DE112015005492T5

DE112015005492T5 - Superconducting cable and cable core for conductive cable

Info

Publication number: DE112015005492T5
Application number: DE112015005492.8T
Authority: DE
Inventors: Masayoshi Ohya; Tadahiko Minamino; Osamu Maruyama; Tetsutaro Nakano; Shoichi Honjo
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2014-12-04
Filing date: 2015-10-06
Publication date: 2017-08-24
Also published as: JP2016110988A; JP2016110996A; JP2016110997A; JP6552371B2

Abstract

Es werden ein supraleitendes Kabel und eine supraleitende Kabelseele bereitgestellt, die verhindern können, dass ein Wärmeisolierrohr im Fall eines Fehlers, wie zum Beispiel eines Erdungsfehlers, beschädigt wird. Eine Kabelseele für ein supraleitendes Kabel enthält eine supraleitende Leiterschicht, eine geerdete Schicht, die um einen Außenumfang der supraleitenden Leiterschicht herum angeordnet ist, wobei eine elektrisch isolierende Schicht dazwischen angeordnet ist, und eine Schutzschicht, die um einen Außenumfang der geerdeten Schicht herum angeordnet ist. Die Schutzschicht enthält eine lichtbogenfeste Schicht aus mindestens einem Material, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: einer Hochleistungsfaser, einem Polypropylenharz, einem Polyethylenharz, einem Polytetrafluorethylenharz, einem Silikonharz, einem Aminoharz, einem Aramidharz, einem Polyphenylensulfidharz, einem Polyimidharz, einem Polyacrylatharz, einem Silikonkautschuk, und Metallen.A superconducting cable and a superconducting cable core are provided which can prevent a thermal insulation tube from being damaged in the event of a failure such as a ground fault. A superconducting cable core includes a superconducting conductor layer, a grounded layer disposed around an outer circumference of the superconducting conductor layer with an electrically insulating layer interposed therebetween, and a protective layer disposed around an outer circumference of the grounded layer. The protective layer contains an arc-resistant layer of at least one material selected from the group consisting of: a high-performance fiber, a polypropylene resin, a polyethylene resin, a polytetrafluoroethylene resin, a silicone resin, an amino resin, an aramid resin, a polyphenylene sulfide resin, a polyimide resin, a polyacrylate resin, a silicone rubber, and metals.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft ein supraleitendes Kabel, das zum Beispiel zur Übertragung elektrischer Energie verwendet wird, und eine Kabelseele, die in einem Wärmeisolierrohr untergebracht ist, zur Verwendung in einem supraleitenden Kabel. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein supraleitendes Kabel, das verhindern kann, dass ein Wärmeisolierrohr im Fall eines Fehlers, wie zum Beispiel eines Erdungsfehlers, beschädigt wird, und eine Kabelseele für ein supraleitendes Kabel. The present invention relates to a superconducting cable used, for example, for transmitting electric power, and a cable core accommodated in a heat insulating tube for use in a superconducting cable. More particularly, the present invention relates to a superconducting cable that can prevent a thermal insulation tube from being damaged in the event of failure, such as ground fault, and a cable core for a superconducting cable.

STAND DER TECHNIK STATE OF THE ART

Supraleitende Kabel werden als vielversprechende Energiespartechnologie angesehen, da sie ungeachtet ihrer geringen Größe einen großen Energiebetrag bei niedrigem Verlust übertragen können. Ein supraleitendes Kabel enthält in der Regel eine Kabelseele, die eine supraleitende Leiterschicht enthält, und ein Wärmeisolierrohr, in dem die Kabelseele untergebracht ist und in das ein flüssiges Kältemittel, wie zum Beispiel flüssiger Stickstoff, eingefüllt wird, um die supraleitende Leiterschicht in einem supraleitenden Zustand zu halten. Zu Arten supraleitender Kabel gehören ein Einseelenkabel, das nur eine einzige Kabelseele enthält, die in einem einzelnen Wärmeisolierrohr untergebracht ist, und ein Mehrseelenkabel, das mehrere Kabelseelen enthält, die in einem einzelnen Wärmeisolierrohr untergebracht sind (PTL 1). Superconducting cables are considered a promising energy-saving technology because, despite their small size, they can transmit a large amount of energy at a low loss. A superconducting cable usually includes a cable core containing a superconducting conductor layer and a heat insulating tube in which the cable core is housed and in which a liquid refrigerant such as liquid nitrogen is filled, around the superconducting conductor layer in a superconducting state to keep. Types of superconducting cables include a single-core cable containing only a single cable core housed in a single heat insulating tube, and a multi-core cable containing a plurality of cable cores housed in a single heat insulating tube (PTL 1).

Eine Kabelseele enthält in der Regel, von innen nach außen, einen Wickelkörper, eine supraleitende Leiterschicht, eine elektrisch isolierende Schicht, eine äußere supraleitende Schicht, die geerdet ist und als eine Abschirmungsschicht oder dergleichen verwendet wird, und eine Schutzschicht, die die äußere supraleitende Schicht mechanisch schützt (PTL 1). Ein typisches Beispiel eines Wärmeisolierrohrs ist ein Vakuumisolierrohr mit einer dualen Struktur, die ein inneres Rohr und ein äußeres Rohr enthält (PTL 1). Metallrohre, wie zum Beispiel Edelstahlrohre, werden als inneres und äußeres Rohr verwendet. A cable core usually includes, inside out, a coil body, a superconducting conductor layer, an electrically insulating layer, an outer superconducting layer which is grounded and used as a shielding layer or the like, and a protective layer which forms the outer superconductive layer mechanically protects (PTL 1). A typical example of a heat insulating pipe is a dual structure vacuum insulation pipe including an inner pipe and an outer pipe (PTL 1). Metal pipes, such as stainless steel pipes, are used as inner and outer pipes.

Neben der obigen Beschreibung offenbart PTL 1 eine Konfiguration, bei der der Wickelkörper, der die supraleitende Leiterschicht stützt, aus einem normalen Leitermaterial besteht, wie zum Beispiel Kupfer, um einen Fehlerstrom im Fall eines Fehlers, wie zum Beispiel eines Kurzschlusses oder eines Erdungsfehlers, umzuleiten. Besides the above description, PTL 1 discloses a configuration in which the bobbin supporting the superconducting conductor layer is made of a normal conductor material such as copper to redirect a fault current in the case of a fault such as a short circuit or a ground fault ,

LITERATURLISTE READINGS

Patentliteratur patent literature

PTL 1: Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2013-044564

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG SUMMARY OF THE INVENTION

Technisches Problem Technical problem

Es ist wünschenswert, Beschädigungen des Wärmeisolierrohrs zu verhindern, wenn das supraleitende Kabel selbst einen Fehler, wie zum Beispiel einen Erdungsfehler, verursacht. It is desirable to prevent damage to the heat insulating tube when the superconducting cable itself causes a failure such as a ground fault.

PTL 1 offenbart die oben beschriebene Konfiguration, die es einem Fehlerstrom, der aus einem Fehler, wie zum Beispiel einem Kurzschluss oder einem Erdungsfehler, resultiert, erlaubt, dort hindurch zu fließen. Ein mögliches Beispiel eines Fehlerstroms ist ein Überstrom, der augenblicklich durch ein supraleitendes Kabel fließen kann und der aus einem Fehler, wie zum Beispiel einem Kurzschlussfehler, resultiert, der in einem normal leitenden Kabel aufgetreten ist, wie zum Beispiel einem Antennensendekabel, das um das supraleitende Kabel herum installiert sein kann. Die oben beschriebene Konfiguration wird verwendet, um einen solchen Überstrom unter der Annahme fließen zu lassen, dass das supraleitende Kabel selbst intakt ist. Ein Fehler, wie zum Beispiel ein Erdungsfehler, kann jedoch auch in dem supraleitenden Kabel selbst auftreten, so dass eine Gegenmaßnahme gegen einen solchen Fehler erwartet wurde. PTL 1 discloses the above-described configuration that allows a fault current resulting from an error such as a short circuit or a ground fault to flow therethrough. One possible example of a fault current is an overcurrent that can flow instantaneously through a superconducting cable and that results from a fault, such as a short circuit fault, that has occurred in a normally conductive cable, such as an antenna transmitting cable around the superconducting cable Cable can be installed around. The configuration described above is used to allow such an overcurrent on the assumption that the superconducting cable itself is intact. However, an error such as a ground fault may also occur in the superconducting cable itself, so that a countermeasure against such failure was expected.

Wenn ein Fehler, wie zum Beispiel ein Erdungsfehler, in dem supraleitenden Kabel selbst auftritt und einen dielektrischen Durchschlag verursacht, so kann ein Lichtbogen von einer supraleitenden Leiterschicht, die ein hohes Potenzial besitzt, in Richtung einer geerdeten Schicht, wie zum Beispiel einer äußeren supraleitenden Schicht, die geerdet ist und ein Nullpotenzial besitzt, entladen werden. Wenn dieser Lichtbogen an dem inneren Rohr des Wärmeisolierrohrs ankommt, so kann er ein Loch in das innere Rohr brennen. Ein Loch, wenn es in dem inneren Rohr entsteht, kann es dem flüssigen Kältemittel gestatten, durch eine Vakuumisolierschicht, die zwischen dem inneren Rohr und dem äußeren Rohr gebildet wird, zu entweichen, so dass der Vakuumzustand verloren geht oder das flüssige Kältemittel verdampfen kann und die Raumausdehnung des flüssigen Kältemittels im Moment des Verdampfens das Wärmeisolierrohr bersten lassen kann. Die oben beschriebene Lichtbogenentladung kann außer in das innere Rohr auch ein Loch in das äußere Rohr brennen. When an error such as a grounding fault occurs in the superconducting cable itself and causes a dielectric breakdown, an arc may move from a superconducting conductor layer having a high potential toward a grounded layer such as an outer one superconducting layer which is grounded and has a zero potential can be discharged. When this arc arrives at the inner tube of the heat insulating tube, it may burn a hole in the inner tube. A hole, when formed in the inner tube, may allow the liquid refrigerant to escape through a vacuum insulation layer formed between the inner tube and the outer tube, so that the vacuum state is lost or the liquid refrigerant can evaporate and the volume expansion of the liquid refrigerant at the moment of evaporation can burst the heat insulating tube. The arc discharge described above may also burn a hole in the outer tube besides the inner tube.

Bei einem Mehrseelenkabel, wie in PTL 1 beschrieben, sind Kabelseelen, die in einem einzelnen Wärmeisolierrohr untergebracht sind, nebeneinander angeordnet. Dies bedeutet, dass sich, wenn ein Lichtbogen durch einen dielektrischen Durchschlag einer der mehreren Kabelseelen, die in dem einzelnen Wärmeisolierrohr untergebracht sind, entsteht, der Lichtbogen zu einer benachbarten Kabelseele ausbreiten kann und die Kabelseelen kurzgeschlossen werden können. In a multi-core cable as described in PTL 1, cable cores housed in a single heat insulating tube are juxtaposed. This means that when an arc is created by a dielectric breakdown of one of the multiple cable cores housed in the single thermal insulating tube, the arc may propagate to an adjacent cable core and the cable cores may be shorted.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines supraleitenden Kabels und einer Kabelseele für ein supraleitendes Kabel, die verhindern können, dass ein Wärmeisolierrohr beschädigt wird, wenn ein supraleitendes Kabel selbst einen Fehler, wie zum Beispiel einen Erdungsfehler, verursacht. An object of the present invention is to provide a superconducting cable and a superconducting cable core which can prevent a thermal insulation tube from being damaged when a superconducting cable itself causes a failure such as a ground fault.

Lösung des Problems the solution of the problem

Eine Kabelseele für ein supraleitendes Kabel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine supraleitende Leiterschicht, eine geerdete Schicht, die um einen Außenumfang der supraleitenden Leiterschicht herum angeordnet ist, wobei eine elektrisch isolierende Schicht dazwischen angeordnet ist, und eine Schutzschicht, die um einen Außenumfang der geerdeten Schicht herum angeordnet ist. A superconducting cable core according to an embodiment of the present invention includes a superconducting conductor layer, a grounded layer disposed around an outer periphery of the superconducting conductor layer with an electrically insulating layer interposed therebetween, and a protective layer surrounding an outer periphery of the superconducting wire grounded layer is arranged around.

Die Schutzschicht enthält eine lichtbogenfeste Schicht aus mindestens einem Material, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: einer Hochleistungsfaser, einem Polypropylenharz, einem Polyethylenharz, einem Polytetrafluorethylenharz, einem Silikonharz, einem Aminoharz, einem Aramidharz, einem Polyphenylensulfidharz, einem Polyimidharz, einem Polyacrylatharz, einem Silikonkautschuk, und Metallen. The protective layer contains an arc-resistant layer of at least one material selected from the group consisting of: a high-performance fiber, a polypropylene resin, a polyethylene resin, a polytetrafluoroethylene resin, a silicone resin, an amino resin, an aramid resin, a polyphenylene sulfide resin, a polyimide resin, a polyacrylate resin, a silicone rubber, and metals.

Ein supraleitendes Kabel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die oben beschriebene Kabelseele für ein supraleitendes Kabel und ein Wärmeisolierrohr, in dem die Kabelseele für ein supraleitendes Kabel untergebracht ist. A superconducting cable according to an embodiment of the present invention includes the above-described cable core for a superconducting cable and a heat insulating tube in which the cable core for a superconducting cable is accommodated.

Vorteilhafte Effekte der Erfindung Advantageous Effects of the Invention

Wenn die Kabelseele für ein supraleitendes Kabel, die in einem Wärmeisolierrohr untergebracht ist, in einem supraleitenden Kabel enthalten ist, so kann das supraleitende Kabel verhindern, dass das Wärmeisolierrohr im Fall eines Fehlers, wie zum Beispiel eines Erdungsfehlers, beschädigt wird. When the superconducting cable core accommodated in a heat insulating tube is contained in a superconducting cable, the superconducting cable can prevent the heat insulating tube from being damaged in the event of failure such as grounding failure.

Das oben beschriebene supraleitende Kabel kann verhindern, dass das Wärmeisolierrohr im Fall eines Fehlers, wie zum Beispiel eines Erdungsfehlers, beschädigt wird. The above-described superconducting cable can prevent the heat insulating tube from being damaged in the case of a failure such as a ground fault.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING

1 veranschaulicht schematisch ein supraleitendes Kabel gemäß einer ersten Ausführungsform in einer Querschnittsansicht. 1 schematically illustrates a superconducting cable according to a first embodiment in a cross-sectional view.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN DESCRIPTION OF EMBODIMENTS

Zunächst werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aufgezählt.

