材堆叠形成大载流容量的电缆来使用。超导电缆作为目前超导电力技术中极具潜力的一种应用载体，具有低传输损耗、大载流容量、可有效降低电压等级以及土地占用面积等优点。

在上述情况下，我们有必要提出一种高机械稳定性的高温超导三相交流电缆来适应高机械强度要求的三相电缆应用场合。

发明内容

本发明的目的是提供一种高机械稳定性的高温超导三相交流电缆，以提高三相交流电缆的机械稳定性。本发明所述高机械稳定性的三相交流电缆包括金属骨架、绝缘内包套、三相超导角形子缆线、绝缘外包套和金属套管，所述超导角形子缆线由单元超导方形缆线和绝缘填充物组成，所述单元超导方形缆线由超导带材组和金属包套组成，所述超导带材组由REBCO第二代高温超导涂层导体紧密堆叠形成。本发明所述交流电缆中，绝缘内包套与金属骨架，金属套管与绝缘外包套间均紧密嵌套连接，三相超导角形子缆线紧贴绝缘内包套排列，单元超导方形缆线与绝缘外包套间的缝隙填充绝缘橡胶，电缆最内层的金属骨架中通冷却介质以提供超导所需的低温环境。

所述的金属骨架为铝骨架、铜骨架或合金骨架，位于电缆最内层的金属骨架可以起到支撑保护三相交流电缆的作用。

所述的绝缘内包套和绝缘外包套均为橡胶包套，三相交流电缆可以通过内外绝缘包套实现ABC三相电流间的彼此绝缘，金属骨架与绝缘内包套间紧密嵌套连接。

所述的ABC三相超导角形子缆线均由单元超导方形缆线与绝缘填充物堆叠为角形截面的棱柱。

所述的单元超导方形缆线由超导带材组外覆金属包套而成。

所述的超导带材组由REBCO第二代高温超导带材紧密堆叠而成。

所述的金属包套材质可为铝、铜、不锈钢。

所述单元超导方形缆线与绝缘外包套间的绝缘填充物为橡胶填充物。

附图说明

图1为本发明提供的一种高机械稳定性的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高机械稳定性的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角形子缆线的结构示意图；

图4为本发明提供的单相超导角形子缆线的横截面示意图；

图5为本发明提供的单元超导方形缆线的结构示意图；

图6为本发明提供的单元超导方形缆线的横截面示意图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对一种高机械稳定性的高温超导三相交流电缆发明进行细致的解释说明。

图1为本发明涉及的一种高机械稳定性的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)、绝缘内包套(2)、三相超导角形子缆线(3)、绝缘外包套(4)和金属套管(5)。本发明所述绝缘内包套(2)紧贴金属骨架(1)排列，金属套管(5)紧贴绝缘外包套(4)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(5)。本文所用涂层导体材料与自场临界电流为160A(77 K)的4×0.1mm REBCO第二代高温超导涂层导体相同，裁剪后所用带材的尺寸为0.72×0.1mm，所用单根裁剪带材自场临界电流为28.8A。在高机械稳定性的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108根，考虑10％的电流衰减，三相交流电缆临界电流为 108×28.8×0.9＝2799.36A。

图2为本发明涉及的一种高机械稳定性的高温超导三相交流电缆的横截面示意图，其由内到外包括金属骨架(1)、绝缘内包套(2)、三相超导角形子缆线(3)、绝缘外包套(4)和金属套管(5)。本发明所述绝缘内包套(2)紧贴金属骨架(1)排列，金属套管(5)紧贴绝缘外包套(4)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(5)。

图3为超导角形子缆线的结构示意图。其由内到外包括单元超导方形缆线(1)和绝缘填充物(2)。ABC三相超导角形子缆线均由单元超导方形缆线(1)与绝缘填充物(2)堆叠为角形截面的棱柱。三相超导角形子缆线分别通入ABC三相交流电流，ABC三相交流电流通过绝缘内外包套以及绝缘填充物(2)实现三相电流彼此间的绝缘。单相超导子缆线带材总数为36根，考虑10％的电流衰减，超导角形子缆线临界电流为36×28.8×0.9＝933.12A。

