CN1601659A - 超导电缆的端头结构和使用其的超导电缆线路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种超导电缆(100)的端头结构和使用其的超导电缆线路，该超导电缆(100)包括具有超导屏蔽层(203)和电绝缘层(202)的电缆芯(102)。超导屏蔽层(203)在径向外部设置有连接电极(1)，超导屏蔽层(230)和连接电极(1)利用低熔点焊料(5)连接在一起。连接电极(1)其上安装有地线(3)以将超导屏蔽层(203)接地。对于包括多个电缆芯(102)的多相电缆，连接电极(1)被导电耦合部件(2)所连接以短接超导屏蔽层(203)。超导屏蔽层(203)能够被接地而不会削弱电绝缘层的绝缘性。

Description

超导电缆的端头结构和使用其的超导电缆线路
技术领域
本发明涉及一种包括具有超导层的电缆芯的超导电缆的端头结构，以及包括该端头结构的超导电缆线路，特别是涉及一种有助于将地线与该超导层相连的同时阻止电绝缘层绝缘性被削弱的超导电缆端头结构及包括该端头结构的线路。
背景技术
作为一种使用由比如Bi基高温超导带(tape)形成的超导导体层制造出的超导电缆，不仅仅是包括单电缆芯的单相电缆，还有将多个电缆芯装配成一个单元制造而得的多芯类型的多相超导电缆都在研制中。
参考图5，超导电缆100包括三个电缆芯102缠绕并容纳于热绝缘管道101中。热绝缘管道101具有外管道101a和内管道101b。由这些外管道101a和内管道101b构成的双管道其中设置有热绝缘材料(未示出)，且在该双管道中产生真空。
这些电缆芯102的每一个都包括，按照从最内部的组件开始的顺序，型模200，超导导体层201，电绝缘层202，超导屏蔽层203和保护层204。超导导体层201通过绕着型模200以螺旋形缠绕多层超导线材构成。电绝缘层202是缠绕用层压聚丙烯牛皮纸(polypropylene and kraft paper in lamination)形成的绝缘纸而形成。超导屏蔽层203是通过绕着电绝缘层202以螺旋形缠绕与超导导体层201所用的超导线材相似的超导线材构成的。在该超导屏蔽层203中，以稳定的状态，电流以与流经超导导体层201的电流大致相同的大小和相反的方向被感生。该感生电流产生一磁场，该磁场可以抵消从超导导体层201产生的磁场，并因此在电缆芯102外部基本上没有磁场泄漏。在内管道101b和每个电缆芯102之间形成的空间103通常提供制冷剂流动的通路。热绝缘层101具有提供聚氯乙烯的抗腐蚀层104的径向外部。
对通常的导电多相电缆，对比起来，众所周知正常情况下每个电缆芯具有一个接地的屏蔽层使得为各相获得地电位。该技术已经被描述，比如在新版《Power Cable Technology Handbook(电力电缆技术手册)》Kihachiro Iizuka，Kabushiki Kaisha Denkishoin，1989年三月25日，第一版，第一次印刷，第645页”.该屏蔽层接地是通过直接将地线和屏蔽层相连并将该地线接地，即将该线与接地结构相连。地线通常通过使用熔点为大约190℃的典型的焊料焊接、压力焊接等来与屏蔽层相连。
超导电缆也需要使超导屏蔽层被处理，且将该超导屏蔽层接地是理想的。如果该超导电缆具有以普通导电电缆的屏蔽层接地所使用的方式接地的超导屏蔽层，可是，问题产生了：首先，超导层由不具有机械强度以能够承受压力焊接的超导线材形成。如此，不能使用如平常用于常规导电电缆的压力成形。如果超导电缆具有利用上述典型的焊料(其熔点高于在超导屏蔽层之下的电绝缘层的温度限制)与地线相连的超导屏蔽层，用于熔化焊料的热量削弱了电绝缘层的绝缘性。
