KR20100015720A - 극저온 케이블 종단 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 케이블의 단부-섹션을 포함하는 종단 유닛에 관한 것이다. 케이블의 단부 섹션은 중심 종축을 한정하고, N 전기 위상의 단부-부분, 중성 선의 단부-부분, 및 냉각 유체를 포함하도록 구성된 주위 단열 외피를 포함한다. N 전기 위상의 단부-부분과 중성 선의 단부-부분은 각각 적어도 하나의 전기 전도체를 포함하고 케이블 내에서 코어 성형기 주위에 동심으로 배치되며, 케이블 내에서 위상 1은 상대적으로 최내측에 위치하고 위상 N은 상대적으로 최외측에 위치하며, 위상 N은 중성 선에 의해 둘러싸이고, 전기 절연체는 이웃하는 전기 위상들 사이 및 위상 N과 중성 선 사이에 배치되며, 중성 선 및 전기 위상의 단부-부분은 각각 적어도 하나의 분기 전류 리드에 전기적으로 접속되어 전기 접속부를 제공하는 접촉면을 포함한다. 상기 접촉면은 각각 종방향 연장부를 가지며 케이블의 단부-섹션의 종방향 연장부를 따라서 순차적으로 배치된다. 상기 분기 전류 리드는 개별 전기 절연체에 의해 상기 단열 외피로부터 개별적으로 절연된다.

단열 외피, 중성 선, 전기 위상, 전기장 제어 시스템, 적응형 삽입체, 분기 전류 리드, 접촉면, 종방향 스페이서

Description

종단 유닛{A TERMINATION UNIT}

전기 그리드에 설치된 전력 케이블은 단자를 통해서 그리드/버스 바(grid/bus bar)에 연결될 필요가 있다. 본 발명은 냉각 케이블 시스템, 예를 들어 극저온 냉각(cryogenically cooled) 케이블 시스템을 상온에서 전기적으로 종단시키기 위한 종단 유닛에 관한 것이다.

연방 지원 연구 또는 개발에 관한 진술

본 발명은 미국 에너지성에 의해 발주된 계약 DE-FG36-02GO12070호 하의

지원으로 이루어졌다. 정부는 본 발명에 있어서 일정한 권리를 갖는다.

일반적으로, 초전도(SC: superconducting) 케이블은 의도/설계된 대로 기능하려면 극저온(0-150 K 또는 -273.25 내지 -123℃)으로 유지되어야 한다. 대개 케이블 섹션은 상온이나 고온에서 작동하는 다른 시스템 부품에 연결된다.

이하에서, "초전도 케이블 시스템"이라는 일반적인 용어는, 초전도 및/또는 하이퍼-전도 케이블(예를 들면, 3상과 같은 다상(multi-phase) 케이블)을 관련 단열 외피와 조합하여 지칭하기 위해 사용된다.

SC 케이블 시스템을 종단시키기 위해서는 보통 몇가지 기본 요소들이 필요한 바, 즉 이하의 것들의 종단이 필요하다:

1. 전도체(전류 요소),

2. 전기 절연체(전압 요소),

3. 단열재(열 요소),

4. 냉각 수단, 예를 들면 극저온 유체(냉각 요소), 및

5. 선택적으로 변화되는 진단법(진단 요소).

상기 4번 요소는 냉각 버스 바와 일부 유사성을 갖고 5번 요소는 오일이 지속적으로 모니터링되는 특정 압력으로 유지되는 오일 절연된 케이블에도 어느 정도 존재하지만, 상기 3, 4, 5번 요소는 종래의 케이블에서는 보통 존재하지 않는 요소이다. 예를 들어, 압력, 온도(내부 및/또는 외부), 유량, 극저온 유체 레벨, 공기 습도 등의 모니터링과 같은 다른 선택적 진단법이 실시될 수 있다.