(1) Eine Kabelseele für ein supraleitendes Kabel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält eine supraleitende Leiterschicht, eine geerdete Schicht, die um einen Außenumfang der supraleitenden Leiterschicht herum angeordnet ist, wobei eine elektrisch isolierende Schicht dazwischen angeordnet ist, und eine Schutzschicht, die um einen Außenumfang der geerdeten Schicht herum angeordnet ist.

First, embodiments of the present invention will be enumerated.

(1) A superconducting cable core according to an embodiment of the present invention includes a superconducting conductor layer, a grounded layer disposed around an outer circumference of the superconductive conductor layer with an electrically insulating layer interposed therebetween, and a protective layer interposed an outer periphery of the grounded layer is disposed around.

Die Schutzschicht enthält eine lichtbogenfeste Schicht aus mindestens einem Material (das im Folgenden als ein hoch-lichtbogenfestes Material bezeichnet werden kann), das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: einer Hochleistungsfaser, einem Polypropylenharz, einem Polyethylenharz, einem Polytetrafluorethylenharz, einem Silikonharz, einem Aminoharz, einem Aramidharz, einem Polyphenylensulfidharz, einem Polyimidharz, einem Polyacrylatharz, einem Silikonkautschuk, und Metallen. The protective layer includes an arc-resistant layer of at least one material (which may be referred to as a high-arc resistant material hereinafter) selected from the group consisting of: a high-performance fiber, a polypropylene resin, a polyethylene resin, a Polytetrafluoroethylene resin, a silicone resin, an amino resin, an aramid resin, a polyphenylene sulfide resin, a polyimide resin, a polyacrylate resin, a silicone rubber, and metals.

Zu Beispielen einer Hochleistungsfaser gehören eine hochfeste Faser, eine hochfeste Faser mit hohem Elastizitätsmodul, eine hoch-hitzebeständige Faser und eine nichtbrennbare Faser. Zu Beispielen einer hochfesten Faser gehört eine nicht-metallische Faser, die eine Zugfestigkeit von mindestens ungefähr 1 Gpa besitzt. Zu Beispielen einer hochfesten Faser mit hohem Elastizitätsmodul gehören eine nicht-metallische Faser, die eine Zugfestigkeit von mindestens ungefähr 2 GPa und einen Elastizitätsmodul von ungefähr 50 GPa besitzt und als eine Superfaser bezeichnet wird. Zu weiteren Beispielen gehören eine anorganische Faser aus einem nicht-metallischen anorganischen Material, wie zum Beispiel Keramikwerkstoffe, einschließlich Kohlefaser, Glas und eine Metallverbindung, und eine organische Faser aus einem organischen Material, wie zum Beispiel Harz. Examples of high performance fiber include a high strength fiber, a high strength, high modulus fiber, a high heat resistant fiber, and a noncombustible fiber. Examples of high strength fiber include a non-metallic fiber having a tensile strength of at least about 1 Gpa. Examples of high strength, high elastic modulus fiber include a non-metallic fiber having a tensile strength of at least about 2 GPa and a modulus of elasticity of about 50 GPa, referred to as a super fiber. Other examples include an inorganic fiber made of a non-metallic inorganic material such as ceramic materials including carbon fiber, glass and a metal compound, and an organic fiber made of an organic material such as resin.

Die oben beschriebene Kabelseele für ein supraleitendes Kabel, das eine lichtbogenfeste Schicht enthält, die ein spezifisches, hoch-lichtbogenfestes Material am Außenumfang der geerdeten Schicht enthält, ist in dem Wärmeisolierrohr untergebracht, das in ein supraleitendes Kabel hinein auszubilden ist. Das Wärmeisolierrohr kann vor Beschädigung durch einen Lichtbogen geschützt werden, der durch einen Fehler, wie zum Beispiel einen Erdungsfehler, hervorgerufen wird, der in dem supraleitenden Kabel selbst aufgetreten ist. Wenn eine elektrisch isolierende Schicht einen dielektrischen Durchschlag verursacht und ein Lichtbogen von der supraleitenden Leiterschicht in Richtung der geerdeten Schicht entladen wird, kann die lichtbogenfeste Schicht, die zwischen der geerdeten Schicht und dem Wärmeisolierrohr angeordnet ist, im Wesentlichen verhindern, dass sich der Lichtbogen zu dem Wärmeisolierrohr ausbreitet. Dies bedeutet, dass die oben beschriebene Kabelseele für ein supraleitendes Kabel verhindern kann, dass ein Lichtbogen, der in dem supraleitenden Kabel im möglichen Fall eines Fehlers, wie zum Beispiel eines Erdungsfehlers, auftritt, das Wärmeisolierrohr beschädigt, also zum Beispiel ein Loch in das Wärmeisolierrohr brennt. The above-described superconducting cable core including an arc-resistant layer containing a specific high-arc-resistant material on the outer periphery of the grounded layer is housed in the heat insulating tube to be formed into a superconducting cable. The heat insulating pipe can be protected from being damaged by an arc caused by a defect such as a ground fault occurring in the superconducting wire itself. When an electrically insulating layer causes a dielectric breakdown and an arc is discharged from the superconducting conductor layer toward the grounded layer, the arc-resistant layer disposed between the grounded layer and the heat insulating tube can substantially prevent the arc from becoming the arc Heat insulating tube spreads. That is, the above-described superconducting cable core can prevent an arc occurring in the superconducting cable in the event of a failure, such as a ground fault, from damaging the thermal insulation tube, for example, a hole in the thermal insulation tube burning.

Wenn ein Mehrseelenkabel gebildet wird, indem mehrere Kabelseelen für ein supraleitendes Kabel in einem einzelnen Wärmeisolierrohr untergebracht werden, so werden die lichtbogenfesten Schichten zwischen benachbarten Seelen angeordnet. Diese Konfiguration kann somit verhindern, dass ein Lichtbogen, der in einer der Seelen des Mehrseelenkabels auftritt, benachbarte Seelen kurzschließt.

(2) Zu Beispielen der Kabelseele für ein supraleitendes Kabel gehört eine Konfiguration, bei der die lichtbogenfeste Schicht eine gewickelte Schicht enthält, die gebildet wird, indem ein bandförmiges Material, das aus dem oben beschriebenen Material (hoch-lichtbogenfestes Material) besteht, gewickelt wird.

When a multi-core cable is formed by accommodating a plurality of cable cores for a superconducting cable in a single heat insulating tube, the arc-resistant layers are disposed between adjacent cores. This configuration can thus prevent an arc occurring in one of the souls of the multi-core cable from shorting adjacent souls.

(2) Examples of the cable core for a superconducting cable include a configuration in which the arc-resistant layer includes a wound layer that is formed by winding a band-shaped material made of the above-described material (high-arc-resistant material) ,

Diese Konfiguration erleichtert das Ausbilden der lichtbogenfesten Schicht und lässt sich ausgezeichnet herstellen. Die gewickelten Schichten bilden eine Mehrschichtstruktur, bei der bandförmige Materialien gewickelt und dabei Lücken gelassen werden, und enthalten Schichten, die durch Wickeln der bandförmigen Materialien in verschiedene Richtungen erhalten werden, und zwar eine S-Wickelschicht und eine Z-Wickelschicht. Die gewickelten Schichten können somit einen Pfad für ein flüssiges Kältemittel zum Imprägnieren sicherstellen, während eine Lichtbogenentladung zu dem Wärmeisolierrohr oder einer benachbarten Kabelseele verhindert wird. Diese Konfiguration verbessert somit die Herstellbarkeit eines supraleitenden Kabels.

(3) Zu Beispielen der Kabelseele für ein supraleitendes Kabel gehört eine Konfiguration, bei der die lichtbogenfeste Schicht eine Mehrschichtstruktur aufweist, die aus verschiedenen Materialien besteht und bei der die lichtbogenfeste Schicht, von einer Innenseite der lichtbogenfesten Schicht aus, Folgendes enthält: eine halbsynthetische Papierschicht, die aus halbsynthetischem Papier gebildet ist, das ein Polypropylenharz und Kraftpapier enthält, eine anorganische Faserschicht, die aus einer Glasfaser und/oder einer keramischen Faser gebildet wird, und eine organische Faserschicht, die aus einer Aramidfaser gebildet wird.

This configuration facilitates the formation of the arc-resistant layer and is excellent in manufacturing. The wound layers form a multi-layered structure in which tape-like materials are wound while leaving gaps, and contain layers obtained by winding the tape-shaped materials in different directions, namely, an S-wound layer and a Z-wound layer. The wound layers can thus ensure a path for a liquid refrigerant for impregnation while preventing an arc discharge to the heat insulating tube or an adjacent cable core. This configuration thus improves the manufacturability of a superconducting cable.

(3) Examples of the cable core for a superconducting cable include a configuration in which the arc-resistant layer has a multilayer structure composed of various materials and in which the arc-resistant layer contains, from an inner side of the arc-resistant layer: a semi-synthetic paper layer formed of semisynthetic paper containing a polypropylene resin and kraft paper, an inorganic fiber layer formed of a glass fiber and / or a ceramic fiber, and an organic fiber layer formed of an aramid fiber.

Die oben beschriebene Konfiguration hat neben dem Herstellen eines supraleitenden Kabels, das verhindern kann, dass ein Wärmeisolierrohr im Fall eines Fehlers, wie zum Beispiel eines Erdungsfehlers, beschädigt wird, wie oben beschrieben, noch die folgenden vorteilhaften Effekte:

(a) Die halbsynthetische Papierschicht kann die geerdete Schicht, die unter der halbsynthetischen Papierschicht liegt, halten, glätten oder schützen oder erleichtert das Ausbilden einer anorganischen Faserschicht.
(b) Diese Konfiguration hat eine höhere Lichtbogenfestigkeit, wenn sie eine anorganische Faserschicht enthält, die aus einer Glasfaser und/oder einer keramischen Faser gebildet wird, bei denen es sich um hoch-lichtbogenfeste Materialien handelt, die eine hohe Lichtbogenfestigkeit besitzen. Diese Konfiguration kann somit die Gesamtdicke der lichtbogenfesten Schicht reduzieren und den Durchmesser der Seele reduzieren. Insbesondere wird, wenn eine lichtbogenfeste Schicht, die eine keramische Faser enthält, enthalten ist, erwartet, dass die lichtbogenfeste Schicht eine höhere Lichtbogenfestigkeit besitzt und den Durchmesser der Seele reduziert, da die keramische Faser eine höhere Lichtbogenfestigkeit als eine Glasfaser besitzt. Wenn eine anorganische Faserschicht, die sowohl eine Glasfaser als auch eine keramische Faser enthält, enthalten ist, so wird erwartet, dass die anorganische Faserschicht die Lichtbogenfestigkeit erhöht.
(c) Diese Konfiguration besitzt eine höhere mechanische Festigkeit, wenn sie eine organische Faserschicht enthält, die aus einer Aramidfaser gebildet wird, da die Aramidfaser, die eine Art eines hoch-lichtbogenfesten Materials ist, eine hohe Festigkeit besitzt. Diese organische Faserschicht kann als eine hochfeste Schicht, wie unten beschrieben, dienen.

(4) Zu Beispielen der Kabelseele für ein supraleitendes Kabel gehört eine Konfiguration, bei der die lichtbogenfeste Schicht eine hochfeste Schicht enthält, die aus einer Art der Hochleistungsfaser gebildet wird, die eine Zugfestigkeit von mindestens 1 GPa besitzt.

The above-described configuration has the following advantageous effects in addition to manufacturing a superconducting cable that can prevent a thermal insulation tube from being damaged in the event of a failure such as a ground fault as described above:

(a) The semisynthetic paper layer may hold, smooth or protect the grounded layer underlying the semisynthetic paper layer, or facilitate the formation of an inorganic fiber layer.
(b) This configuration has a higher arc resistance when it contains an inorganic fiber layer formed of a glass fiber and / or a ceramic fiber which are high-arc-resistant materials having high arc resistance. This configuration can thus reduce the overall thickness of the arc-resistant layer and reduce the diameter of the core. In particular, when an arc-resistant layer containing a ceramic fiber is contained, it is expected that the arc-resistant layer has a higher arc resistance and reduces the diameter of the core because the ceramic fiber has a higher arc resistance than a glass fiber. When an inorganic fiber layer containing both a glass fiber and a ceramic fiber is contained, it is expected that the inorganic fiber layer increases the arc resistance.
(c) This configuration has higher mechanical strength when it contains an organic fiber layer formed of an aramid fiber because the aramid fiber, which is a kind of high-arc resistant material, has high strength. This organic fiber layer may serve as a high strength layer as described below.

(4) Examples of the cable core for a superconducting cable include a configuration in which the arc-resistant layer contains a high-strength layer formed of a type of high-performance fiber having a tensile strength of at least 1 GPa.

Neben der Realisierung eines supraleitenden Kabels, das verhindern kann, dass ein Wärmeisolierrohr im Fall eines Fehlers, wie zum Beispiel eines Erdungsfehlers, beschädigt wird, wie oben beschrieben, besitzt die oben beschriebene Konfiguration, die eine lichtbogenfeste Schicht enthält, die ein spezifisches, hoch-lichtbogenfestes Material enthält, eine hohe Festigkeit, da die lichtbogenfeste Schicht mindestens teilweise eine hochfeste Schicht enthält. Wenn die hochfeste Schicht aus einer Faser gebildet wird, deren Festigkeit groß genug ist, um einer Zugspannung zu widerstehen, die zum Zeitpunkt des Ziehens der Kabelseele für ein supraleitendes Kabel zu dem Wärmeisolierrohr an sie angelegt wird, kann die hochfeste Schicht als ein eingezogenes Zugspannungselement verwendet werden. Diese Konfiguration verbessert die Herstellbarkeit eines supraleitenden Kabels, da die lichtbogenfeste Schicht sich auch als ein Zugspannungselement eignet und auf ein separates Element mit hoher Zugfestigkeit verzichtet werden kann oder die Materialmenge des Elements mit hoher Zugfestigkeit reduziert werden kann.

(5) Ein supraleitendes Kabel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Kabelseele für ein supraleitendes Kabel nach einem der Absätze (1) bis (4) und ein Wärmeisolierrohr, in dem die Kabelseele für ein supraleitendes Kabel untergebracht ist.