而且，直接将地线和超导电缆的超导屏蔽层相连可能会损坏构成超导屏蔽层的超导线材，并如上所述削弱了电绝缘层的绝缘性。因而期望将地线不直接的与超导屏蔽层相连，而不是直接的将地线与超导屏蔽层相连。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种超导电缆的端头结构，使得超导层接地的时候不会削弱超导层和超导屏蔽层的特性，特别是，不会削弱电绝缘层的绝缘性，以及提供包括该端头结构的超导电缆线路。本发明要解决的另一技术问题是提供一种多相电缆中的超导电缆的端头结构，该超导电缆具有经过适当处理的超导屏蔽层以通过感生电流，以及包括该端头结构的超导电缆线路。
本发明通过以下方式实现上述目标：在超导层径向外部布置一连接电极，并还使用具有低熔点的焊料连接超导层和该连接电极。
更具体的，本发明是一种超导电缆的端头结构，该超导电缆包括具有超导层和电绝缘层的电缆芯，还包括布置在超导层径向外部的连接电极，且该连接电极和超导层通过低熔点焊料相连。此外，当该超导层是超导导体层和超导屏蔽层，该连接电极布置在超导屏蔽层的径向外部，并且该连接电极具有安装在其上的地线。此外，当超导电缆是包括多个电缆芯的多相电缆，该连接电极布置在每个电缆芯的超导屏蔽层的径向外部，且这样的连接电极通过导电耦合部件连接。
与本发明相关，超导电缆具有一超导层，该超导层径向外部提供导电连接部件(连接电极)，连接电极通过使用低熔点焊料固定到超导层，以阻止在安装连接部件时电绝缘层具有被削弱的绝缘性。该连接电极可具有一先已安装在其上的地线，且具有该线的连接电极能够和该超导层、该超导屏蔽层相连，特别的，避免需要直接安装地线到超导屏蔽层。这可以阻止在安装地线时超导屏蔽层被损坏，也阻止了电绝缘层的绝缘性被削弱。
而且，假如超导电缆是包括多个电缆芯的多相电缆，每个电缆芯可以具有径向外部提供有连接电极的超导屏蔽层，且超导屏蔽层和连接电极可以通过低熔点焊料连接，每个超导屏蔽层可以接地。本发明的发明者研究并发现当每个电缆芯具有接地的超导屏蔽层时，产生如下问题：超导电缆通过的电流比常规的导电电缆要显著的大。如果每个电缆芯的超导屏蔽层通过大地接地，每个电缆芯的超导屏蔽层可不利地通过大地相连。如果这样做，超导屏蔽层(连接电阻大)通过的电流大小小于流过超导层的电流。这样，每个电缆芯的超导屏蔽层不能产生一个可抵消由每个电缆芯的超导导体层产生的磁场，并在每个电缆芯外部产生一个大磁场。从而在本发明中，如果电缆芯的超导屏蔽层在其径向外部各自设置有连接电极，该超导屏蔽层分别通过导电耦合部件连接在一起以减少连接阻抗和短接超导屏蔽层。一个可以抵消从每个电缆芯的超导导体层产生的磁场的磁场能够在每个超导屏蔽层产生。从每个电缆芯的磁场泄漏因此可以被减少。
下面将更详细的描述本发明。
本发明涉及一种包括具有超导层和电绝缘层的电缆芯的超导电缆。如此，它可以是一种包括单个上述电缆芯的单相电缆，或者是包括多个上述电缆芯的多相电缆。多相电缆包括具有缠绕在一起并容纳于热绝缘管道内的三个电缆芯的3相超导电缆。该电缆可能是任何公知的超导电缆之一。
该超导层包括超导导体层和超导屏蔽层。建议这些超导层通过螺旋形缠绕由Bi2233基超导材料形成的线材而形成，且它们可能设置为单层或多层。对于多层，由层压聚丙烯牛皮纸形成的绝缘纸被缠绕在层之间以设置为绝缘层。而且在超导导体层和超导屏蔽层之间插入电绝缘层。推荐通过缠绕PPLP或类似的由层压聚丙烯牛皮纸形成的绝缘纸构成该电绝缘层。而且在本发明中，该超导层的径向外部布置有连接电极，超导层和连接电极通过低熔点焊料接合在一起。
