CN1530967A - 具有双层冷却通道结构的热绝缘高温超导电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有双层冷却通道结构的热绝缘高温超导电缆，其由内向外包括支撑管、在其外缠绕的多层超导线、低温保持器、以及再外面的半导体层、电绝缘层、屏蔽层和保护层，在多层超导线与低温保持器之间有一供制冷剂通过的环形空间，该环形空间在电缆的端部与支撑管中心空间相通，从而形成双层冷却通道，本发明不需要采用专门的回流通道即可以实现三相电缆输电特性均匀，低温系统集中布局，同时使得电缆系统本身结构更加紧凑、环境漏热减少，即总损耗减小，从而使初投资降低，改善了热绝缘高温超导电缆的综合性能。

Description

具有双层冷却通道结构的热绝缘高温超导电缆
技术领域
本发明涉及一种热绝缘高温超导电缆，特别是一种具有双层冷却通道结构的热绝缘高温超导电缆。
背景技术
与传统电缆相比，超导电缆具有能耗小、占地小、初投资大的特点，这主要是由超导线材的特性和低温行业的发展现状所决定的，短期内这两个因素对超导电缆性能的影响不会有很大的改变。在目前的生产技术水平基础上，设计生产者提高超导电缆综合性能所采取的主要方法之一是选择适合于超导电缆自身特点的冷却通道。
冷绝缘高温超导电缆，从内而外依次由支撑管、多层超导线、低温电绝缘层、超导屏蔽层、低温保持器和外保护层组成。热绝缘高温超导电缆，从内而外依次由支撑管、多层超导线、低温保持器、电绝缘层、屏蔽层和外保护层组成。二者相比，热绝缘高温超导电缆的电绝缘层处于室温状态，与常规电缆相同，冷绝缘高温超导电缆的电绝缘层处于低温环境，需要专门的电绝缘材料。
无论冷绝缘还是热绝缘高温超导电缆，冷却通道可以有不同的形式，如：目前，德国Simense(图6)和美国Southwire(图7)研制成功的冷绝缘高温超导电缆均采用双层逆流冷却通道结构，日本研制成功的冷绝缘高温超导电缆为三芯三相结构，采用双层平行流冷却通道，目前正在对双层逆流冷却通道进行研制；丹麦NKT、Pirelli公司、Detroit研制成功的热绝缘高温超导电缆，如NKT申请的专利WO0133578A1和WO0133579A1，均采用的是单通道冷却结构(图8)。各种冷却通道结构相比，单通道结构的主要优点是简单、可靠；但对三相电缆而言，这种结构或者需要设立专门的回流通道(增加初投资和占用面积、能耗增加)或者不能保证三相电缆输电性能的均匀；由于超导线材两侧均有制冷剂通过，双层平行流冷却结构比单通道冷却结构的冷却效果要好一些，但同样存在需要设立专门的回流通道或者不能保证三相电缆输电性能均匀的问题；双层逆流冷却结构则可以解决这一问题，即保证三相电缆的输电均匀性又不需要设立专门的回流通道，同时减少占地空间和初投资，环境漏热也减少，从而提高超导电缆的综合性能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，为热绝缘高温超导电缆提供一种更好的冷却通道，在现有技术水平的基础上使热绝缘高温超导电缆的综合性能得到进一步提高。
为达上述目的，本发明提出一种具有双层冷却通道结构的热绝缘高温超导电缆，其由内向外包括支撑管、在其外缠绕的多层超导线、低温保持器、以及再外面的半导体层、电绝缘层、屏蔽层和保护层，在多层超导线与低温保持器之间有一供制冷剂通过的环形空间，该环形空间在电缆的端部与支撑管中心空间相通，从而形成双层冷却通道。
所述的电缆可以为单芯单相电缆或三芯三相电缆。
所述的三芯三相电缆的每一芯的外部没有各自独立的保护层，而是三芯电缆共用同一外保护层。
一种用于所述的具有双层冷却通道结构的热绝缘高温超导电缆的冷却方法，所述的制冷剂在支撑管中心空间内和环形空间内的流动方式为逆流方式或平行流方式。
所述的逆流方式为制冷剂自支撑管中心空间进入，从环形空间返回。
所述的逆流方式为制冷剂自环形空间进入，从支撑管中心空间返回。
所述的平行流方式为制冷剂进入电缆后，一部分由支撑管中心空间通过，另一部分由环形空间通过。
本发明的效果在于，对于热绝缘高温超导电缆，提供了一种更好的冷却通道，尤其是采用新型双层逆流冷却通道结构，不需要采用专门的回流通道即可以实现三相电缆输电特性均匀，低温系统集中布局，同时使得电缆系统本身结构更加紧凑、环境漏热减少，即总损耗减小，从而使初投资降低，改善了热绝缘高温超导电缆的综合性能。
附图说明
图1为本发明单芯单相具有双层冷却通道结构的热绝缘高温超导电缆实施例的横截面示意图；
图2为本发明三芯三相具有双层冷却通道结构的热绝缘高温超导电缆实施例的横截面示意图；
图3为具有双层冷却通道结构的热绝缘高温超导电缆的冷却方法中的逆流方式之一示意图；
图4为具有双层冷却通道结构的热绝缘高温超导电缆的冷却方法中的逆流方式之二示意图；
图5为具有双层冷却通道结构的热绝缘高温超导电缆的冷却方法中的平行流方式示意图；
图6为现有技术德国Simense研制成功的冷绝缘高温超导电缆的横截面示意图；
图7为现有技术美国Southwire研制成功的冷绝缘高温超导电缆的立体示意图；
图8为现有技术丹麦NKT研制成功的热绝缘高温超导电缆的立体示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，为本发明提出的一种具有双层冷却通道结构的热绝缘高温超导电缆的单芯单相电缆的实施例，其由内向外包括支撑管1、在其外缠绕的多层超导线2、低温保持器3、以及再外面的半导体层4、电绝缘层5、屏蔽层6、防水内衬层7和保护层8，在多层超导线2与低温保持器3之间有一供制冷剂通过的环形空间9，该环形空间9在电缆的端部与支撑管中心空间10相通，从而形成双层冷却通道。
如图1和图2所示，所述的电缆可以为单芯单相电缆或三芯三相电缆。
如图2所示，为三芯三相电缆的实施例，所述的三芯三相电缆的每一芯的外部没有各自独立的防水内衬层7和保护层8，而是三芯电缆共用同一外保护层，包括防水内衬层7’和保护层8’。
本发明提供一种用于所述的具有双层冷却通道结构的热绝缘高温超导电缆的冷却方法，所述的制冷剂在支撑管中心空间10内和环形空间9内的流动方式为逆流方式或平行流方式。
如图3所示，为具有双层冷却通道结构的热绝缘高温超导电缆的冷却方法中的逆流方式之一，所述的逆流方式为制冷剂自支撑管中心空间10进入，从环形空间9返回。
如图4所示，为具有双层冷却通道结构的热绝缘高温超导电缆的冷却方法中的逆流方式之二，所述的逆流方式为制冷剂自环形空间9进入，从支撑管中心空间10返回。
如图5所示，为具有双层冷却通道结构的热绝缘高温超导电缆的冷却方法中的平行流方式，所述的平行流方式为制冷剂进入电缆后，一部分由支撑管中心空间10通过，另一部分由环形空间9通过。
通过以上所述的各实施例可见，本发明对于热绝缘高温超导电缆，确实提供了一种更好的冷却通道，尤其是采用新型双层逆流冷却通道结构，不需要采用专门的回流通道即可以实现三相电缆输电特性均匀，低温系统集中布局，使电缆系统结构更加紧凑、减少环境漏热，减小总损耗，可使初投资降低，并改善热绝缘高温超导电缆的综合性能。