In addition to the realization of a superconducting cable which can prevent a heat insulating pipe from being damaged in the case of a failure such as a ground fault as described above, the above-described configuration including an arc-proofing layer having a specific high-leveling property has been proposed. contains high-strength material because the arc-resistant layer at least partially contains a high-strength layer. When the high-strength layer is formed of a fiber whose strength is enough to withstand a tensile stress applied thereto at the time of drawing the superconducting cable core to the heat insulating tube, the high-strength layer can be used as a retracted tensile member become. This configuration improves the manufacturability of a superconducting cable because the arc-resistant layer is also suitable as a tensile element and can dispense with a separate high tensile strength member or reduce the amount of material of the high tensile strength member.

(5) A superconducting cable according to an embodiment of the present invention includes the cable core for a superconducting cable according to any one of paragraphs (1) to (4) and a heat insulating tube accommodating the cable core for a superconducting cable.

Bei dem oben beschriebenen supraleitenden Kabel ist mindestens eine Kabelseele bzw. sind bevorzugt alle Kabelseelen, die in dem Wärmeisolierrohr untergebracht sind, Kabelseelen für ein supraleitendes Kabel, die jeweils die spezifische lichtbogenfeste Schicht enthalten. Somit kann die lichtbogenfeste Schicht, die das spezifische, hoch-lichtbogenfeste Material, enthält, verhindern, dass das Wärmeisolierrohr durch einen Lichtbogen beschädigt wird, der von der supraleitenden Leiterschicht in Richtung des Wärmeisolierrohrs infolge eines Fehlers, wie zum Beispiel eines Erdungsfehlers, der in dem supraleitenden Kabel, wie oben beschrieben auftritt, entladen wird. Wie in Absatz (3) beschrieben, besitzt eine lichtbogenfeste Schicht, die eine spezifische anorganische Faserschicht enthält, eine höhere Lichtbogenfestigkeit. Wie in Absatz (3) oder (4) beschrieben, kann, wenn die lichtbogenfeste Schicht eine hochfeste Schicht enthält, mindestens ein Teil der lichtbogenfesten Schicht zum Beispiel als das oben beschriebene eingezogene Zugspannungselement verwendet werden. Das oben beschriebene supraleitende Kabel lässt sich zum Beispiel ausgezeichnet herstellen oder installieren.

(6) Zu Beispielen des supraleitenden Kabels gehört eine Konfiguration, bei der mehrere Kabelseelen für ein supraleitendes Kabel in dem Wärmeisolierrohr untergebracht sind.

In the superconducting cable described above, at least one of the cable cores housed in the thermal insulation tube and the superconducting cable cores each containing the specific arc-resistant layer are preferably. Thus, the arc-resistant layer containing the specific high-arc-resistant material can prevent the heat insulating tube from being damaged by an arc coming from the superconducting conductor layer toward the heat insulating tube due to a defect such as a ground fault occurring in the heat insulating tube superconducting cable as described above is discharged. As described in paragraph (3), an arc-resistant layer containing a specific inorganic fiber layer has higher arc resistance. As described in paragraph (3) or (4), when the arc-resistant layer contains a high-strength layer, at least a part of the arc-resistant layer may be used as, for example, the retracted tensile element described above. For example, the superconducting cable described above is excellent in manufacture or installation.

(6) Examples of the superconducting cable include a configuration in which a plurality of cable cores for a superconducting cable are accommodated in the heat insulating tube.

Die oben beschriebene Konfiguration ist ein Mehrseelenkabel. In der oben beschriebenen Konfiguration ist jede der Kabelseelen, die in einem einzelnen Wärmeisolierrohr untergebracht ist, die oben beschriebene Kabelseele für ein supraleitendes Kabel, das eine lichtbogenfeste Schicht enthält, die das oben beschriebene spezifische, hoch-lichtbogenfeste Material enthält. In dieser Konfiguration sind die lichtbogenfesten Schichten zwischen benachbarten Seelen angeordnet. Wenn eine der Kabelseelen für ein supraleitendes Kabel, die in dem Wärmeisolierrohr untergebracht ist, einen dielektrischen Durchschlag verursacht und ein Lichtbogen von der supraleitenden Leiterschicht in Richtung der geerdeten Schicht entladen wird, so kann die oben beschriebene Konfiguration verhindern, dass die Seele, die den dielektrischen Durchschlag verursacht hat, und eine Seele neben der Seele kurzgeschlossen werden. The configuration described above is a multi-core cable. In the above-described configuration, each of the cable cores housed in a single heat insulating tube is the above-described superconducting cable core containing an arc-resistant layer containing the above-described specific high-arc-resistant material. In this configuration, the arc-resistant layers are disposed between adjacent cores. When one of the superconducting cable cores accommodated in the heat insulating tube causes a dielectric breakdown and an arc is discharged from the superconducting conductor layer toward the grounded layer, the above-described configuration can prevent the core carrying the dielectric Has caused breakdown, and a soul next to the soul will be shorted.

Details von Ausführungsformen der Erfindung Details of embodiments of the invention

Es wird nun auf die Zeichnung Bezug genommen, wo konkrete Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben sind. Reference is now made to the drawings where specific embodiments of the present invention are described.

Erste Ausführungsform First embodiment

Anhand von 1 wird ein supraleitendes Kabel 1, das eine Kabelseele 10 für ein supraleitendes Kabel gemäß einer ersten Ausführungsform enthält, beschrieben. Based on 1 becomes a superconducting cable 1 that a cable soul 10 for a superconducting cable according to a first embodiment.

Gesamte Konfiguration Entire configuration

Wie in 1 veranschaulicht, ist ein supraleitendes Kabel 1 gemäß einer ersten Ausführungsform ein Mehrseelenkabel (hier ein Drei-in-eins-Kabel), das eine Kabelseele 10 für ein supraleitendes Kabel enthält (im Folgenden auch einfach als Kabelseele 10 oder Seele 10 bezeichnet), das eine supraleitende Leiterschicht 12 und ein Wärmeisolierrohr 20 enthält, in dem mehrere Seelen 10 untergebracht sind. Nach dem Legen dient das supraleitende Kabel 1 als ein Elektrizitätsübertragungskabel. As in 1 is a superconducting cable 1 According to a first embodiment, a multi-core cable (here a three-in-one cable), which is a cable core 10 for a superconducting cable (hereinafter also simply as a cable core 10 or soul 10 designated), which is a superconducting conductor layer 12 and a heat insulating tube 20 contains, in which several souls 10 are housed. After laying, the superconducting cable is used 1 as an electricity transmission cable.

Die Kabelseelen 10 haben die gleiche Konfiguration und enthalten jeweils, von der Mitte aus gesehen, einen Wickelkörper 11, eine supraleitende Leiterschicht 12, eine elektrisch isolierende Schicht 13, eine geerdete Schicht 14 und eine Schutzschicht 15. Das Wärmeisolierrohr 20 ist ein Vakuumisolierrohr, das eine duale Struktur aufweist, die ein inneres Rohr 21 und ein äußeres Rohr 22 enthält. Das supraleitende Kabel 1 ist ein Niedrigtemperatur-Isolierkabel, bei dem die supraleitende Leiterschicht 12 und die elektrisch isolierende Schicht 13 in dem Wärmeisolierrohr 20 untergebracht sind und durch ein flüssiges Kältemittel L, wie zum Beispiel flüssigen Stickstoff, gekühlt werden. Die Basiskonfiguration des supraleitenden Kabels 1 ähnelt der eines supraleitenden Kabels des Standes der Technik. Eine der Eigenschaften des supraleitenden Kabels 1 gemäß der ersten Ausführungsform ist, dass die Schutzschicht 15 eine lichtbogenfeste Schicht aus einem spezifischen Material (hoch-lichtbogenfestes Material) enthält. Im Weiteren werden die Funktion jeder Komponente, eine typische Konfiguration und dergleichen einfach beschrieben, und die Schutzschicht 15 wird im Detail beschrieben. The cable souls 10 have the same configuration and each contain, as seen from the center, a bobbin 11 , a superconducting conductor layer 12 , an electrically insulating layer 13 , a grounded layer 14 and a protective layer 15 , The heat insulating pipe 20 is a vacuum insulation tube that has a dual structure that is an inner tube 21 and an outer tube 22 contains. The superconducting cable 1 is a low-temperature insulation cable, in which the superconducting conductor layer 12 and the electrically insulating layer 13 in the heat insulating tube 20 are housed and cooled by a liquid refrigerant L, such as liquid nitrogen. The basic configuration of the superconducting cable 1 is similar to that of a superconducting cable of the prior art. One of the properties of the superconducting cable 1 According to the first embodiment, that is the protective layer 15 an arc-resistant layer of a specific material (high-arc-resistant material) contains. Hereinafter, the function of each component, a typical configuration and the like are simply described, and the protective layer 15 will be described in detail.

Kabelseele für supraleitende Kabel Cable core for superconducting cables

Wickelkörper bobbin

Der Wickelkörper 11 ist ein Stützelement, das die supraleitende Leiterschicht 12 stützt. Zu Beispielen des Wickelkörpers 11 gehören ein hohler Körper, wie zum Beispiel ein Röhrenelement, und ein massiver Körper, wie zum Beispiel ein gelitzter Draht, in dem mehrere Metallelementdrähte miteinander verlitzt sind, oder ein mehrfach gelitzter Draht, in dem mehrere gelitzte Drähte weiter miteinander verlitzt sind. Zu Beispielen eines Hauptmaterials gehören normale Leitermaterialien, wie zum Beispiel Kupfer, Aluminium und eine Legierung aus Kupfer oder Aluminium. Zu Beispielen des Elementdrahtes gehört ein beschichteter Draht, der ein leitender Metalldraht ist, der mit einer isolierenden Beschichtung überzogen ist. The winding body 11 is a supporting element, which is the superconducting conductor layer 12 supports. Examples of the bobbin 11 For example, a hollow body such as a tubular member and a solid body such as a stranded wire in which a plurality of metal element wires are stranded together or a multi-stranded wire in which a plurality of stranded wires are further spliced together. Examples of a main material include normal conductor materials such as copper, aluminum and an alloy of copper or aluminum. Examples of the element wire include a coated wire which is a conductive metal wire coated with an insulating coating.

Supraleitende Leiterschicht Superconducting conductor layer

Zu Beispielen der supraleitenden Leiterschicht 12 gehört eine Drahtschicht, die durch spiralförmiges Wickeln mehrerer supraleitender Drähte um den Außenumfang des Wickelkörpers 11 herum gebildet wird. Zu Beispielen der supraleitenden Drähte gehören ein bandförmiger Draht, wie zum Beispiel ein Oxid-Silbermantel-Draht, der Wismut enthält, wie zum Beispiel Bi2223, oder ein Oxid-Dünnfilmdraht, der ein Seltenerdenelement enthält, wie zum Beispiel RE123. Die Anzahl der Drahtschichten oder Drähte oder sonstige Bedingungen können in Abhängigkeit von einem zuvor festgelegten Betrag an elektrischer Leistung gewählt werden. Es können entweder eine einzelne Drahtschicht oder mehrere Drahtschichten verwendet werden. Im Fall mehrerer Schichten kann eine (nicht veranschaulichte) Zwischenschicht-Isolierschicht, die durch Wickeln von Isolierpapier oder dergleichen gebildet wird, enthalten sein. Examples of the superconducting conductor layer 12 includes a wire layer formed by spirally winding a plurality of superconducting wires around the outer periphery of the bobbin 11 is formed around. Examples of the superconducting wires include a ribbon-shaped wire such as an oxide-silver-sheath wire containing bismuth, such as Bi2223, or an oxide thin-film wire containing a rare earth element, such as RE123. The number of wire layers or wires or other conditions may be selected depending on a predetermined amount of electrical power. Either a single wire layer or multiple wire layers may be used. In the case of multiple layers, an interlayer insulating layer (not illustrated) formed by winding insulating paper or the like may be included.

Elektrisch isolierende Schicht Electrically insulating layer

Die elektrisch isolierende Schicht 13 ist zwischen der supraleitenden Leiterschicht 12 und der geerdeten Schicht 14 angeordnet, die auf der Außenseite der supraleitenden Leiterschicht 12 angeordnet ist, um die elektrische Isolierung dazwischen sicherzustellen. Zu Beispielen der elektrisch isolierenden Schicht 13 gehört eine gewickelte Schicht, die durch spiralförmiges Wickeln von Isolierpapier, wie zum Beispiel Kraftpapier oder halbsynthetisches Papier, das Harz und Kraftpapier enthält, um den Außenumfang der supraleitenden Leiterschicht 12 herum erhalten wird. Zu Beispielen von halbsynthetischem Papier gehört ein Material, das ein Polypropylenharz und Kraftpapier enthält, wie zum Beispiel Polypropylen-laminiertes Papier (PPLP) (eingetragenes Warenzeichen). Eine (nicht veranschaulichte) halbleitende Schicht kann auf der Innenseite und/oder der Außenseite der elektrisch isolierenden Schicht 13 angeordnet werden. The electrically insulating layer 13 is between the superconducting conductor layer 12 and the grounded layer 14 arranged on the outside of the superconducting conductor layer 12 is arranged to ensure the electrical insulation in between. Examples of the electrically insulating layer 13 is a wound layer which is formed by spirally winding insulating paper such as kraft paper or semi-synthetic paper containing resin and kraft paper around the outer periphery of the superconducting conductor layer 12 around is obtained. Examples of semi-synthetic paper include a material containing a polypropylene resin and kraft paper, such as polypropylene laminated paper (PPLP) (Registered Trade Mark). A semiconductive layer (not illustrated) may be on the inside and / or the outside of the electrically insulating layer 13 to be ordered.

Geerdete Schicht Grounded layer

Die geerdete Schicht 14 ist um den Außenumfang der supraleitenden Leiterschicht 12 herum angeordnet, wobei die elektrisch isolierende Schicht 13 dazwischen angeordnet ist. Die geerdete Schicht 14 ist ein elektrisch leitender Abschnitt, der ein Erdungspotential besitzt. Zu Beispielen der geerdeten Schicht 14 gehört eine gewickelte Schicht, die durch spiralförmiges Wickeln eines geeigneten Materials gebildet wird, wie zum Beispiel der oben beschriebene supraleitende Draht, ein Draht aus einem normalen Leitermaterial, wie zum Beispiel Kupfer, ein bandförmiges Material oder ein Drahtgeflecht. Wenn die geerdete Schicht 14 aus einem supraleitenden Draht gebildet wird, so kann die geerdete Schicht 14 als eine supraleitende Abschirmungsschicht zur Wechselstromübertragung verwendet werden. The grounded layer 14 is around the outer periphery of the superconducting conductor layer 12 arranged around, wherein the electrically insulating layer 13 is arranged in between. The grounded layer 14 is an electrically conductive portion having a grounding potential. Examples of the grounded layer 14 includes a wound layer formed by spirally winding a suitable material, such as the above-described superconducting wire, a normal conductor material wire such as copper, a band-shaped material, or a wire mesh. When the grounded layer 14 is formed from a superconducting wire, so the grounded layer 14 be used as a superconductive shielding layer for AC transmission.