焊料具有依赖其化学组成而变化的熔点。本发明使用的是低熔点焊料，焊料熔点低于通常所用熔点大约为190℃的焊料(下文简称为典型焊料)。更具体的说，使用熔点低于电绝缘层温度限制的焊料。该电绝缘层由PPLP或类似的由聚丙烯层压牛皮纸形成的绝缘纸构成，温度限制为130℃。即，该典型焊料，熔点高于电绝缘层的温度限制，将使得电绝缘层的绝缘性被削弱。相应的阻止电绝缘层的绝缘性削弱，使用熔点小于130℃(更优选的至多为120℃)的焊料。另一方面，要求焊料不会熔化，并且在从常温到一个特别低的温度(制冷剂冷冻电缆的温度)的范围内具有一定水平的机械强度。焊料具有包括熔点至少为60℃的这样的性质。这种低熔点的焊料可为市场上可获得的焊料。
而且在附接连接电极时，温度传感器能够接合在比如电绝缘层、超导屏蔽层和/或等等上，以确定每层的温度来更好地阻止电绝缘层的绝缘性被削弱。温度传感器包括热电偶等等。推荐温度传感器可以用带、焊料等等连接，并在连接电极用低熔点焊料连接至超导层的径向外部以后被移去。
连接电极被用于将地线、超导层和/或等等连接在一起。推荐这样的连接电极由导电材料比如铜、铝(两者在77K的比阻抗ρ＝2×10-7Ω·cm)或类似的金属形成，所述金属在超导电缆所使用的制冷剂温度(例如当液氮被用作制冷剂时的液氮温度附近)下具有小的电阻抗。连接电极的形状优选地是接触超导层的周方向的至少一部分。如果超导层由多个超导线材形成，特别的，连接电极优选的为能够和所有组元超导线材一起电连接的形状。比如它包括能够覆盖超导层的整个外周边的圆筒状。如果连接电极是圆筒状，它优选的由截面为弧形的片结合在一起形成圆筒状来形成，以有助于在超导层的周边附着连接电极。更具体地，均具有半圆弧形截面形状的、组合在一起的片被包括在连接电极中。
连接电极优选的具有连接其上的地线，并且通过将该连接地线的连接电极在超导层的径向外部连接至超导层，能够特别的阻止超导屏蔽层在连接地线时被损坏，并可以阻止电绝缘层的绝缘性被削弱。而且，采用连接地线的连接电极能够便于将超导屏蔽层接地。地线通过焊料或螺栓或压力接合或类似的机械连接方式而连接到连接电极。本发明中，超导层具有通过连接电极连接其上的地线。因而，上述的这样的机械连接也能够被采用，且地线易于可靠的被连接。而且，连接电极能够在任何期望位置和超导电缆连接，提供良好的可操作性。而且，对于多相电缆，能够提高选择连接电极连接位置的自由度。
对于包括多个电缆芯的多相电缆，推荐电缆芯各自的超导层(特别是超导屏蔽层)其上分别如上所述设置有连接电极，且这些连接电极通过导电耦合部件相连以短接超导屏蔽层，以及安装到与任何一个电缆芯相关的连接电极的地线能够被接地以将该多个电缆芯共同接地。注意到在任何单个电缆芯设置安装有地线的连接电极就足够。其它电缆芯可以分别设置没有安装接地线的连接电极。
比如对包括三个电缆芯的3相超导电缆，通过所谓Y形连接的形式，连接电极和耦合部件被连接。更特别的，电缆芯的径向外部分别设置各自的连接电极，各自耦合部件的一端均安装在各自连接电极上，耦合部件的各自另一端朝向以连接电极为顶点的三角形的中心连接。另一种方案是，也可以考虑被称作Δ形连接的形式。更特别的，电缆芯的径向外部分别设置各自的连接电极，该连接电极用作顶点且耦合部件连接到连接电极使得耦合部件相应于连接顶点(或连接电极)的边。对于Y形连接形式，耦合部件可以通过使用单独的中心电极以连接耦合部件的各自另一端至中心电极，使得各自的另一端相连。