동심 중성 선으로 둘러싸이는 세 개의 동심 위상(phase)을 갖는 3축(tri-axial) HTS(high temperature superconducting) 케이블 설계(예를 들어 US 2005173149 A (GOUGE ET AL.) 11-08-2005 및 WO 2006/111170 A (NKT CABLES ULTERA) 26-10-2006에 기재되어 있음)는 다른 HTS 케이블 설계에 비해 확실한 장점을 갖는다.

저온-유전체(cold-dielectric) 동축 설계에 비한 장점으로는 이하의 것들이 포함된다:

1. 초전도 재료의 사용이 34 내지 50% 감소됨으로 인해 비용이 절감되고 에너지 손실이 감소됨.

2. 극저온 외피 재료 및 저온 표면의 사용이 30 내지 50% 감소됨으로 인해 비용이 절감되고 에너지 효율이 증가됨.

고온-유전체(warm-dielectric) 단상 케이블에 비한 장점으로는 이하의 것들이 포함된다:

1. 외부 자계가 케이블에 대해 외란을 전혀 발생시키지 않음.

2. 전기 특성인 인덕턴스와 커패시턴스 사이의 관계가 향상됨으로 인해 임계 길이가 길어지고, 안정성이 향상되며, 부하-종속적인 전압 강하가 감소됨.

3. 케이블 내부의 자기장이 감소됨으로 인해 에너지 손실이 감소되고 초전도 재료의 성능이 향상됨.

4. 극저온 외피 재료 및 저온 표면의 사용이 30 내지 50% 감소됨으로 인해 비용이 절감되고 에너지 효율이 증가됨.

5. 극저온 외피의 개수가 감소됨으로 인해 용접 및 제조 단계가 줄어들고, 제조 비용이 감소하며, 신뢰도가 증가됨.

두 개의 대체 설계에 비한 단점으로는 이하의 것들이 포함될 수 있다:

1. 고온-유전체 단상에 비해 덜 알려진 유전체로 인해 사용상 위험의 증가됨.

2. 동축 저온 유전체 및 고온-유전체 단상에 비해 복잡한 케이블 설계 및 단자 설계로 인해 제조 및 사용상 위험이 증가됨.

3. 위상 1, 위상 2, 위상 3에서의 본래/본질적으로 불균형한 임피던스.

구리 또는 알루미늄의 전도체를 갖는 종래의 케이블에 비한 HTS 케이블의 장 점으로는 일반적으로 높은 통전 용량(current carrying capacity), 케이블을 따른 발열 및 방열의 감소, 낮은 전기 손실, 및 낮은 중량이 포함된다.

종래의 대안에 비한 단점으로는 일반적으로 냉각 시스템의 필요성, 단열재를 통한 지속적인 열 손실, 조인트 및 단자와 같은 액세서리의 증가된 복잡성이 포함된다.

초전도 케이블 시스템용 종단 유닛은 다수의 종래 문서에 논의되어 있다.

US 6988915 B (SEI) 24-01-2006은 직류 초전도 케이블의 단말 구조로서, 코어 라이너(core liner) 위에 제공된 초전도 층의 단부 부분은 외층에서 내층으로 단계적으로 노출되며, 종래의 전도성 재료로 만들어진 외향 전도체들은 개별적으로 각각의 초전도 층의 노출된 단부 부분과 연결되는 단말 구조에 관한 것이다. 절연성 고정 부재가 코어와 외향 전도체를 지지한다.

WO 2005/086306 A (SEI) 15-09-2005는 다상 초전도 케이블을 위한 단말 구조로서, 전기 전도성 슬리브가 전기 상(electrical phase)을 운반하는 동심 배치된 초전도 층의 각각의 주위에 배치되며 상기 초전도 층 및 실온에서 각 위상을 추출하기 위한 리드에 전기 접속되는 다상 초전도 케이블을 위한 단말 구조에 관한 것이다.

US 6936771 B (SOUTHWIRE COMPANY) 30-08-2005는 가압 액체 질소에 침지된 HTS 케이블을 상온 및 상압에서 고전압 및 중성 (실드) 외부 부싱에 연결하기 위한 종단 유닛에 관한 것이다. 상기 종단 유닛은 전이(transition) 덕트를 거쳐서 고온 하우징에 연결되는 저온 하우징을 포함하며, 전이 덕트를 통과하거나 이에 평행 한 하나 이상의 모세관 통로에 의해 가스는 상기 저온 하우징과 상기 고온 하우징 사이의 압력 평형을 유지하면서 유동할 수 있다.

