CN212032755U - 大负荷交直流两用低温超导电缆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种大负荷交直流两用低温超导电缆，由内而外依次包括低温容器、超导体缆芯、绝缘屏蔽隔热复合层和护套；所述的低温容器为带内孔的耐低温金属管材，用作液氦通道；所述的超导体缆芯由低温超导体包覆第一绝缘材料层构成，并沿周向覆于所述耐低温金属管材外壁形成超导体层；所述的绝缘屏蔽隔热复合层由第二绝缘材料层、屏蔽材料层和隔热材料层复合构成，并包覆所述超导体层；所述的护套包覆所述的绝缘屏蔽隔热复合层。本实用新型的低温超导电缆电流传输容量大、重量轻、敷设方便、综合成本低，特别适用于大型钢铁厂、玻璃厂等高能耗制造加工企业在10KV电压等级下的电力输配。
Description
技术领域
本实用新型涉及电线电缆领域，具体涉及一种大负荷交直流两用低温超导电缆。
背景技术
超导电缆是利用超导在其临界温度下成为超导态、电阻消失、损耗极微、电流密度高、能承载大电流的特点而设计制造的。低温超导电缆的导电层是采用低温超导线材，通常是NbTi/Cu或NbsSn/Cu复合超导线制成。
目前，普通的10KV级铜导体高压电力电缆不能满足100MW以上大负载高压电力传输的需要，导致一些大型钢铁、玻璃等大能耗制造加工企业在变电站至企业配电房间线路繁多、敷设周期长、维护麻烦、综合使用成本高。
因此有必要提出一种新的低温超导电缆，以解决现有电力传输用高压电力电缆传输容量小、重量大敷设麻烦等技术问题。
实用新型内容
鉴于上述背景，本实用新型的目的是提供一种用于大能耗制造加工企业变电站与企业配电房间输配电用的10KV级大负荷交直流两用低温超导电缆。
本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现：
一种大负荷交直流两用低温超导电缆，由内而外依次包括低温容器、超导体缆芯、绝缘屏蔽隔热复合层和护套；所述的低温容器为带内孔的耐低温金属管材，用作液氦通道；所述的超导体缆芯由低温超导体包覆于第一绝缘材料层构成，并沿周向覆于所述耐低温金属管材外壁形成超导体层；所述的绝缘屏蔽隔热复合层由第二绝缘材料层、屏蔽材料层和隔热材料层复合构成，并包覆所述超导体层；所述的护套包覆所述的绝缘屏蔽隔热复合层。
本实用新型优选的方案中，所述的超导体缆芯绞制于所述耐低温金属管材壁上。所述耐低温金属管材内孔作为液氦通道，以维持所述低温超导体材料超导特性所需要的临界环境温度。
本实用新型进一步优选的方案中，所述的耐低温金属管材为不锈钢管。
本实用新型进一步优选的方案中，所述的低温超导体为NbTi材料；更优选NbTi棒材。
本实用新型优选的方案中，所述的第二绝缘材料层内、外均设有所述的屏蔽层。这样可以均匀所述第二绝缘材料层内、外表面电场，同时还可以起到屏蔽外部磁场的作用。
本实用新型进一步优选的方案中，所述的第二绝缘材料层为聚酰亚胺薄膜层。
本实用新型进一步优选的方案中，所述的屏蔽材料层为超低温合金层；更优选超低温铜合金带层。
本实用新型进一步优选的方案中，所述的隔热材料层包覆在所述第二绝缘材料层外的所述屏蔽层外部。
本实用新型优选的方案中，所述的隔热材料层由双面云母带层与无碱玻璃丝编织层复合构成；进一步优选由至少2个双面云母带层和至少2个无碱玻璃丝编织层交替构成。双面云母带和编织无碱玻璃丝的包覆可实现隔绝超导材料与外部环境发生温度交换的目的。
本实用新型优选的方案中，所述的护套为聚三氟氯乙烯层。
与现有铜导体高压电力电缆相比，本实用新型的低温超导电缆解决了传输容量小、重量大敷设麻烦等技术问题，具体具有以下几方面的突出优有：
（1）传输容量大：以1根直径为0.90mm的NbTi低温超导材料为例，其在-269℃电磁场屏蔽环境下，其截流量达到750A以上（相当于1根600mm2的铜绞线载流量）；
（2）重量轻：以NbTi低温超导材料为例，根据NbTi低温超导材料电流密度，在-269℃电磁场屏蔽环境下，产品达到超导状态。在相同负荷截流量的情况下，产品总重量不足传统铜导体高压电力电缆总重量的10%；
（3）综合成本低：本实用新型的低温超导电缆具体应用中除电缆本体外，还有电缆终端、液氦供应泵。在相同负荷截流量的情况下，本实用新型的线缆制造成本仅为传统铜导体高压电力电缆的40%，加上辅助装备、敷设安装、后期维护费用，其综合成本也仅有传统力缆的85%左右。
总之，本实用新型的低温超导电缆电流传输容量大、重量轻、敷设方便、综合成本低，特别适用于大型钢铁厂、玻璃厂等高能耗制造加工企业在10KV电压等级下的电力输配。