耦合部件优选地由挠性材料制成。更特别的，它包括由比如编织材料制成的材料。这样的挠性耦合部件允许当电缆芯被冷却收缩的时候跟随电缆芯的运动。当电缆芯收缩时，引起张力。然而张力被主要施加在该挠性耦合部件上，而很少施加在机械强度比上述典型焊料低的低熔点焊料上。如此，低熔点焊料的部分能够有效的得到保护。而且，如果相应于多相电缆的本端头结构容纳在分线箱中，在空间有限的分线箱中连结连接电极的时候，挠性耦合部件能够提供良好的可操作性，且可以吸收当电极连接时产生的尺寸误差，比如位置偏差、变形等等。如果使用这样的挠性耦合部件，比如连接电极以上述Y形连接方式连接，耦合部件可以被安装使得安装有耦合部件处的连接电极部分和连接这种耦合部件在一起的部分(或中心电极)沿着电缆芯看过去具有相同的位置，即使沿着芯看偏置该部分可有助于安装耦合部件。
推荐连接电极被安装为使得保护层被移去，且超导层(特别是超导屏蔽层)被露出。如此，更有效的阻止电绝缘层的绝缘性被削弱，优选的连接电极和电绝缘层是热绝缘的。比如由热绝缘材料形成的带、片等被缠绕在超导屏蔽层和电绝缘层之间。该热绝缘材料包括玻璃、纤维增强塑料(FRP)等等。如果超导屏蔽层具有多层，每层具有在不同轴向长度部分处连接其上的连接电极，连接阻抗可能变化并可引入偏置电流分布。因而，希望轴向长度是相等的。因而如果超导屏蔽层是多层，每层可以在连接到连接电极的部分处被段剥开，最内层(位置最接近于电绝缘层的层)被切开以使得最内层的轴向长度和其它段剥层的轴向长度相等，以部分暴露出电绝缘层。优选的，露出的电绝缘层具有上述的周边，热绝缘带等缠绕在其周围，连接电极安装在其上。而且，露出的电绝缘层可以还具有附着其上的温度传感器，以在低熔点焊剂被用于将连接电极安装到超导层的径向外部时确定层的温度。
本端头结构被用在超导电缆线路中，比如在将超导电缆和普通导电电缆连接在一起的连接，将超导电缆连接在一起的连接，或者在设置有端头结构的部分使得端头结构被设置在超导电缆的两端。这种部分是电缆端头被处理以形成连接结构、端头结构等等的部分，连接电极可易于被布置。
对于包括多个电缆芯的多相电缆，通过将每相即每个电缆芯分开而形成上述的连接结构、端头结构等等。分离的电缆芯容纳于分线箱中。更具体地，装配在组装部分的多相电缆芯当它们从此延伸时其间的间隔愈加宽，电缆芯于是被容纳在分线箱中。分线箱具有热绝缘结构，其填充有液氮等制冷剂以冷却芯。
每个从箱内伸出的电缆芯设置有热绝缘管道，该热绝缘管道中填充液氮等制冷剂以保持在箱中所保持的类似超导状态。因而，将连接电极安装到从分线箱中伸出的各个电缆芯的超导屏蔽层将非常麻烦。连接电极可以安装到从分线箱伸出的各个电缆芯的超导层。优选的，然而，连接电极同样地被安装到分线箱内的电缆芯上，因而允许安装连接电极时的优良可操作性。
推荐分线箱内的每个电缆芯被保持工具保持。保持工具包括能够保持每个电缆芯并还使得每个电缆芯保持分开。特别的，保持工具优选的具有能够在电缆芯延伸和收缩的时候在分线箱内移动的结构。
而且对于多相电缆，超导层(特别是超导屏蔽层)优选的只在电缆端头的一端接地，而不在电缆端头的另一端接地，因为对于超导电缆，在两个端头接地将形成经由大地的封闭环路并通过大地将超导屏蔽层连接在一起。
因此，如上所述，在本超导电缆的端头结构中，电缆芯的超导层的径向外部可设置有连接电极，该连接电极具有安装在其上的地线，以有效的阻止超导层在安装地线时被损坏，并阻止电绝缘层的绝缘性被削弱。而且，对于多相电缆，连接电极能够被连在一起以短接超导屏蔽层。如此，每个电缆芯的超导屏蔽层能够产生抵消从每个超导导体层产生的磁场的磁场，且可以阻止每个电缆芯的外部产生大的磁场。特别的，在本发明中，超导层和连接电极能够用低熔点焊料连接，并且安装连接电极不会削弱电绝缘层的绝缘性。
本发明的前述和其它的目的、特性、方面以及优点将在下面结合附图对本发明的详细描述中变得更加清晰。
附图说明
图1概要性的示出了本发明相关的超导电缆的端头结构；