Die äußere supraleitende Schicht, die aus einem supraleitenden Draht gebildet wird, kann um den Außenumfang der elektrisch isolierenden Schicht 13 herum angeordnet werden, und die geerdete Schicht 14, die aus einem normalen Leitermaterial gebildet wird, kann separat um sie herum angeordnet werden. In diesem Fall kann die äußere supraleitende Schicht zum Beispiel als eine supraleitende Abschirmungsschicht verwendet werden, wie oben beschrieben. Eine Zwischenschicht-Isolierschicht kann zwischen der äußeren supraleitenden Schicht und der geerdeten Schicht 14 angeordnet werden, die aus einem normalen Leitermaterial gebildet wird. The outer superconductive layer, which is formed of a superconducting wire, may be formed around the outer periphery of the electrically insulating layer 13 be arranged around, and the grounded layer 14 which is formed of a normal conductor material, can be arranged separately around them. In this case, for example, the outer superconductive layer may be used as a superconducting shielding layer as described above. An inter-layer insulating layer may be interposed between the outer superconductive layer and the grounded layer 14 can be arranged, which is formed of a normal conductor material.

Schutzschicht protective layer

Eine Kabelseele des Standes der Technik enthält eine Schutzschicht auf dem Außenumfang der geerdeten Schicht 14 beispielsweise zum Zweck des mechanischen Schutzes der geerdeten Schicht 14, die aus einem leitenden Material besteht, wie zum Beispiel einem supraleitenden Draht, oder einer elektrischen Isolierung zwischen der geerdeten Schicht 14 und dem Wärmeisolierrohr 20, das aus einem Metall besteht. Zu diesem Zweck besteht eine Schutzschicht in einer Kabelseele des Standes der Technik aus einem elektrisch isolierenden Material, wie zum Beispiel Kraftpapier. In dem supraleitenden Kabel 1 gemäß der ersten Ausführungsform besteht eine Aufgabe des Bereitstellens der Schutzschicht 15 darin, wenn ein Fehler, wie zum Beispiel ein Erdungsfehler, in dem supraleitenden Kabel 1 selbst auftritt, zu verhindern, dass ein Lichtbogen, der von der supraleitenden Leiterschicht 12 in Richtung der geerdeten Schicht 14 entladen wird, nachdem die elektrisch isolierende Schicht 13 einen dielektrischen Durchschlag verursacht hat, an dem Wärmeisolierrohr 20 ankommt. Das heißt, das supraleitende Kabel 1 gemäß der ersten Ausführungsform enthält eine lichtbogenfeste Schicht in der Schutzschicht 15. A prior art cable core includes a protective layer on the outer periphery of the grounded layer 14 for example, for the purpose of mechanical protection of the grounded layer 14 which is made of a conductive material, such as a superconducting wire, or electrical insulation between the grounded layer 14 and the heat insulating tube 20 which is made of a metal. For this purpose, a protective layer in a prior art cable core consists of an electrically insulating material, such as kraft paper. In the superconducting cable 1 According to the first embodiment, there is an object of providing the protective layer 15 when there is a fault, such as a ground fault, in the superconducting cable 1 even occurs, to prevent an arc coming from the superconducting conductor layer 12 towards the grounded layer 14 is discharged after the electrically insulating layer 13 has caused a dielectric breakdown on the heat insulating tube 20 arrives. That is, the superconducting cable 1 according to the first embodiment, contains an arc-resistant layer in the protective layer 15 ,

Lichtbogenfeste Schicht Arc-resistant layer

Material material

Wie oben beschrieben, reicht die lichtbogenfeste Schicht aus, wenn sie Eigenschaften wie zum Beispiel Lichtbogenfestigkeit, Kriechstromfestigkeit, Wärmebeständigkeit oder eine Dicke besitzt, die hoch oder groß genug ist, um eine Lichtbogenentladung zu blockieren, die im Fall eines Fehlers, wie zum Beispiel eines Erdungsfehlers, von der supraleitenden Leiterschicht 12 durch die geerdete Schicht 14 hindurch zu dem Wärmeisolierrohr 20 (insbesondere dem inneren Rohr 21) gerichtet ist. Insbesondere enthält das Material der lichtbogenfesten Schicht bevorzugt ein hoch-lichtbogenfestes Material, das eine hohe Lichtbogenfestigkeit oder eine hohe Kriechstromfestigkeit besitzt. Zu Beispielen eines hoch-lichtbogenfesten Materials gehören hier ein organisches Material, wie zum Beispiel Harz, ein nicht-metallisches anorganisches Material, wie zum Beispiel einen Kohlenstoffmaterial, Glas oder Keramikmaterialien, eine Faser aus einem nicht-metallischen Material (organisches Material oder anorganisches Material), und Metalle, die unten beschrieben sind. Zu Beispielen des Materials der lichtbogenfesten Schicht können auch andere Materialien gehören, wie zum Beispiel ein Material, dessen Lichtbogenfestigkeit geringer ist als die des oben beschriebenen hoch-lichtbogenfesten Materials, insbesondere ein isolierendes Material (Kraftpapier, halbsynthetisches Papier, Baumwolle und dergleichen), wie unten beschrieben. As described above, the arc-resistant layer suffices if it has properties such as arc strength, creep resistance, heat resistance, or a thickness high or large enough to block arc discharge in case of failure such as ground fault , from the superconducting conductor layer 12 through the grounded layer 14 through to the heat insulating tube 20 (especially the inner tube 21 ). In particular, the material of the arc-resistant layer preferably contains a high-arc-resistant material having high arc resistance or high creep resistance. Examples of a high-arc-resistant material include an organic material such as a resin, a non-metallic inorganic material such as a carbon material, glass or ceramics, a fiber of a non-metallic material (organic material or inorganic material). , and metals, which are described below. Examples of the material of the arc-resistant layer may include other materials such as a material whose arc resistance is lower than that of the high-arc resistant material described above, particularly an insulating material (kraft paper, semi-synthetic paper, cotton and the like) as below described.

Unter den hoch-lichtbogenfesten Materialien gehört zu konkreten Beispielen von organischen Materialien mindestens eine Art von Harz, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: einem Polyethylenharz, einem Polypropylenharz, einem Fluorharz, das durch ein Polytetrafluorethylenharz typifiziert ist, einem Silikonharz, einem Aminoharz, einem Aramidharz, einem Polyphenylensulfid(PPS)-Harz, einem Polyimid(PI)-Harz und einem Polyacrylatharz, und Kautschuk, wie zum Beispiel ein Silikonkautschuk. Zu konkreten Beispielen eines Aminoharzes gehören ein Harnstoffharz, ein Melaminharz, ein Anilinharz und ein Guanaminharz. Diese Harzarten besitzen eine hohe Lichtbogenfestigkeit und eine hohe Kriechstromfestigkeit. Zum Beispiel zeigt Tabelle 1 typifizierte Werte der Lichtbogenfestigkeit (in Sekunden) und der Kriechstromfestigkeit, die erhalten werden, wenn ein Polyethylenharz, ein Polypropylenharz und ein Polytetrafluorethylenharz dem folgenden Lichtbogenfestigkeitstest unterzogen werden. Among the high-arc-resistant materials, concrete examples of organic materials include at least one kind of resin selected from the group consisting of: a polyethylene resin, a polypropylene resin, a fluororesin typified by a polytetrafluoroethylene resin, a silicone resin, an amino resin, an aramid resin, a polyphenylene sulfide (PPS) resin, a polyimide (PI) resin and a polyacrylate resin, and rubber such as a silicone rubber. Specific examples of an amino resin include a urea resin, a melamine resin, an aniline resin and a guanamine resin. These types of resins have high arc resistance and high creep resistance. For example Table 1 shows typical values of the arc strength (in seconds) and the creep resistance which are obtained when a polyethylene resin, a polypropylene resin and a polytetrafluoroethylene resin are subjected to the following arc resistance test.

In einem Lichtbogenfestigkeitstest werden zwei Wolframelektroden auf einem Prüfstück aus einem elektrisch isolierenden Material, wie zum Beispiel einem organischen Material unter den aufgezählten nicht-metallischen Materialien, so angeordnet, dass sie einander zugewandt sind. In dem Zustand, in dem die Elektroden einander zugewandt sind, wird ein Hochspannungs-Feinstrom-Lichtbogen entladen, und die Zeit (in Sekunden), bis die Oberfläche des Prüfstücke karbonisiert ist, um ihre elektrischen Isoliereigenschaften zu verlieren, nachdem der Lichtbogen entladen wurde, wird gemessen (JIS K 6911 (1995), siehe 5.15 Lichtbogenfestigkeit). Zu Beispielen von Testbedingungen gehören eine Spannung von 12500 V und ein Strom von mindestens 10 mA und maximal 40 mA. Die Testbedingungen können beispielsweise gemäß einem Arbeitsstrom für das supraleitende Kabel 1 justiert werden. Eine längere gemessene Zeit (in Sekunden) bezeichnet eine höhere Lichtbogenfestigkeit. In an arc resistance test, two tungsten electrodes are placed on a test piece of an electrically insulating material such as an organic material among the enumerated non-metallic materials so as to face each other. In the state where the electrodes face each other, a high voltage fine current arc is discharged and the time (in seconds) for the surface of the test pieces to be carbonized to lose their electrical insulating properties after the arc has been discharged. is measured (JIS K 6911 (1995), see 5.15 Arc resistance). Examples of test conditions include a voltage of 12500 V and a current of at least 10 mA and a maximum of 40 mA. For example, the test conditions can be adjusted according to a working current for the superconducting cable 1. A longer measured time (in seconds) indicates higher arc resistance.

Die Kriechstromfestigkeit kann durch ein Kriechstromfestigkeitstestverfahren zum Messen der durch den Lichtbogen verursachten Verschlechterung beurteilt werden. Zu konkreten Beispielen des Testverfahrens gehören ein Verfahren der International Electrical Commission (IEC), ein Verfahren des Deutschen Instituts für Normung (DIN), ein Staubnebelverfahren, ein Hochspannungs-Feinstrom-Lichtbogenfestigkeits-Testverfahren, einen Differenzialnassverfahren und ein Tauchkriechstromverfahren. Tabelle 1 Lichtbogenfestigkeit 12500V 10 mA bis 40 mA Kriechstromfestigkeit IEC-Verfahren CTI Tauchkriechstromverfahren Polyethylen 110 Sekunden bis 235 Sekunden über 600 V 1,5 kV Polypropylen 135 Sekunden bis 185 Sekunden über 600 V über 3,0 kV Polytetrafluorethylen 360 Sekunden oder höher über 600 V über 3,0 kV * "CTI" steht im IEC-Verfahren als Abkürzung für "Comparative Tracking Index", der eine Spannung ausdrückt, bei der Kriechströme in Reaktion auf das Auftropfen von 50 Tropfen einer Elektrolytlösung auftreten. The tracking resistance can be evaluated by a leakage current test method for measuring the deterioration caused by the arc. Specific examples of the test method include a method of the International Electrical Commission (IEC), a method of the German Institute for Standardization (DIN), a dust mist method, a high-voltage fine-flow arc test method, a differential wet method and a Tauchcriechstromverfahren. Table 1 Arc resistance 12500V 10mA to 40mA tracking resistance IEC method CTI Tauchkriechstromverfahren polyethylene 110 seconds to 235 seconds over 600V 1.5 kV polypropylene 135 seconds to 185 seconds over 600V over 3.0 kV polytetrafluoroethylene 360 seconds or higher over 600V over 3.0 kV * "CTI" in the IEC method stands for "Comparative Tracking Index", which expresses a voltage at which creepage currents occur in response to the dripping of 50 drops of an electrolyte solution.

Unter den hoch-lichtbogenfesten Materialien gehören zu Beispielen einer Faser aus einem nicht-metallischen Material Fasern (organische Fasern) aus einem Harz (organisches Material), wie zum Beispiel eine Aramidfaser, und Fasern (anorganische Fasern) aus einem anorganischen Material, wie zum Beispiel eine Kohlefaser, eine Glasfaser und eine keramische Faser. Ein besonderes Beispiel ist eine Hochleistungsfaser, die hervorragende mechanische Eigenschaften besitzt, einschließlich Festigkeit und Steifigkeit, und die eine hohe Wärmebeständigkeit oder Nichtbrennbarkeit besitzt. Zu Beispielen der Hochleistungsfaser gehören eine hochfeste Faser, die besonders hohe Festigkeit besitzt, eine hochfeste Faser mit hohem Elastizitätsmodul, die besonders hohe Festigkeit und Steifigkeit besitzt und die als eine Superfaser bezeichnet wird, und eine hoch-hitzebeständige Faser, die eine besonders hohe Wärmebeständigkeit oder Nichtbrennbarkeit besitzt. Among the high-arc-resistant materials, examples of a fiber of a non-metallic material include fibers (organic fibers) made of a resin (organic material) such as an aramid fiber, and fibers (inorganic fibers) made of an inorganic material such as a carbon fiber, a glass fiber and a ceramic fiber. A particular example is a high performance fiber that has excellent mechanical properties, including strength and rigidity, and that has high heat resistance or nonflammability. Examples of the high-performance fiber include a high-strength fiber having particularly high strength, a high-strength fiber having a high elastic modulus, which has particularly high strength and rigidity and which is referred to as a super fiber, and a high-heat-resistant fiber having a particularly high heat resistance or Non-combustibility possesses.