Claims (7)

1.一种具有双层冷却通道结构的热绝缘高温超导电缆，其由内向外包括支撑管、在其外缠绕的多层超导线、低温保持器、以及再外面的半导体层、电绝缘层、屏蔽层和保护层，其特征在于，在多层超导线与低温保持器之间有一供制冷剂通过的环形空间，该环形空间在电缆的端部与支撑管中心空间相通，从而形成双层冷却通道。
2.如权利要求1所述的具有双层冷却通道结构的热绝缘高温超导电缆，其特征在于，所述的电缆为单芯单相电缆或三芯三相电缆。
3.如权利要求2所述的具有双层冷却通道结构的热绝缘高温超导电缆，其特征在于，所述的三芯三相电缆的每一芯的外部没有各自独立的保护层，而是三芯电缆共用同一外保护层。
4.一种用于权利要求1所述的具有双层冷却通道结构的热绝缘高温超导电缆的冷却方法，其特征在于，所述的制冷剂在支撑管中心空间内和环形空间内的流动方式为逆流方式或平行流方式。
5.如权利要求4所述的具有双层冷却通道结构的热绝缘高温超导电缆的冷却方法，其特征在于，所述的逆流方式为制冷剂自支撑管中心空间进入，从环形空间返回。
6.如权利要求4所述的具有双层冷却通道结构的热绝缘高温超导电缆的冷却方法，其特征在于，所述的逆流方式为制冷剂自环形空间进入，从支撑管中心空间返回。
7.如权利要求4所述的具有双层冷却通道结构的热绝缘高温超导电缆的冷却方法，其特征在于，所述的平行流方式为制冷剂进入电缆后，一部分由支撑管中心空间通过，另一部分由环形空间通过。
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