图2A概要性的示出了绕着超导屏蔽层布置的连接电极的结构，图2B显示的是在电缆芯的一部分上，在超导屏蔽层径向外部上布置的连接电极的部分缺口图；
图3是连接电极和耦合部件的Y形连接型态的概要性剖面图；
图4是连接电极和耦合部件的Δ形连接型态的概要性剖面图；
图5是同时使用三芯的3相超导电缆的剖面图。
具体实施方式
以下将描述本发明的实施例。
图1显示一包括超导电缆100的端头结构的超导电缆线路300。超导电缆100的端头结构是一个包括多个具有超导层和电绝缘层的电缆芯102的多相超导电缆的端头结构，并且每个电缆芯102具有被连接电极1所围绕的超导层(本实施例中是超导屏蔽层)。该超导屏蔽层和连接电极1被低熔点焊料所接合。在本实施例中，包括三个电缆芯102的3相超导电缆100将被用于作为说明的实例。
本实施例使用3相超导电缆100，其结构和图5所显示的3相超导电缆相类似。更具体的说，径向朝外看，电缆芯102包括型模200、超导导体层201、电绝缘层202、超导屏蔽层203和保护层204。对于3相超导电缆100，三个电缆芯102缠绕在一起并容纳于热绝缘管道101中。型模200通过缠绕多个铜线构成，每一个铜线都覆盖着绝缘体。超导导体层201和超导屏蔽层203通过分别绕着型模200和电绝缘层202以螺旋方式分层缠绕Bi2223基超导带状线(Ag-Mn护层线)构成。电绝缘层202通过绕着超导导体层201缠绕由聚丙烯层压牛皮纸(Sumitomo电子有限公司制造的聚丙烯层压纸(PPLP))形成的绝缘纸构成。保护层204通过绕着超导屏蔽层203缠绕牛皮纸构成。热绝缘管道101是SUS波纹管。在外管道101a和内管道101b之间分层布置绝缘体。管道101a和101b形成双管道，其内部为真空。更具体的说，热绝缘管道101具有真空的多层的热绝缘结构。热绝缘管道101的径向外部设置有聚氯乙烯的抗腐蚀层104。
上述3相超导电缆100是扭绞的并容纳在热绝缘管道101内，在该端头部分，电缆芯102分隔并由此分开并容纳在分线箱300内。因此分开的电缆芯102各自具有在径向外部分别设置连接电极1的各自的超导屏蔽层，并且连接电极1和导电耦合部件2连接以一起电连接超导屏蔽层或短接层。
参考图2A和2B，连接电极1包括半圆的弧形片1a和1b，在剖面图可见，结合在一起以提供圆筒几何体。片1a和1b分别具有沿连接电极1延伸设置的法兰1c的开放边缘。片1a和1b各自的法兰相互面对，穿过孔(未示出)插通螺栓或类似的固定件，并通过拧螺母夹固在一起以形成该圆筒几何体。一个片1a具有固定件1d，以下描述的耦合部件2和固定件1d连接，孔1e在连接电极1和超导屏蔽层之间引入低熔点焊料。在本实施例中，作为例子示出两个孔1e，也可以设置单个孔1e。在本实施例中，连接电极1由铜形成。
接合连接电极1使得电缆芯102的保护层204被移去以露出超导屏蔽层203。在本实施例中，超导屏蔽层203设置为具有内层203a和外层203b的两层。因而推荐该层被台阶状剥开，使得构成各层203a和203b的超导线材能够接触低熔点焊料5。
而且，连接电极1不仅短路超导屏蔽层203，而且可与地线3相连。在本实施例中，如图2A和2B所示，地线3连在片1b上。替代地，地线3可连在片1a上。地线3可利用典型焊料连接。
参考图1，在本实施例中，耦合部件2由铜的编织材料形成。而且，在本实施例中，连接电极1和耦合部件2是以Y形连接连接的，且耦合部件2通过单独配置的中心电极4连接在一起。在本实施例中，如从长度方向看，固定件1d和中心电极4偏移放置，且耦合部件2一端和固定件1d连接，另一端和中心电极4相连，使得耦合部件2沿着电缆芯102布置。