Zu Beispielen einer hochfesten Faser und einer hochfesten Faser mit hohem Elastizitätsmodul gehören eine Para-Aramidfaser, eine Polyethylenfaser mit ultrahohem Molekulargewicht, eine Polyarylatfaser, eine Poly-Para-Phenylenbenzobisoxazol (PBO)-Faser und eine Kohlefaser. Zu Beispielen einer hoch-hitzebeständigen Faser gehören eine Meta-Aramidfaser, eine PPS-Faser, eine PI-Faser und eine fluorhaltige Faser. Examples of high strength fiber and high modulus high modulus fiber include a para-aramid fiber, an ultrahigh molecular weight polyethylene fiber, a polyarylate fiber, a poly-para-phenylenebenzobisoxazole (PBO) fiber, and a carbon fiber. Examples of a high-refractory fiber include a meta-aramid fiber, a PPS fiber, a PI fiber, and a fluorine-containing fiber.

Zu Beispielen einer nichtbrennbaren Faser gehören eine Glasfaser und eine keramische Faser. Examples of non-combustible fiber include a glass fiber and a ceramic fiber.

Ein typisches Beispiel eines Materials einer Glasfaser ist Siliziumdioxid (SiO₂). Zu Beispielen von Keramikmaterialien, aus denen eine keramische Faser oder dergleichen gebildet wird, gehören ein Metalloxid, wie zum Beispiel ein Aluminiumoxid (Al₂O₃), ein Nichtmetalloxid, wie zum Beispiel ein Boroxid, ein metallisches Carbid und ein metallisches Nitrid. Es können noch andere Fasern verwendet werden, wie zum Beispiel eine Faser, die Siliziumdioxid und eine Keramik enthält, wie zum Beispiel eine keramische Faser, die Siliziumdioxid und Aluminiumoxid enthält, und eine Faser, die mehrere Keramikmaterialien enthält, wie zum Beispiel eine keramische Faser, die Siliziumdioxid, ein Boroxid und Aluminiumoxid enthält. A typical example of a material of a glass fiber is silica (SiO ₂ ). Examples of ceramic materials constituting a ceramic fiber or the like include a metal oxide such as an aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ), a non-metal oxide such as a boron oxide, a metallic carbide and a metallic nitride. Other fibers may be used, such as one A fiber containing silica and a ceramic such as a ceramic fiber containing silica and alumina, and a fiber containing a plurality of ceramic materials such as a ceramic fiber containing silica, a boron oxide and alumina.

Eine Glasfaser oder eine keramische Faser kann eine lichtbogenfeste Schicht bilden, die eine hohe Lichtbogenfestigkeit besitzt. Somit kann die Gesamtdicke der lichtbogenfesten Schicht reduziert werden. Eine Aramidfaser kann eine lichtbogenfeste Schicht bilden, die eine hohe Festigkeit besitzt. Das heißt, bevorzugt enthält das Material der lichtbogenfesten Schicht mindestens ein hoch-lichtbogenfestes Material, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: einer Glasfaser, einer keramischen Faser, und einer Aramidfaser. Besonders bevorzugt enthält das Material eine Aramidfaser sowie eine Glasfaser und/oder eine keramische Faser. A glass fiber or a ceramic fiber may form an arc-proof layer having a high arc resistance. Thus, the total thickness of the arc-resistant layer can be reduced. An aramid fiber may form an arc-resistant layer which has high strength. That is, preferably, the material of the arc-resistant layer contains at least one high-arc-resistant material selected from the group consisting of: a glass fiber, a ceramic fiber, and an aramid fiber. Particularly preferably, the material contains an aramid fiber and a glass fiber and / or a ceramic fiber.

Wenn das Material der lichtbogenfesten Schicht Harz, eine Harzfaser oder Kautschuk enthält und dem Harz oder Kautschuk ein zweckmäßiger Füllstoff oder ein zweckmäßiges Kompoundierungsmittel hinzugefügt wird, so können die mechanischen Eigenschaften, wie zum Beispiel die Lichtbogenfestigkeit oder die mechanische Festigkeit, der lichtbogenfesten Schicht weiter verbessert werden als in dem Fall, wo das Material ein einfaches Harz oder ein einfacher Kautschuk ist. Ein Füllstoff oder ein Kompoundierungsmittel kann zweckmäßig gemäß den Komponenten von Harz oder Kautschuk ausgewählt werden, zu entsprechenden Beispielen gehört ein anorganisches Material, wie unten beschrieben. Zu Beispielen eines Füllstoffs, die die Lichtbogenfestigkeit eines Silikonharzes oder eines Silikonkautschuks verbessern, gehört eine Aluminiumoxid-basierte Verbindung, wie zum Beispiel Aluminiumoxidtrihydrat. Zu Beispielen eines Füllstoffs, der die Festigkeit eines Silikonharzes oder eines Silikonkautschuks verbessert, gehört Siliziumdioxid (SiO₂). Zu Beispielen eines Kompoundierungsmittels für ein PPS-Harz oder eine PPS-Faser gehört ein sich endotherm zersetzender Füllstoff, wie unten beschrieben, und ein Antikarbonisierungsmittel, das es ermöglicht, dass ein Polymer, wenn es vollständig verbrannt wird, sich in Kohlendioxid und Wasser verwandelt. Zu Beispielen des Materials eines sich endotherm zersetzenden Füllstoffs gehören ein Aluminiumhydroxid, eine Magnesiumhydroxid, ein Kalziumborat und ein Zinkborat. Es können jegliche Füllstoffe oder Kompoundierungsmittel verwendet werden, die öffentlich bekannt sind. When the material of the arc-resistant layer contains resin, a resin fiber or rubber, and an appropriate filler or compounding agent is added to the resin or rubber, mechanical properties such as arc resistance or mechanical strength of the arc-resistant layer can be further improved as in the case where the material is a simple resin or a simple rubber. A filler or compounding agent may be suitably selected according to the components of resin or rubber, to corresponding examples include an inorganic material as described below. Examples of a filler improving the arc resistance of a silicone resin or a silicone rubber include an alumina-based compound such as alumina trihydrate. Examples of a filler which improves the strength of a silicone resin or a silicone rubber include silica (SiO ₂ ). Examples of a compounding agent for a PPS resin or a PPS fiber include an endothermic decomposing filler, as described below, and an anticarbonating agent that allows a polymer, when completely burnt, to be converted into carbon dioxide and water. Examples of the material of an endothermic decomposing filler include an aluminum hydroxide, a magnesium hydroxide, a calcium borate and a zinc borate. Any fillers or compounding agents that are publicly known may be used.

Zu konkreten Beispielen von Metallen unter den hoch-lichtbogenfesten Materialien gehört ein Eisen-basiertes Metall, das eines der Eisengruppenelemente enthält, wie zum Beispiel Blei, Edelstahl, Nickel oder Eisen. Es wird erwartet, dass nicht nur die lichtbogenfeste Schicht aus einem elektrisch isolierenden Material, wie zum Beispiel dem oben beschriebenen organischen Material, sondern auch die lichtbogenfeste Schicht aus einem anorganischen Material, das elektrische Leitfähigkeit aufweist, wie zum Beispiel ein Metall, verwendet werden kann. Specific examples of metals among the high-arc-resistant materials include an iron-based metal containing one of the iron group elements, such as lead, stainless steel, nickel or iron. It is expected that not only the arc-resistant layer of an electrically insulating material such as the above-described organic material but also the arc-resistant layer of an inorganic material having electrical conductivity such as a metal can be used.

Zu weiteren Beispielen des Materials der lichtbogenfesten Schicht gehört ein Verbundmaterial, das aus verschiedenen Materialien besteht, wie zum Beispiel einem faserverstärkten Harz, das das oben beschriebene Harz und die oben beschriebene Faser enthält. Other examples of the material of the arc-resistant layer include a composite material composed of various materials, such as a fiber-reinforced resin containing the above-described resin and the fiber described above.

Form shape

Im Hinblick auf die Einfachheit der Installation der lichtbogenfesten Schicht enthält die lichtbogenfeste Schicht bevorzugt eine gewickelte Schicht, die durch Wickeln eines bandförmigen Materials (einschließlich eines Flachmaterials) gebildet wird, das aus dem oben beschriebenen organischen Material oder anorganischen Material gebildet wird. Besonders bevorzugt wird die gesamte lichtbogenfeste Schicht im Wesentlichen aus einer gewickelten Schicht gebildet. In view of the ease of installation of the arc-resistant layer, the arc-resistant layer preferably includes a wound layer formed by winding a band-shaped material (including a sheet) formed of the above-described organic material or inorganic material. Particularly preferably, the entire arc-resistant layer is essentially formed from a wound layer.

Eine lichtbogenfeste Schicht, die eine beabsichtigte Dicke besitzt, kann auf einfache Weise gebildet werden, indem man ein bandförmiges Material herstellt, das eine beabsichtigte Dicke und eine beabsichtigte Breite besitzt, und das bandförmige Material um den Außenumfang der geerdeten Schicht 14 herum wickelt. An arc-resistant layer having an intended thickness can be easily formed by producing a band-shaped material having an intended thickness and an intended width, and the band-shaped material around the outer periphery of the grounded layer 14 wraps around.

Eine lichtbogenfeste Schicht, die eine Mehrschichtstruktur aufweist, kann ebenfalls auf einfache Weise gebildet werden. Besonders bevorzugt bilden die gewickelten Schichten eine Mehrschichtstruktur, bei der bandförmige Materialien so gewickelt werden, dass Lücken bleiben, und mindestens eine der Schichten in einer anderen Richtung gewickelt wird als in der Richtung, in der die anderen Schichten gewickelt werden. Dies bedeutet, dass die gewickelten Schichten eine S-Wickelschicht und eine Z-Wickelschicht enthalten. Die Wickelrichtung kann bei jeder zweiten Schicht geändert werden (das heißt, eine S-Wickelschicht und eine Z-Wickelschicht werden abwechselnd angeordnet), oder kann alle paar Schichten geändert werden. An arc-resistant layer having a multilayer structure can also be easily formed. More preferably, the wound layers form a multi-layer structure in which tape-like materials are wound so as to leave voids and at least one of the layers is wound in a different direction than in the direction in which the other layers are wound. This means that the wound layers contain an S-wound layer and a Z-wound layer. The winding direction may be changed every other layer (that is, an S-winding layer and a Z-winding layer are alternately arranged), or may be changed every few layers.

Wenn die gewickelten Schichten eine Mehrschichtstruktur haben, bei der die bandförmigen Materialien so gewickelt werden, dass Lücken bleiben, und sowohl eine S-Wickelschicht als auch eine Z-Wickelschicht enthalten, so werden die Lücken der S-Wickelschicht mit der Z-Wickelschicht bedeckt. Dies bedeutet, dass die lichtbogenfeste Schicht verhindern kann, dass ein Lichtbogenblockiereffekt geschwächt wird, weil die Anzahl oder die Größe der Lücken übermäßig groß wäre. Wenn die gewickelten Schichten eine Mehrschichtstruktur haben, bei der die bandförmigen Materialien so gewickelt werden, dass Lücken bleiben, und sowohl eine S-Wickelschicht als auch eine Z-Wickelschicht enthalten, so können die gewickelten Schichten einen hinreichend breiten Pfad für ein flüssiges Kältemittel L beibehalten, auch wenn die gewickelten Schichten aus bandförmigen Materialien bestehen, die aus dem oben beschriebenen Harz oder Metall bestehen. Diese Konfiguration kann somit die Imprägnierzeit verkürzen, die es dauert, bis die Kabelseele 10 mit dem flüssigen Kältemittel L imprägniert ist, das in das Wärmeisolierrohr 20 des supraleitenden Kabels 1 eingeleitet wird. Diese Konfiguration verbessert somit die Herstellbarkeit des supraleitenden Kabels 1. Andere Eigenschaften, wie zum Beispiel die Dicke oder Breite des bandförmigen Materials, die Lücken der gewickelten Schicht oder die Wickelsteigung können zweckmäßig gewählt werden. When the wound layers have a multilayer structure in which the band-shaped materials are wound so as to leave voids and include both an S-wound layer and a Z-wound layer, the gaps of the S-wound layer are covered with the Z-wound layer. This means that the arc-resistant layer can prevent an arc blocking effect from being weakened because the number or size of gaps would be excessively large. When the wound layers have a multilayer structure in which the band-shaped materials are wound so as to leave voids and include both an S-wound layer and a Z-wound layer, the wound layers can maintain a sufficiently wide path for a liquid refrigerant L. even though the wound layers are made of band-shaped materials consisting of the resin or metal described above. This configuration can thus shorten the impregnation time it takes for the cable core 10 is impregnated with the liquid refrigerant L, which is in the heat insulating tube 20 of the superconducting cable 1 is initiated. This configuration thus improves the manufacturability of the superconducting cable 1 , Other properties, such as the thickness or width of the band-shaped material, the gaps of the wound layer or the winding pitch may be appropriately selected.

Die oben beschriebene Faser kann in jeder beliebigen Form verwendet werden, einschließlich eines Gewebes, eines Drahtgeflechts und eines Vlieses. In jeder Form kann die Faser einen Lichtbogen hinreichend blockieren, wenn sie eine feine Struktur aufweist. Auch in dem Fall, wo ein aus einer fein gefertigten Faser hergestelltes bandförmiges Material verwendet wird, können die gewickelten Schichten einen hinreichend breiten Pfad für ein flüssiges Kältemittel L beibehalten, wenn, wie oben beschrieben, die gewickelten Schichten eine Mehrschichtstruktur bilden, bei der die bandförmigen Materialien so gewickelt werden, dass Lücken bleiben, und sowohl eine S-Wickelschicht als auch eine Z-Wickelschicht enthalten. In Abhängigkeit von der Feinheit können die gewickelten Schichten gebildet werden, indem man die bandförmigen Materialien in einer überlappenden Weise wickelt, anstatt die bandförmigen Materialien so zu wickeln, dass Lücken bleiben, so dass die gewickelten Schichten einen Pfad für ein flüssiges Kältemittel L beibehalten können, während ein Lichtbogen blockiert wird. Eigenschaften wie zum Beispiel die Feinheit eines Gewebes oder eines Vlieses, die Dicke der bandförmigen Materialien oder die Lücken der gewickelten Schichten können so bestimmt werden, dass sie sowohl die Bedingungen erfüllen, die zum Blockieren eines Lichtbogens erforderlich sind, als auch einen Pfad für das flüssige Kältemittel L beibehalten. The above-described fiber may be used in any form including a woven fabric, a wire mesh and a nonwoven fabric. In any form, the fiber can sufficiently block an arc if it has a fine structure. Also, in the case where a belt-shaped material made of a finely fabricated fiber is used, the wound layers can maintain a sufficiently wide liquid refrigerant path L when, as described above, the wound layers form a multi-layer structure in which the belt-shaped ones Materials are wound so as to leave gaps, and include both an S-wrap layer and a Z-wrap layer. Depending on the fineness, the wound layers may be formed by winding the band-shaped materials in an overlapping manner, instead of winding the band-shaped materials so as to leave gaps so that the wound layers can maintain a path for a liquid refrigerant L, while an arc is blocked. Properties such as the fineness of a woven or nonwoven fabric, the thickness of the tape-like materials, or the voids of the wound layers can be determined to satisfy both the conditions required to block an arc and a path for the liquid Retain refrigerant L

Die lichtbogenfeste Schicht kann eine Mehrschichtstruktur aufweisen, die durch Kombinieren gewickelter Schichten aus bandförmigen Materialien, die aus verschiedenen Materialien bestehen, oder gewickelter Schichten aus bandförmigen Materialien, die verschiedene Formen aufweisen, erhalten wird (zum Beispiel eine Kombination eines Harzbandes und eines Faserbandes oder eine Kombination eines Gewebebandes und eines Vliesbandes). Zu Beispielen einer solchen Konfiguration gehört eine Kombination von mindestens zwei Arten gewickelter Schichten, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus: einer gewickelten Schicht des harzbandförmigen Materials, einer gewickelten Schicht des faserbandförmigen Materials, und einer gewickelten Schicht des metallbandförmigen Materials. The arc-resistant layer may have a multilayer structure obtained by combining wound layers of ribbon-shaped materials made of different materials or wound layers of ribbon-shaped materials having various shapes (for example, a combination of a resin ribbon and a sliver or a combination a fabric tape and a nonwoven tape). Examples of such a configuration include a combination of at least two kinds of wound layers selected from the group consisting of: a wound layer of the resin ribbon material, a wound layer of the fiber ribbon material, and a wound layer of the metal ribbon material.