附图说明
图1是本实用新型实施例1所述的电缆横截面整体结构示意图。
图2是本实用新型实施例1所述的电缆横截面局部放大图。
图中标号说明如下：
1-内孔，2-不锈钢管，3-NbTi低温超导体棒材，4-第一绝缘层，5-半导电屏蔽层，6-第二绝缘层，7-双面云母带层，8-无碱玻璃丝编织层，9-护套。
具体实施方式
实施例1
一种大负荷交直流两用低温超导电缆，其横截面结构如图1所示，由内而外依次包括：
不锈钢管2，不锈钢管2设有内孔1作为维持超导材料临界电流的液氦通道；
由低温超导体棒材3与第一绝缘层4组成的超导体缆芯，作为电流载体，其在4.2K（-269℃）温度无电磁场干扰下其电流密度能达到800A/mm2以上；所述的超导体缆芯绞制于不锈钢管2外壁形成超导体层；
绝缘屏蔽隔热复合层和护套；其中，长期使用温度-270℃~300℃、电气强度达到100KV/mm以上的聚酰亚胺薄膜多层绕包作为第二绝缘层6，并在第二绝缘层6内、外表面各绕包一层超低温铜合金带作为半导电屏蔽层5；靠内的半导电屏蔽层5包覆着所述的超导体层，靠外的半导电屏蔽层5以外交替包覆有双面云母带层7和无碱玻璃丝编织层8；最后在最靠外的无碱玻璃丝编织层8外部挤包一层聚三氟氯乙烯作为护套9。本领域普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明书本实用新型，而并非作为对本实用新型的限制，只要在本实用新型实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型权利要求的保护范围内。
Claims (12)
1.一种大负荷交直流两用低温超导电缆，其特征在于：由内而外依次包括低温容器、超导体缆芯、绝缘屏蔽隔热复合层和护套；所述的低温容器为带内孔的耐低温金属管材，用作液氦通道；所述的超导体缆芯由低温超导体包覆于第一绝缘材料层构成，并沿周向覆于所述耐低温金属管材外壁形成超导体层；所述的绝缘屏蔽隔热复合层由第二绝缘材料层、屏蔽材料层和隔热材料层复合构成，并包覆所述超导体层；所述的护套包覆所述的绝缘屏蔽隔热复合层。
2.如权利要求1所述的低温超导电缆，其特征在于：所述的超导体缆芯绞制于所述耐低温金属管材壁上。
3.如权利要求1或2任意一项所述的低温超导电缆，其特征在于：所述的耐低温金属管材为不锈钢管。
4.如权利要求1或2任意一项所述的低温超导电缆，其特征在于：所述的低温超导体为NbTi材料。
5.如权利要求1或2任意一项所述的低温超导电缆，其特征在于：所述的低温超导体为NbTi棒材。
6.如权利要求1所述的低温超导电缆，其特征在于：所述的第二绝缘材料层内、外均设有所述的屏蔽材料层。
7.如权利要求1或6任意一项所述的低温超导电缆，其特征在于：所述的第二绝缘材料层为聚酰亚胺薄膜层。
8.如权利要求1或6任意一项所述的低温超导电缆，其特征在于：所述的屏蔽材料层为超低温合金层。
9.如权利要求1或6任意一项所述的低温超导电缆，其特征在于：所述的屏蔽材料层为超低温铜合金带层。
10.如权利要求1所述的低温超导电缆，其特征在于：所述的隔热材料层包覆在所述第二绝缘材料层外的所述屏蔽材料层外部。
11.如权利要求1或10任意一项所述的低温超导电缆，其特征在于：所述的隔热材料层由双面云母带层与无碱玻璃丝编织层复合构成。
12.如权利要求1或10任意一项所述的低温超导电缆，其特征在于：所述的隔热材料层由至少2个双面云母带层和至少2个无碱玻璃丝编织层交替构成。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114694893A (zh) * | 2022-05-31 | 2022-07-01 | 西部超导材料科技股份有限公司 | 一种用于量子计算机的超导电缆的制备方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN114694893A (zh) * | 2022-05-31 | 2022-07-01 | 西部超导材料科技股份有限公司 | 一种用于量子计算机的超导电缆的制备方法 |
| CN114694893B (zh) * | 2022-05-31 | 2022-09-09 | 西部超导材料科技股份有限公司 | 一种用于量子计算机的超导电缆的制备方法 |
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