中心电极4由导电材料(在本实施例为铜)形成且包括在中心的环4a和等距布置在环4a周边以连接耦合部件2的连接部4b。长螺栓305固定在保持电缆芯102的第一和第二保持工具301b和302b之间，如下面所述，该长螺栓305被插入环4a，中心电极4固定到长螺栓305。如此当电缆被冷却且电缆102因而紧缩移动，接触电极1和中心电极4在被固定的情况下当耦合部件2弯曲并延伸时能够跟随着芯102移动。而且，由电缆芯102收缩引起的张力大部分被施加在易弯曲的耦合部件2上，低熔点焊料几乎不受到张力。因此能够在电缆芯102延伸和收缩的时候，阻止连接电极1从超导屏蔽层203移出。
连接电极1被布置在超导屏蔽层203的径向外部上，参考图2A和2B如下文描述过程中。在超导电缆的端头部分，电缆芯102被分开且每个电缆芯102在设置有连接电极1的部分上移去保护层以露出超导屏蔽层203。在本实施例中，电缆芯被段剥开以允许超导屏蔽层203的内外层203a和203b都露出，且在内外层203a和203b之间的层间绝缘层(通过缠绕电绝缘纸形成的层)被移去。而且在本实施例中，内层203a被切开以露出电绝缘层202的部分，使得内层203a在和连接电极1连接的部分具有和外层203b相等的轴向长度。露出的超导屏蔽层203和电绝缘层202可能具有接合在其上的热电偶以确定每层的温度。
露出的电绝缘层202优选的具有设置有热绝缘层6以阻止在焊接的时候由于传递的热量削弱绝缘性的径向外部。热绝缘层6由比如玻璃纤维布带(glass fiber cloth tape)形成。而且，如果超导屏蔽层203的一部分上没有使用低熔点焊料5，推荐该部分被掩蔽。如果层203的一部分上使用了焊料5，该部分优选被镀敷焊料(solder-plated)以帮助低熔点焊料5粘接到该部分。而且，可以通过比如抛光或冲洗超导屏蔽层的表面以方便焊镀进行。该层可以在每层温度通过热电偶被确定的时候被焊镀。
连接电极1布置在超导屏蔽层203的径向外部上。连接电极1在固定件1d处通过电流至超导屏蔽层203。因而接近固定件1d的部分连接阻抗是小的。如此在构成超导屏蔽层203的内层203a和外层203b的超导带线(superconducting tape line)中，接近固定件1d的线连接阻抗较小，而远离固定件1d的线连接阻抗较大。换句话说，内外层203a和203b都依赖与固定件1d的相对位置而改变周向连接阻抗。因此在本实施例中，如图2B所示，连接电极1布置为使得连接电极1和超导屏蔽层203的连接位置尽可能远离固定件1d。而且在本实施例中，片1a和1b布置为覆盖超导屏蔽层203，且片1a和1b的法兰1c相互面对并用螺栓夹固，以在超导屏蔽层203的径向外部固定连接电极1。如此，在形成于连接电极1内用于引入低熔点焊料的孔1e的附近，可能通过胶带等等附接热电偶以确定连接电极1的温度。而且，可能插入垫片或者缠绕热阻抗带或者设置类似的密封件，以阻止低熔点焊料从两个片1a和1b的法兰1c之间以及从连接电极1的两相对端泄漏。在法兰1c之间布置的垫片包括银片、铟片或其它类似的软材料。热阻抗带包括玻璃带等等。
低熔点焊料通过孔1e引入。如此，需要使焊料处于液态的加热装置。如果加热装置是燃烧器、焊铁等，连接电极1的局部被加热至高温且该部分下的热绝缘层202的绝缘性可能被削弱。因此，加热器被用作加热装置，并被接合以覆盖加热电极1的径向外部。连接电极1因此能均匀地被加热。希望在引入低熔点焊料的时候，监控热电偶且调整加热器的输出以阻止热绝缘层202温度超过130℃，优选的温度设置为120℃或更低。在本实施例中低熔点焊料是熔点为大约78℃的焊料(化学组成为：Sn占质量的9.3％，Pb占质量的34.5％，Bi占质量的50％，Cd占质量的6.2％)。当焊料被引入后，热电偶和密封件等等被移去。因此可提供通过低熔点焊料接合连接电极1和超导屏蔽层203的结构。