Zu konkreten Beispielen der lichtbogenfesten Schicht, die eine Mehrschichtstruktur aufweist, die aus verschiedenen Materialien besteht, gehört eine Form, die – von innen nach außen – enthält: eine halbsynthetische Papierschicht, die aus halbsynthetischem Papier gebildet wird, wie zum Beispiel PPLP, das oben beschrieben wurde, eine anorganische Faserschicht, die aus einer Glasfaser und/oder einer keramischen Faser gebildet wird, und eine organische Faserschicht, die aus einer Aramidfaser gebildet wird. Specific examples of the arc-resistant layer having a multilayer structure composed of various materials include a shape containing, from inside to outside, a semi-synthetic paper layer formed of semi-synthetic paper such as PPLP described above an inorganic fiber layer formed of a glass fiber and / or a ceramic fiber, and an organic fiber layer formed of an aramid fiber.

Die halbsynthetische Papierschicht glättet die Oberfläche der geerdeten Schicht 14, die aus einem metallbandförmigen Material oder einem Metalldraht gebildet wird, hält das metallbandförmige Material oder andere Elemente, und verhindert, dass die geerdete Schicht 14 durch die Glasfaser beschädigt wird, die als eine Unterschicht der anorganischen Faserschicht fungiert. Das halbsynthetische Papier, wie zum Beispiel PPLP, das höhere Lichtbogenfestigkeit aufweist als Isolierpapier, wie zum Beispiel Kraftpapier, reduziert die Gesamtdicke der lichtbogenfesten Schicht und reduziert den Durchmesser der Kabelseele 10. The semi-synthetic paper layer smoothes the surface of the grounded layer 14 formed of a metal strip-shaped material or a metal wire, holds the metal strip-shaped material or other elements, and prevents the grounded layer 14 is damaged by the glass fiber which functions as a lower layer of the inorganic fiber layer. The semi-synthetic paper, such as PPLP, which has higher arc resistance than insulating paper, such as kraft paper, reduces the overall thickness of the arc-proof layer and reduces the diameter of the cable core 10 ,

Die anorganische Faserschicht, die aus einer Glasfaser gebildet wird, verleiht der lichtbogenfesten Schicht eine hohe Lichtbogenfestigkeit, da die Glasfaser eine hohe Nichtbrennbarkeit besitzt. Die anorganische Faserschicht, die aus einer keramischen Faser gebildet wird, verleiht der lichtbogenfesten Schicht eine hohe Lichtbogenfestigkeit, da die keramische Faser eine höhere Lichtbogenfestigkeit besitzt als eine Glasfaser. Die anorganische Faserschicht, die sowohl aus einer Glasfaser als auch einer keramischen Faser gebildet wird, kann der lichtbogenfesten Schicht eine höhere Lichtbogenfestigkeit verleihen. The inorganic fiber layer, which is formed of a glass fiber, gives the arc-resistant layer high arc resistance because the glass fiber has high non-combustibility. The inorganic fiber layer formed of a ceramic fiber imparts high arc resistance to the arc-resistant layer since the ceramic fiber has higher arc resistance than a glass fiber. The inorganic fiber layer, which is formed of both a glass fiber and a ceramic fiber, can impart a higher arc resistance to the arc-resistant layer.

Die organische Faserschicht, wenn sie zusammen mit einer anorganischen Faserschicht ausgebildet wird, verbessert zusätzlich ihre Lichtbogenfestigkeit und erhöht auch ihre mechanische Festigkeit, wenn sie aus einem Aramidharz gebildet wird, insbesondere einer hochfesten Faser mit hohem Elastizitätsmodul, wie zum Beispiel einer Para-Aramidfaser. The organic fiber layer, when formed together with an inorganic fiber layer, additionally improves its arc resistance and also increases its mechanical strength when it is formed from an aramid resin, particularly a high-strength, high modulus fiber such as a para-aramid fiber.

Zusätzlich kann die lichtbogenfeste Schicht eine gewickelte Schicht aufweisen, die durch Wickeln eines isolierenden bandförmigen Materials aus einem isolierenden Material erhalten wird, wie zum Beispiel Isolierpapier, wovon ein Beispiel Kraftpapier ist, Tuch aus Baumwolle oder dergleichen, oder halbsynthetisches Papier, wovon ein Beispiel PPLP ist. Zum Beispiel kann die lichtbogenfeste Schicht eine Form haben, die eine gewickelte Schicht des isolierenden bandförmigen Materials enthält, das eine Dicke von mindestens 1 mm, mindestens 1,5 mm, mehr als 2,5 mm oder mindestens 3 mm aufweist. Ferner wird erwartet, wenn ein solches isolierendes bandförmiges Material verwendet wird, dass die gewickelte Schicht, wenn sie die oben beschriebene große Dicke aufweist, vollständig als eine lichtbogenfeste Schicht fungiert. Insbesondere kann die gewickelte Schicht, die halbsynthetisches Papier enthält, wie zum Beispiel PPLP, ihre Lichtbogenfestigkeit erhöhen. Das heißt, es wird – wie oben beschrieben – erwartet, dass das halbsynthetische Papier die Dicke der gewickelten Schicht des isolierenden bandförmigen Materials reduziert und somit den Durchmesser der Kabelseele 10 reduziert. In addition, the arc-resistant layer may have a wound layer obtained by winding an insulating band-shaped material of an insulating material, such as insulating paper, an example of which is kraft paper, cotton cloth or the like, or semi-synthetic paper, an example of which is PPLP , For example, the arc-resistant layer may have a shape including a wound layer of the insulating tape-shaped material having a thickness of at least 1 mm, at least 1.5 mm, more than 2.5 mm, or at least 3 mm. Further, when such an insulating belt-shaped material is used, it is expected that the wound layer, when having the above-described large thickness, completely functions as an arc-proof layer. In particular, the wound layer containing semisynthetic paper, such as PPLP, can increase its arc resistance. That is, as described above, it is expected that the semisynthetic paper will reduce the thickness of the wound layer of the insulating tape-shaped material and thus the diameter of the cable core 10 reduced.

Obgleich die gewickelte Schicht des isolierenden bandförmigen Materials, das eine größere Dicke aufweist, eine höhere Lichtbogenfestigkeit besitzt, kann sie die Biegeeigenschaften der Seele 10 weiter verringern oder den Durchmesser der Seele 10 weiter vergrößern. In Anbetracht von Eigenschaften wie zum Beispiel der Lichtbogenfestigkeit, der mechanischen Eigenschaften des supraleitenden Kabels 1 und der Größe enthält die lichtbogenfeste Schicht, die das oben beschriebene isolierende Material oder dergleichen enthält, bevorzugt auch das oben beschriebene hoch-lichtbogenfeste Material. Zum Beispiel kann die gewickelte Schicht des isolierenden bandförmigen Materials unter der Schicht angeordnet werden, die aus dem oben beschriebenen hoch-lichtbogenfesten Material gebildet wird (über der geerdeten Schicht), oder kann über der Schicht angeordnet werden, die aus dem oben beschriebenen hoch-lichtbogenfesten Material gebildet wird. Alternativ können gewickelte Schichten über und unter der Schicht angeordnet werden, die aus dem oben beschriebenen hoch-lichtbogenfesten Material gebildet wird, so dass sie die Schicht dazwischen in der vertikalen Richtung halten (siehe das oben beschriebene konkrete Beispiel der Mehrschichtstruktur). Although the wound layer of the insulating band-shaped material having a larger thickness has a higher arc resistance, it can improve the bending properties of the core 10 further reduce or the diameter of the soul 10 continue to enlarge. Considering properties such as arc resistance, the mechanical properties of the superconducting cable 1 and the size includes the arc-resistant layer containing the above-described insulating material or the like, preferably also the above-described high-arc-resistant material. For example, the wound layer of the insulating tape-shaped material may be disposed under the layer formed of the above-described high-arc resistant material (over the grounded layer), or may be disposed over the layer made of the above-described high-arc resistant Material is formed. Alternatively, wound layers may be disposed above and below the layer formed of the high-arc resistant material described above so as to hold the layer therebetween in the vertical direction (see the above-described concrete example of the multi-layer structure).

Bevorzugt enthält die lichtbogenfeste Schicht, die eine gewickelte Schicht eines metallbandförmigen Materials enthält, eine gewickelte Schicht des isolierenden bandförmigen Materials um den Außenumfang der gewickelten Schicht herum, so dass sie die elektrischen Isoliereigenschaften zwischen der lichtbogenfesten Schicht und dem inneren Rohr 21 des Wärmeisolierrohrs 20 verbessert. Wenn die lichtbogenfeste Schicht die gewickelten Schicht, die aus dem isolierendes bandförmigen Material gebildet wird, neben der Schicht enthält, die aus dem oben beschriebenen hoch-lichtbogenfesten Material gebildet wird, so beträgt eine beispielhafte Dicke der gewickelten Schicht des isolierenden bandförmigen Materials maximal ungefähr 1 mm. Preferably, the arc-resistant layer containing a wound layer of a metal ribbon-shaped material includes a wound layer of the insulating band-shaped material around the outer circumference of the wound layer so as to have electrical insulating properties between the arc-resistant layer and the inner tube 21 of the heat insulating tube 20 improved. When the arc-resistant layer contains the wound layer formed of the insulating band-shaped material adjacent to the layer formed of the high-arc-resistant material described above, an exemplary thickness of the wound layer of the insulating band-shaped material is at most about 1 mm ,

Dicke thickness

Eine lichtbogenfeste Schicht, die eine größere Dicke aufweist, blockiert einen Lichtbogen leichter. Obgleich die Dicke von dem Material der lichtbogenfesten Schicht abhängt, hat die Lichtbogenfestigkeitsschicht bevorzugt eine Dicke von mindestens 0,5 mm oder besonders bevorzugt mindestens 1 mm, wenn ein nichtmetallisches Material wie zum Beispiel Harz oder eine Faser unter den hoch-lichtbogenfesten Materialien verwendet wird. Wenn das oben beschriebene Metall verwendet wird, so hat die Lichtbogenfestigkeitsschicht bevorzugt eine Dicke von mindestens 1 mm oder besonders bevorzugt mindestens 2 mm. Eine lichtbogenfeste Schicht, die eine übermäßig große Dicke aufweist, verursacht eine Erhöhung der Größe oder des Durchmessers der Kabelseele 10 oder des supraleitenden Kabels 1. Darum kann die Dicke der lichtbogenfesten Schicht (oder die Gesamtdicke im Fall der Mehrschichtstruktur) so festgelegt werden, dass sie maximal 16 mm, maximal 10 mm, maximal 8 mm oder maximal 7 mm beträgt. Eine lichtbogenfeste Schicht, die eine Dicke von maximal ungefähr 5 mm aufweist, lässt sich auf einfache Weise für eine Seele 10 oder ein Kabel 1 verwenden, das einen kleinen Durchmesser aufweist. An arc-resistant layer having a greater thickness blocks an arc more easily. Although the thickness depends on the material of the arc-resistant layer, the arc-resistant layer preferably has a thickness of at least 0.5 mm or more preferably at least 1 mm when a non-metallic material such as resin or a fiber is used among the high-arc-resistant materials. When the above-described metal is used, the arc-resistant layer preferably has a thickness of at least 1 mm, or more preferably at least 2 mm. An arc-resistant layer having an excessively large thickness causes an increase in the size or diameter of the cable core 10 or the superconducting cable 1 , Therefore, the thickness of the arc-resistant layer (or the total thickness in the case of the multi-layer structure) can be set to be 16 mm or less, 10 mm or less, 8 mm or more, and 7 mm or less. An arc-resistant layer having a thickness of about 5 mm at the maximum is easy for a soul 10 or a cable 1 use that has a small diameter.

In der Form einer Mehrschichtstruktur, die zum Beispiel die oben beschriebene halbsynthetische Papierschicht, die anorganische Faserschicht und die organische Faserschicht enthält, fällt die Dicke der halbsynthetischen Papierschicht in einen Bereich von ungefähr 0,2 mm bis 1 mm, die Dicke der anorganischen Faserschicht fällt in einen Bereich von ungefähr 1 mm bis 10 mm oder bevorzugt bis ungefähr 5 mm, und die Dicke der organischen Faserschicht fällt in einen Bereich von ungefähr 0,5 mm bis 5 mm oder bevorzugt bis 2 mm. In the form of a multilayer structure containing, for example, the above-described semi-synthetic paper layer, inorganic fiber layer and organic fiber layer, the thickness of the semisynthetic paper layer falls within a range of about 0.2 mm to 1 mm, the thickness of the inorganic fiber layer falls a range of about 1 mm to 10 mm, or preferably about 5 mm, and the thickness of the organic fiber layer falls in a range of about 0.5 mm to 5 mm, or preferably 2 mm.