图4为超导角形子缆线的横截面示意图。其由内到外包括单元超导方形缆线(1)和绝缘填充物(2)。ABC三相超导角形子缆线均由单元超导方形缆线(1)与绝缘填充物(2)堆叠为角形截面的棱柱。三相超导角形子缆线分别通入ABC三相交流电流，ABC三相交流电流通过绝缘内外包套以及绝缘填充物(2)实现三相电流彼此间的绝缘。

图5为单元超导方形缆线的结构示意图。其由内到外包括超导带材组(1)和金属包套(2)。单元超导方形缆线由超导带材组(1)外覆金属包套(2)而成。每根单元超导方形缆线中的超导带材组由六根第二代高温超导REBCO涂层导体紧密堆叠而成。单元超导方形缆线带材总数为6根，考虑10％的电流衰减，单元超导方形缆线临界电流为6×28.8×0.9＝155.52A。

图6为单元超导方形缆线的横截面示意图。其由内到外包括超导带材组(1)和金属包套(2)。单元超导方形缆线由超导带材组(1) 外覆金属包套(2)而成。每根单元超导方形缆线中的超导带材组由六根第二代高温超导REBCO涂层导体紧密堆叠而成。

Claims (9)

1.一种高机械稳定性的高温超导三相交流电缆，所述高机械稳定性的三相交流电缆包括金属骨架、绝缘内包套、三相超导角形子缆线、绝缘外包套和金属套管，所述超导角形子缆线由单元超导方形缆线和绝缘填充物组成，所述单元超导方形缆线由超导带材组和金属包套组成，所述超导带材组由REBCO第二代高温超导涂层导体紧密堆叠形成。本发明所述交流电缆中，绝缘内包套与金属骨架，金属套管与绝缘外包套间均紧密嵌套连接，三相超导角形子缆线紧贴绝缘内包套排列，单元超导方形缆线与绝缘外包套间的缝隙填充绝缘橡胶，电缆最内层的金属骨架中通冷却介质以提供超导所需的低温环境。

2.根据权利要求1所述的一种高机械稳定性的高温超导三相交流电缆，其特征在于，所述的金属骨架为铝骨架、铜骨架或合金骨架，位于电缆最内层的金属骨架可以起到支撑保护三相交流电缆的作用。

3.根据权利要求1所述的一种高机械稳定性的高温超导三相交流电缆，其特征在于，所述的绝缘内包套和绝缘外包套均为橡胶包套，三相交流电缆可以通过内外绝缘包套以及绝缘填充物实现ABC三相电流间的彼此绝缘，绝缘内包套与金属骨架间紧密嵌套连接。

4.根据权利要求1所述的一种高机械稳定性的高温超导三相交流电缆，其特征在于，所述的ABC三相超导角形子缆线均由单元超导方形缆线与绝缘填充物堆叠为角形截面的棱柱，三相超导角形子缆线紧贴绝缘内包套排列。

5.根据权利要求4所述的一种高机械稳定性的高温超导三相交流电缆，其特征在于，所述的单元超导方形缆线由超导带材组外覆金属包套而成。

6.根据权利要求5所述的一种高机械稳定性的高温超导三相交流电缆，其特征在于，所述的超导带材组由REBCO第二代高温超导涂层导体紧密堆叠而成。

7.根据权利要求5所述的一种高机械稳定性的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铝、铜、不锈钢。

8.根据权利要求4所述的一种高机械稳定性的高温超导三相交流电缆，其特征在于，所述单元超导方形缆线与绝缘外包套间的绝缘填充物为橡胶填充物。

9.根据权利要求1所述的一种高机械稳定性的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铝、铜、不锈钢，金属套管与绝缘外包套间紧密嵌套连接。

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