当电缆芯102的超导屏蔽层203的径向外部上分别设置有连接电极1后，连接电极1通过耦合部件2连接到一起以短接超导屏蔽层203。更具体的，耦合部件2一端通过螺栓与连接电极1的固定件1d相连，另一端通过螺栓在连接部4b和中心电极4相连。电缆芯102因此能够分别具有短接在一起的超导屏蔽层203。
对于本实施例描述的3相超导电缆，三个电缆芯102中的一个设置有其上先已连接地线3的连接电极1。因为三个电缆芯102各自具有被连接电极1、耦合部件2和中心电极4所短接的超导屏蔽层203，接地的地线3能够将三个电缆芯102的超导屏蔽层203共同的接地。优选的，图1的端头结构设置在超导电缆100的两相对端，该电缆只在一端接地，使得电缆芯102不会让超导屏蔽层203通过大地相连。
在本端头结构中，连接电极能够被布置在超导屏蔽层径向外部上并具有连接其上的地线，以防止在连接地线的时候超导屏蔽层被损坏，并防止在超导屏蔽层下的电绝缘层的绝缘性被损坏。特别的，当连接电极和超导屏蔽层能够通过低熔点焊料连接时，能够有效阻止附接连接电极时电绝缘层的绝缘性被削弱。而且，当电缆中流过电流时，连接电极和连接电缆芯的各个超导屏蔽层的导电耦合部件提供在超导屏蔽层之间的短接。换句话说，在本发明，超导屏蔽层的连接具有小的互连阻抗，流过每个超导屏蔽层的电流的大小大致上分别和流过每个超导导体层的电流相等。如此，可产生足以抵消从每个超导层产生的磁场的磁场，以阻止在每个电缆芯的外部产生大磁场。而且，短接的超导屏蔽层能够共同接地并因此有效。
注意到分开的并设置有连接电极1的电缆芯102的部分容纳在分线箱300中。分线箱300容纳3个电缆芯102使得它们之间的间隔愈加宽。而且，优选的当分线箱300填充液氮或类似的制冷剂以冷却容纳于其中的芯102时，其具有热绝缘结构。本实施例中分线箱300是圆筒几何体。连接到连接电极1的地线3从分线箱300中抽出并接地。推荐地线3和分线箱300被密封以保持气密性。
容纳在分线箱300中的电缆芯102从箱300的一侧(或芯102的组装部分，见图1右手侧)伸向箱300的另一侧(或芯102的分离端，见图1左手侧)，使得电缆芯102越加隔开并在其间保持有固定距离。在图1例子中，第一保持工具301a保持该组装部分，第一保持工具301b保持中间部分，第二保持工具302保持该分离端，且中间保持工具303在第一保持工具301a和301b之间保持电缆芯102，所有工具均保持电缆芯102。
第一保持工具301a的中部设置有环形部分。该环形部分的外周缘上等距间隔开三个中间保持工具303，布置在中间保持工具303之间的扇形部件固定到其上。第一保持工具301a在芯102之间布置使得该环形部分的中心大致上在由三个电缆芯102围成的空间的中心部，且通过在中间保持工具303上分别布置电缆芯102，电缆芯102被间隔开并被因而保持。在本实施例，大致上点接触箱300的内表面的滑动部分304被设置到扇形部件，使得第一保持工具301a也能够随着电缆芯102的伸展和收缩在箱300内移动。第一保持工具301b基本上和第一保持工具303a的结构相似，除了前者的环形部分直径大于后者。第一保持工具301a和301b通过中间保持工具303连接。
第二保持工具302的结构大致上和第一保持工具301b相似。第一和第二保持工具301b和302通过多个长螺栓连接并被保持为相距固定距离。而且，第一和第二保持工具301b和302每个都具有环形部分，设置有由FRP或类似的绝缘材料形成的并接收长螺栓305的圆筒状绝缘部件307。