Anteilige Platzbeanspruchung der lichtbogenfesten Schicht in der Schutzschicht Partial space stress of the arc-resistant layer in the protective layer

Die gesamte Schutzschicht 15 kann aus der lichtbogenfesten Schicht gebildet werden. Genauer gesagt kann die Schutzschicht 15 zum Beispiel aus einem bandförmigen Material oder einem isolierenden bandförmigen Material, das aus dem oben beschriebenen organischen oder anorganischen hoch-lichtbogenfesten Material besteht, gebildet werden. Eine höhere anteilige Platzbeanspruchung der Schicht, die aus dem oben beschriebenen hoch-lichtbogenfesten Material gebildet wird, ist besonders bevorzugt. Im Hinblick auf eine Rate der Dicke beträgt die anteilige Platzbeanspruchung der Schicht, die aus dem hoch-lichtbogenfesten Material in der Schutzschicht 15 gebildet wird, mindestens 80 % oder besonders bevorzugt mindestens 85 % oder mindestens 90 %. The entire protective layer 15 can be formed from the arc-resistant layer. More precisely, the protective layer 15 For example, a band-shaped material or an insulating band-shaped material consisting of the above-described organic or inorganic high-arc-resistant material can be formed. A higher proportion of space stress of the layer formed from the above-described high-arc-resistant material is particularly preferred. In terms of a rate of thickness, the proportionate space stress of the layer made of the high-arc-resistant material in the protective layer 15 is formed, at least 80% or more preferably at least 85% or at least 90%.

Andere Funktionen Other functions

Eine lichtbogenfeste Schicht, die mindestens teilweise eine hochfeste Schicht enthält, die aus einer Faser gebildet wird, die ausgezeichnete mechanische Eigenschaften aufweist, wie zum Beispiel Festigkeit, oder insbesondere die oben beschriebene hochfeste Faser oder die oben beschriebene hochfeste Faser mit hohem Elastizitätsmodul, kann als ein Zugspannungselement verwendet werden. Die Kabelseele 10, die diese Konfiguration aufweist, kann eine lichtbogenfeste Schicht enthalten, die auch als ein Zugspannungselement fungiert. An arc-resistant layer containing, at least partially, a high-strength layer formed of a fiber having excellent mechanical properties, such as strength, or particularly the above-described high-strength fiber or the high-elasticity high-strength fiber described above, may be considered as Tensile element can be used. The cable core 10 having this configuration may include an arc-resistant layer, which also functions as a tensile member.

Zu Beispielen, die bevorzugt als eine Faser verwendet werden können, aus der eine hochfeste Schicht gebildet wird, gehören die oben beschriebene hochfeste Faser oder hochfeste Faser mit hohem Elastizitätsmodul, die eine Zugfestigkeit von mindestens 1 GPa aufweist. Eine hochfeste Schicht, die eine Festigkeit des oben beschriebenen Grades aufweist, kann bevorzugt als ein eingezogenen Zugspannungselement verwendet werden, wenn während der Herstellung des supraleitenden Kabels 1 die Kabelseele 10 in das Wärmeisolierrohr 20 eingezogen wird. Eine höhere Zugfestigkeit ist besonders für eine Faser bevorzugt, aus der eine hochfeste Schicht gebildet wird. Die Zugfestigkeit beträgt zum Beispiel mindestens 1,5 GPa oder besonders bevorzugt mindestens 2 GPa. Examples which can be preferably used as a fiber from which a high-strength layer is formed include the above-described high-strength fiber or high-elasticity high elastic modulus fiber having a tensile strength of at least 1 GPa. A high-strength layer having a strength of the above-described degree can be preferably used as a drawn-in tensile element, if during the manufacture of the superconducting cable 1 the cable core 10 in the heat insulation pipe 20 is withdrawn. Higher tensile strength is particularly preferred for a fiber from which a high strength layer is formed. The tensile strength is, for example, at least 1.5 GPa, or more preferably at least 2 GPa.

Ein Beispiel, das bevorzugt als das Material der hochfesten Schicht verwendet werden kann, ist eine nichtmetallische Faser namens Superfaser. Wenn die Gesamtheit oder ein großer Teil der lichtbogenfesten Schicht aus einer hochfesten Faser oder einer hochfesten Faser mit hohem Elastizitätsmodul gebildet wird und im Wesentlichen die gesamte lichtbogenfeste Schicht aus einer hochfesten Schicht gebildet wird, so besitzt die lichtbogenfeste Schicht eine hohe Lichtbogenfestigkeit und auch eine Festigkeit, die groß genug ist, um der auf sie ausgeübten Zugspannung zu widerstehen, wenn die Kabelseele 10 in das Wärmeisolierrohr 20 gezogen wird, wie oben beschrieben. Wenn die lichtbogenfeste Schicht eine hochfeste Schicht nur an einem Teil enthält, so kann der andere Teil der Lichtbogenfestigkeitsschicht zum Beispiel aus einem Material gebildet werden, das eine höhere Lichtbogenfestigkeit aufweist (siehe die oben beschriebene Konfiguration einer Mehrschichtstruktur, die eine anorganische Faserschicht und eine organische Faserschicht enthält). An example which may be preferably used as the material of the high strength layer is a non-metallic fiber called super fiber. When the whole or a large part of the arc-resistant layer is formed of a high-strength fiber or a high-strength fiber having a high modulus of elasticity and substantially the entire arc-resistant layer is formed of a high-strength layer, the arc-resistant layer has high arc resistance and also strength. which is large enough to withstand the tension applied to it when the cable core 10 in the heat insulation pipe 20 is pulled, as described above. For example, when the arc-resistant layer contains a high-strength layer on only one part, the other part of the arc-resistant layer may be formed of a material having higher arc resistance (see the above-described configuration of a multi-layer structure comprising an inorganic fiber layer and an organic fiber layer contains).

Wenn die hochfeste Schicht eine gewickelte Schicht ist, die durch Wickeln eines bandförmigen Materials aus der oben beschriebenen Faser gebildet wird, so wird das bandförmige Material bevorzugt mit einer relativ langen Steigung gewickelt. Ein konkretes Beispiel der Steigung, mit der das bandförmige Material gewickelt wird, fällt in einen Bereich von zum Beispiel 400 mm bis 2000 mm oder besonders bevorzugt in einen Bereich von 600 mm bis 1000 mm. Das bandförmige Material, das mit einer solchen relativ langen Steigung gewickelt wird, verhindert, dass die Windungen der hochfesten Schicht (gewickelten Schicht) gestrafft werden, wenn an ihnen zu dem Zeitpunkt gezogen wird, wo die Kabelseele 10 in das Wärmeisolierrohr 20 gezogen wird, und verhindert somit, dass die Kabelseele 10 fixiert wird und somit eine übermäßige Krafteinwirkung erfährt. Wenn die Steigung, mit der das bandförmige Material gewickelt wird, in den oben genannten Bereich fällt, besitzt die gewickelte Schicht eine Festigkeit, die ausreichend größer ist, um einer Zugspannung zu widerstehen, die auf sie zu dem Zeitpunkt ausgeübt wird, wo die Kabelseele 10 in das Wärmeisolierrohr 20 gezogen wird, als in dem Fall, wo das bandförmige Material so gewickelt wird, dass es sich in Längsrichtung erstreckt. When the high-strength layer is a wound layer formed by winding a band-shaped material of the above-described fiber, the band-shaped material is preferably wound with a relatively long pitch. A concrete example of the pitch with which the band-shaped material is wound falls within a range of, for example, 400 mm to 2000 mm, or more preferably within a range of 600 mm to 1000 mm. The band-shaped material, which is wound with such a relatively long pitch, prevents the turns of the high-strength layer (wound layer) from being tightened when pulled on them at the time the cable core is pulled 10 in the heat insulation pipe 20 is pulled, thus preventing the cable core 10 is fixed and thus experiences an excessive force. When the pitch with which the band-shaped material is wound falls within the above-mentioned range, the wound layer has a strength sufficiently high enough to withstand a tensile stress exerted on it at the time when the cable core 10 in the heat insulation pipe 20 is pulled as in the case where the band-shaped material is wound so as to extend in the longitudinal direction.

Wärmeisolierrohr thermal insulating

Das Wärmeisolierrohr 20 ist ein Rohr mit dualer Struktur, das ein inneres Rohr 21 und ein äußeres Rohr 22 enthält, das um den Außenumfang des inneren Rohrs 21 herum angeordnet ist. Das Wärmeisolierrohr 20 ist ein Vakuumisolierrohr, aus dem die Luft in dem Raum zwischen dem inneren Rohr 21 und dem äußeren Rohr 22 abgezogen wird, um eine Vakuumisolierschicht in dem Raum zu bilden. Der innere Raum des inneren Rohrs 21 ist ein Raum zum Unterbringen der Kabelseele 10 und ist auch ein Raum (Kältemittelpfad), in den ein flüssiges Kältemittel L gefüllt wird und in dem man das flüssige Kältemittel L strömen lässt, um die supraleitende Leiterschicht 12 oder die äußere supraleitende Schicht in dem supraleitenden Zustand zu halten. Das innere Rohr 21 und das äußere Rohr 22 sind Rohre aus einem Metall, wie zum Beispiel Edelstahl. Wenn das innere Rohr 21 und das äußere Rohr 22 als Wellrohre oder Balgrohre ausgebildet sind, so haben sie eine höhere Flexibilität. Wenn das innere Rohr 21 und das äußere Rohr 22 als flache Rohre ausgebildet werden, so haben sie eine kleine Oberfläche und besitzen somit ausgezeichnete Wärmeisoliereigenschaften, so dass der Druckverlust des flüssigen Kältemittels L minimiert werden kann. Wenn ein wärmeisolierendes Material (nicht veranschaulicht), wie zum Beispiel eine Superisolierung, zwischen dem inneren Rohr 21 und dem äußeren Rohr 22 angeordnet wird, so besitzt das Wärmeisolierrohr 20 bessere Wärmeisoliereigenschaften. The heat insulating pipe 20 is a tube with dual structure that is an inner tube 21 and an outer tube 22 Contains that around the outer circumference of the inner tube 21 is arranged around. The heat insulating pipe 20 is a vacuum insulation tube from which the air in the space between the inner tube 21 and the outer tube 22 is peeled off to form a vacuum insulating layer in the space. The inner space of the inner tube 21 is a space for accommodating the cable core 10 and is also a space (refrigerant path) in the a liquid refrigerant L is filled and in which the liquid refrigerant L is allowed to flow around the superconducting conductor layer 12 or to keep the outer superconductive layer in the superconducting state. The inner tube 21 and the outer tube 22 are pipes made of a metal, such as stainless steel. If the inner tube 21 and the outer tube 22 are formed as corrugated tubes or Balgrohre, so they have a higher flexibility. If the inner tube 21 and the outer tube 22 are formed as flat tubes, so they have a small surface and thus have excellent heat insulating properties, so that the pressure loss of the liquid refrigerant L can be minimized. When a heat-insulating material (not illustrated), such as a superinsulation, between the inner tube 21 and the outer tube 22 is arranged so has the heat insulating tube 20 better thermal insulation properties.

Eine Korrosionsschutzschicht 24, die aus einem korrosionsschützenden Material gebildet wird, wie zum Beispiel Vinyl oder Polyethylen, wird auf der Außenseite des äußeren Rohrs 22 des Wärmeisolierrohrs 20 angeordnet. A corrosion protection layer 24 formed of an anticorrosive material, such as vinyl or polyethylene, becomes on the outside of the outer tube 22 of the heat insulating tube 20 arranged.

Herstellungsverfahren production method

Das supraleitende Kabel 1 gemäß der ersten Ausführungsform kann in der Regel hergestellt werden, indem man die Kabelseele 10, der in einem Herstellungswerk oder dergleichen gefertigt wird, in dem Wärmeisolierrohr 20 unterbringt. Die Seele 10 kann in dem Wärmeisolierrohr 20 untergebracht werden, indem man das Wärmeisolierrohr 20 um den Außenumfang der Seele 10 herum anordnet oder die Seele 10 in das Wärmeisolierrohr 20, das separat hergestellt wurde, einzieht. Alternativ kann das supraleitende Kabel 1 auch hergestellt werden, indem man die Seele 10, die in einem Herstellungswerk oder dergleichen gefertigt wurde, an einen vorgesehenen Standort transportiert, das Wärmeisolierrohr 20 entlang eines vorgesehenen Pfades verlegt und dann die Seele 10 in dem Wärmeisolierrohr 20 unterbringt. In dem Fall, wo die lichtbogenfeste Schicht die oben beschriebene hochfeste Schicht enthält, kann aufgrund der Verwendung der hochfesten Schicht als ein Zugspannungselement auf ein separates Zugspannungselement verzichtet werden, wenn die Seele 10 in dem Wärmeisolierrohr 20 gezogen wird, um in einem Produktionswerk oder vor Ort in dem Wärmeisolierrohr 20 untergebracht zu werden. Diese Konfiguration, einschließlich weniger Komponenten, zeichnet sich durch eine ausgezeichnete Herstellbarkeit und Installierbarkeit des supraleitenden Kabels 1 aus. The superconducting cable 1 according to the first embodiment can be usually prepared by the cable core 10 which is manufactured in a manufacturing plant or the like, in the heat insulating pipe 20 houses. The soul 10 can in the heat insulating pipe 20 be accommodated by holding the heat insulating pipe 20 around the outer circumference of the soul 10 orders around or the soul 10 in the heat insulation pipe 20 which was manufactured separately, feeds. Alternatively, the superconducting cable 1 also be made by the soul 10 , which has been manufactured in a manufacturing plant or the like, transported to a designated location, the heat insulating pipe 20 laid along a designated path and then the soul 10 in the heat insulating tube 20 houses. In the case where the arc-resistant layer contains the high-strength layer described above, due to the use of the high-strength layer as a tensile member, a separate tensile member can be dispensed with when the core 10 in the heat insulating tube 20 is pulled to a production plant or on site in the heat insulating pipe 20 to be accommodated. This configuration, including fewer components, is characterized by excellent manufacturability and installability of the superconducting cable 1 out.

Wirkungen effects

In dem supraleitenden Kabel 1 gemäß der ersten Ausführungsform enthält jede der mehreren Kabelseelen 10, die in dem Wärmeisolierrohr 20 untergebracht ist, eine lichtbogenfeste Schicht, die ein spezifisches hoch-lichtbogenfestes Material enthält. Dies bedeutet, dass wenn ein Fehler, wie zum Beispiel ein Erdungsfehler, in dem supraleitenden Kabel 1 auftritt und ein Lichtbogen von der supraleitenden Leiterschicht 12 in Richtung der geerdeten Schicht 14 entladen wird, der Lichtbogen nicht das Wärmeisolierrohr 20 (inneres Rohr 21) erreichen. Das supraleitende Kabel 1 kann unter Verwendung der lichtbogenfesten Schicht eine Lichtbogenentladung von der supraleitenden Leiterschicht 12 in Richtung des Wärmeisolierrohrs 20 durch die geerdete Schicht 14 verhindern. Das supraleitende Kabel 1 kann somit verhindern, dass das Wärmeisolierrohr 20 im Fall eines Fehlers, wie zum Beispiel eines Erdungsfehlers, beschädigt wird. In the superconducting cable 1 According to the first embodiment, each of the plurality of cable cores 10 in the heat insulating tube 20 housed, an arc-resistant layer containing a specific high-arc-resistant material. This means that if an error, such as a ground fault, in the superconducting cable 1 occurs and an arc from the superconducting conductor layer 12 towards the grounded layer 14 is discharged, the arc is not the heat insulating tube 20 (inner tube 21 ) to reach. The superconducting cable 1 can use the arc-resistant layer, an arc discharge from the superconducting conductor layer 12 in the direction of the heat insulating tube 20 through the grounded layer 14 prevent. The superconducting cable 1 can thus prevent the heat insulation pipe 20 in the event of a fault, such as a ground fault.

Insbesondere kann das supraleitende Kabel 1 gemäß der ersten Ausführungsform, das ein Mehrseelenkabel (in diesem Beispiel ein Drei-in-eins-Kabel) ist, unter Verwendung der lichtbogenfesten Schicht eine Lichtbogen blockieren, der von der supraleitenden Leiterschicht 12 in Richtung der geerdeten Schicht 14 entladen wird, nachdem eine der Seelen 10, die in dem Wärmeisolierrohr 20 untergebracht sind, einen dielektrischen Durchschlag verursacht hat, und der dann zu einer anderen Seele 10 neben der Seele 10, die den dielektrischen Durchschlag verursachte, gerichtet wird. Das heißt das supraleitende Kabel 1 kann verhindern, dass benachbarte Seelen 10 im Fall eines Fehlers, wie zum Beispiel eines Erdungsfehlers, kurzgeschlossen werden. Genauer gesagt, kann das supraleitende Kabel 1 verhindern, dass ein Erdungsfehler zu einem Kurzschlussfehler übergeht. In particular, the superconducting cable 1 According to the first embodiment, which is a multi-core cable (a three-in-one cable in this example), using the arc-resistant layer, to block an arc coming from the superconducting conductor layer 12 towards the grounded layer 14 is discharged after one of the souls 10 in the heat insulating tube 20 are housed, has caused a dielectric breakdown, and then to another soul 10 next to the soul 10 , which caused the dielectric breakdown, is directed. That is the superconducting cable 1 can prevent neighboring souls 10 be shorted in the event of an error, such as a ground fault. More specifically, the superconducting cable can 1 prevent a ground fault from becoming a short circuit fault.

Zweite Ausführungsform Second embodiment

Die erste Ausführungsform hat ein Mehrseelenkabel beschrieben, bei dem mehrere Kabelseelen 10 in einem einzelnen Wärmeisolierrohr 20 untergebracht sind. Alternativ kann ein supraleitendes Kabel ein Einseelenkabel sein, bei dem nur eine einzelne Kabelseele 10 in einem einzelnen Wärmeisolierrohr 20 untergebracht ist. The first embodiment has described a multi-core cable in which multiple cable cores 10 in a single heat insulating tube 20 are housed. Alternatively, a superconducting cable may be a single-core cable with only a single cable core 10 in a single heat insulating tube 20 is housed.

In einem supraleitenden Kabel (Einseelenkabel) gemäß einer zweiten Ausführungsform enthält eine Kabelseele 10, der in einem Wärmeisolierrohr 20 untergebracht ist, eine lichtbogenfeste Schicht, die ein spezifisches hoch-lichtbogenfestes Material enthält. Das supraleitende Kabel kann somit unter Verwendung der lichtbogenfesten Schicht einen Lichtbogen blockieren, der von der supraleitenden Leiterschicht 12 in Richtung der geerdeten Schicht 14 entladen wird, nachdem ein Fehler, wie zum Beispiel ein Erdungsfehler, in dem supraleitenden Kabel aufgetreten ist. Ähnlich dem supraleitenden Kabel 1 gemäß der ersten Ausführungsform kann das supraleitende Kabel gemäß der zweiten Ausführungsform somit verhindern, dass das Wärmeisolierrohr 20 im Fall eines Fehlers, wie zum Beispiel eines Erdungsfehlers, beschädigt wird. In a superconducting cable (single-core cable) according to a second embodiment, a cable core is included 10 standing in a heat insulation pipe 20 housed, an arc-resistant layer containing a specific high-arc-resistant material. The superconducting cable can thus block an arc from the superconducting conductor layer using the arc-resistant layer 12 towards the grounded layer 14 is discharged after an error such as a ground fault has occurred in the superconducting cable. Similar to the superconducting cable 1 According to the first embodiment, the superconducting cable according to the second embodiment can thus prevent the heat insulating tube 20 in the event of a fault, such as a ground fault.

Testbeispiel 1 Test Example 1

Kabelseelen für ein supraleitendes Kabel, bei dem eine lichtbogenfeste Schicht, die eine Mehrschichtstruktur aufweist, um den Außenumfang der geerdeten Schicht herum angeordnet ist, wurden hergestellt, um die Lichtbogenfestigkeitseigenschaften zu untersuchen. Cable cores for a superconducting cable in which an arc-resistant layer having a multilayer structure is disposed around the outer periphery of the grounded layer were fabricated to examine the arc-proof properties.

In diesem Test wurde eine Kabelseele (Nr. 1) hergestellt, die eine supraleitende Leiterschicht (für die der oben beschriebene supraleitende Draht verwendet wurde), eine elektrisch isolierende Schicht, eine äußere supraleitende Schicht (für die der oben beschriebene supraleitende Draht verwendet wurde), die als eine geerdete Schicht dient, und eine lichtbogenfeste Schicht enthält. Die lichtbogenfeste Schicht enthält, von der Innenseite aus gesehen, eine gewickelte Schicht (Dicke 0,6 mm) aus einem bandförmigen PPLP-Material, eine gewickelte Schicht (Siliziumdioxidtuch mit einer Dicke von 5 mm) aus einem bandförmigen Glasfasermaterial und eine gewickelte Schicht (ein Tuch aus Kevlar (eingetragenes Warenzeichen) mit einer Dicke von 1 mm) eines bandförmigen Aramidfasermaterials, die um den Außenumfang der äußeren supraleitenden Schicht herum angeordnet sind. Jedes bandförmige Material ist ein handelsübliches Produkt. In this test, a cable core (No. 1) was prepared using a superconducting conductor layer (for which the superconducting wire described above was used), an electrically insulating layer, an outer superconducting layer (for which the superconducting wire described above was used), which serves as a grounded layer and contains an arc-resistant layer. The arc-resistant layer contains, as seen from the inside, a wound layer (thickness 0.6 mm) of a strip-shaped PPLP material, a wound layer (silicon dioxide cloth with a thickness of 5 mm) of a band-shaped glass fiber material and a wound layer (a Kevlar cloth (registered trademark) having a thickness of 1 mm) of a band-shaped aramid fiber material arranged around the outer periphery of the outer superconductive layer. Each band-shaped material is a commercial product.

Zum Vergleich wurde eine Kabelseele (Nr. 100) hergestellt, der nicht die oben beschriebene lichtbogenfeste Schicht auf dem Außenumfang der äußeren supraleitenden Schicht enthält. Die Kabelseele des Prüfstücks Nr. 100 ähnelt der Kabelseele des Prüfstücks Nr. 1, außer dass die nicht die lichtbogenfeste Schicht enthält. For comparison, a cable core (No. 100) was prepared which does not contain the above-described arc-resistant layer on the outer circumference of the outer superconducting layer. The cable core of test piece no. 100 is similar to the cable core of test piece no. 1 except that it does not contain the arc-proof layer.

Die hergestellte Kabelseele des Prüfstücks Nr. 1 und die Kabelseele des Prüfstücks Nr. 100 wurden in den jeweiligen Wärmeisolierrohren eingeführt, um zu einem supraleitenden Kabel des Prüfstücks Nr. 1 bzw. zu einem supraleitenden Kabel des Prüfstücks Nr. 100 gebildet zu werden. Flüssiger Stickstoff wurde in das Wärmeisolierrohr jedes Prüfstücks eingeleitet, und die Kabelseele jedes Prüfstücks wurde durch den flüssigen Stickstoff gekühlt. In diesem Zustand wurde veranlasst, dass ein Erdungsfehlerstrom zwischen der supraleitenden Leiterschicht und der äußeren supraleitenden Schicht jedes Prüfstücks fließt, um einen Lichtbogen zwischen diesen Schichten hervorzurufen. The prepared core of the test piece No. 1 and the core of the test piece No. 100 were inserted in the respective heat insulating pipes to be formed into a superconducting cable of the test piece No. 1 and a superconducting cable of the test piece No. 100, respectively. Liquid nitrogen was introduced into the heat insulating tube of each test piece, and the cable core of each test piece was cooled by the liquid nitrogen. In this state, a ground fault current has been caused to flow between the superconducting conductor layer and the outer superconducting layer of each test piece to cause an arc between these layers.

Dabei erreichte in dem supraleitenden Kabel des Prüfstücks Nr. 100, das eine Kabelseele enthielt, die keine lichtbogenfeste Schicht enthielt, ein darin auftretender Lichtbogen das Wärmeisolierrohr und brannte ein Loch in das Wärmeisolierrohr. Andererseits entstand in dem supraleitenden Kabel des Prüfstücks Nr. 1, das eine Kabelseele enthielt, die eine lichtbogenfeste Schicht enthielt, kein Loch in dem Wärmeisolierrohr, so dass sich herausstellte, dass das supraleitende Kabel des Prüfstücks Nr. 1 eine hohe Lichtbogenfestigkeit besitzt. In diesem Test wurde eine Glasfaser als das Material der anorganischen Faserschicht verwendet. Jedoch wird eine keramische Faser, die bessere Lichtbogenfestigkeitseigenschaften besitzt, als ein vielversprechendes Material angesehen, das die Dicke einer gewickelten Schicht reduzieren kann oder das zuverlässiger verhindert, dass das Wärmeisolierrohr im Fall einer Erdungsfehlers beschädigt wird. At this time, in the superconducting cable of the test piece No. 100 containing a cable core containing no arc-proof layer, an arc occurring therein reached the heat insulating tube and burned a hole in the heat insulating tube. On the other hand, in the superconducting cable of the test piece No. 1 containing a cable core containing an arc-proof layer, no hole was made in the heat insulating pipe, so that the superconducting cable of the test piece No. 1 was found to have a high arc resistance. In this test, a glass fiber was used as the material of the inorganic fiber layer. However, a ceramic fiber having better arc-proof properties is considered to be a promising material that can reduce the thickness of a wound layer or more reliably prevents the heat insulating tube from being damaged in the case of a ground fault.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt, sondern wird durch den Schutzumfang der Ansprüche beschränkt und soll alle Änderungen oder Modifizierungen enthalten, die in den Schutzumfang der Ansprüche und in den Geltungsbereich ihrer Äquivalente fallen. The present invention is not limited to these examples, but is limited by the scope of the claims and is intended to include any changes or modifications that fall within the scope of the claims and the scope of their equivalents.

Industrielle Anwendbarkeit Industrial applicability

Ein supraleitendes Kabel gemäß der Erfindung kann zur Gleichstromübertragung und zur Wechselstromübertragung verwendet werden. Eine Kabelseele für ein supraleitendes Kabel gemäß der Erfindung kann als eine Komponente eines supraleitenden Kabels verwendet werden. A superconducting cable according to the invention can be used for DC transmission and AC transmission. A cable core for a superconducting cable according to the invention can be used as a component of a superconducting cable.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: supraleitendes Kabel superconducting cable
10 10: Kabelseele für supraleitendes Kabel Cable core for superconducting cable
11 11: Wickelkörper bobbin
12 12: supraleitende Leiterschicht superconducting conductor layer
13 13: elektrisch isolierende Schicht electrically insulating layer
14 14: geerdete Schicht grounded layer
15 15: Schutzschicht (lichtbogenfeste Schicht) Protective layer (arc-proof layer)
20 20: Wärmeisolierrohr thermal insulating
21 21: inneres Rohr inner tube
22 22: äußeres Rohr outer tube
24 24: Korrosionsschutzschicht Corrosion protection layer
L L: flüssiges Kältemittel liquid refrigerant

Claims

A cable core for a superconducting cable, the cable core comprising: a superconducting conductor layer, a grounded layer disposed around an outer periphery of the superconducting conductor layer with an electrically insulating layer interposed therebetween, and a protective layer disposed around an outer periphery of the grounded layer, wherein the protective layer contains an arc-resistant layer of at least one material selected from the group consisting of: a high-performance fiber, a polypropylene resin, a polyethylene resin, a polytetrafluoroethylene resin, a silicone resin, an amino resin, an aramid resin, a polyphenylene sulfide resin, a polyimide resin, a polyacrylate resin , a silicone rubber, and metals.

The superconducting cable core according to claim 1, wherein the arc-resistant layer includes a wound layer formed by winding a band-shaped material made of the material.

A cable core for a superconducting cable according to claim 1 or 2, wherein the arc-resistant layer has a multilayer structure of different materials, and wherein the arc-resistant layer, as viewed from an inner side of the arc-resistant layer, comprises: a semi-synthetic paper layer formed of semisynthetic paper containing a polypropylene resin and kraft paper, an inorganic fiber layer formed of a glass fiber and / or a ceramic fiber and an organic fiber layer formed of an aramid fiber.

A superconducting cable core according to any one of claims 1 to 3, wherein said arc-resistant layer includes a high-strength layer formed of a type of high-performance fiber having a tensile strength of at least 1 GPa.

A superconducting cable comprising: the cable core for a superconducting cable according to one of claims 1 to 4, and a heat insulating tube in which the cable core for a superconducting cable is housed.

A superconducting cable according to claim 5, wherein a plurality of cable cores for a superconducting cable are accommodated in the heat insulating tube.