中间保持工具303包括延长的半圆弧形或管型(canaliculate)部件303a和多个短的半圆弧形部件303b，部件303a固定到第一保持工具301a、301b的环形部分的径向外部，弧形部件303b和管型部件303a结合在一起以围绕电缆芯102的外周形成圆筒体。在本实施例，部件303a和部件303b首先被布置在电缆芯102上的径向外部，然后通过带(未示出)或类似的用于紧固的夹固部件夹紧在电缆芯102上的径向外部以保持该芯。中间保持工具303可以适当的设置一通孔，帮助容纳其中的电缆芯102和制冷剂接触。
在图1例子中，连接电极在电缆芯足够分开的分离端被附接。连接电极能够容易的并因此有效的连接。
在图1结构中，中心电极4和连接电极1的固定件1d从长度方向看是偏移放置的。另一种方案，图3所示，连接电极1和中心电极4可以分别具有设置在单个位置上的固定件1d和连接部4b，固定件1d和连接部4b可以通过耦合部件2以Y形型态连接。更具体的，三个连接电极1的每一个的固定件1d分别布置在电缆芯102的径向外部，并且和中心电极4的环4a连接的连接部4b可以相对布置并通过耦合部件2连接。另一种方案，如图4所示，可以免除中心电极，片1a和1b每个都具有连接其上的固定件1d或只有其中一个具有连接其上的两个固定件1d，这样的片1a和1b可以用于允许连接电极1和另一个连接电极1各自的固定件1d通过耦合部件2连接，以提供Δ形连接。换句话说，三个耦合部件2可以形成三角形的三条边，该三角形的顶点分别相应于在电缆芯102上的径向外部布置的三个连接电极1。
本端头结构适用于构造超导电缆的终端部分。而且，本端头结构也适用于构造包括该端头结构的超导电缆线路。
尽管本发明已经详细形容和描绘，但是可以理解，以上所述采取示范的方式且仅仅是举例，并不用于限制发明，本发明的精神和范围仅仅由所附权利要求的项目所限制。

Claims (7)

1.一种超导电缆(100)的端头结构，包括具有超导层(201，203)和电绝缘层(202)的电缆芯(102)，包括设置在所述超导层(201，203)的径向外部上的连接电极(1)，所述连接电极(1)和所述超导层(201，203)由低熔点焊料(5)所连接。
2.如权利要求1所述的所述超导电缆(100)的端头结构，其中所述低熔点焊料的熔点最小为60℃，最大为120℃。
3.如权利要求1所述的所述超导电缆(100)的端头结构，其中
所述超导层(201，203)是超导导体层(201)和超导屏蔽层(203)；
所述电绝缘层(202)设置在所述超导导体层(201)和所述超导屏蔽层(203)之间；并且
所述连接电极(1)布置在所述超导屏蔽层(203)上的径向外部，并也与所述电绝缘层(202)热绝缘。
4.如权利要求1所述的所述超导电缆(100)的端头结构，其中
所述超导层(201，203)是超导导体层(201)和超导屏蔽层(203)；和
所述连接电极(1)布置在所述超导屏蔽层(203)上的径向外部，并也具有安装在其上的地线(3)；
5.如权利要求1所述的所述超导电缆(100)的端头结构，其中
所述超导电缆(100)是包括超过一个所述电缆芯(102)的多相电缆；
所述超导层(201，203)是超导导体层(201)和超导屏蔽层(203)；
所述连接电极(1)提供给各个所述电缆芯(102)，位于所述超导屏蔽层(203)的径向外部；并且
所述连接电极(1)通过导电耦合部件(2)和另一所述连接电极(1)连结。
6.如权利要求5所述的所述超导电缆(100)的端头结构，其中所述耦合部件(2)是由编织材料形成的。
7.一种包括如权利要求1所述的超导电缆(100)的端头结构的超导电缆线路(300)。
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