US 2005173149 A (GOUGE ET AL.) 11-08-2005는 세 개의 동심 배치된 초전도 층(3축)을 포함하는 초전도 케이블용 종단 유닛에 관한 것이다. 전기 위상 전도체는 구리 튜브에 종단된다. 바람직한 실시예에서, 튜브는 동심적이며, 중실 절연 튜브에 의해 분리된다. 케이블은 케이블의 중심 튜브 내부와 케이블의 외부에 있는 액체 냉매 스트림을 통해서 냉각된다. 바람직한 접근법에서, 단자의 저온 단부는 접지 전위에 있는 액체 냉매에 의해 외부로부터 전도 냉각된다. 이는 열전도성이 높은 전기 절연성 재료를 요구한다.

본 발명의 목적은, 초전도 및 하이퍼-전도 케이블의 장점으로부터 이들 케이블 내의 고전압 위상 전도체(phase conductor) 및 중성 선(neutral conductor)과 발전기, 변압기, 차단기, 전력망, 기타 케이블 또는 기타 전기 제품과 같은 외부 기기 사이에 확실하고 경제적인 실현가능한 연결을 제공함으로써 이익을 얻는 것이다.

본 발명의 목적은 청구범위에서 한정되고 후술되는 본 발명과 그 실시예에 의해 달성된다.

본 발명에 따르면, 종단 유닛은 하나 이상의 분기 전류 리드용 케이블의 단부 섹션, 및 냉각 유체를 포함하도록 구성된 주위의 단열 외피를 포함하며, 상기 분기 전류 리드는 개별 전기 절연체에 의해 상기 단열 외피로부터 개별 절연된다.

본 발명의 실시예는 이하의 설명 및 청구범위로부터 명백해질 추가 이점을 나타내도록 제공되는 것이다.

케이블의 단부 섹션은 중심 종축을 한정하며, 상기 단부 섹션은 N 전기 위상의 단부-부분과 중성 선의 단부-부분을 포함하며, N 전기 위상 및 중성 선의 단부-부분은 각각 적어도 하나의 전기 전도체를 포함하고, 케이블 내에서 코어 성형기(core former) 주위에 동심으로 배치되며, 위상 1은 케이블의 상대적으로 최내측에 위치하고 위상 N은 케이블 내에 상대적으로 최외측에 위치하며, 위상 N은 중성 선에 의해 둘러싸인다. 전기 절연체는 이웃하는 전기 위상들 사이 및 위상 N과 중성 선 사이에 배치된다. 중성 선 및 전기 위상의 단부-부분은 각각 전류 리드(분기 전류 리드)에 전기 접속되기 위한 접촉면을 갖는다. 중성 선 및 각각의 전기 위상의 접촉면은 중성 선/전기 위상의 비피복(uncovered) 부분에 의해 제공되는 바, 즉 접촉면을 노출시키고 접촉면에 대한 접근을 제공하기 위해 전기 절연체를 제거하여 분기 전류 리드에 대한 접속을 제공하는 경우의 비피복 부분에 의해 제공된다. (접촉면을 제공하는) 비피복 부분의 각각은 바람직하게 최소 길이를 갖는 종방향 연장부를 가지며, 비피복 부분은 케이블의 단부-섹션의 종방향 연장부를 따라서 순차적으로 배치된다.

본 명세서에서, '케이블'이란 용어는 전기 전도체, 인접하는 전도체 사이의 대응하는 전기 절연체(및 경우에 따라서는 그에 관련된 추가 층)를 포함하는 '케이블 시스템'의 일부에 대해 사용된다. 본 발명에 따른 '케이블 시스템'은 따라서 상기 의미의 '케이블', 및 케이블을 둘러싸고 그 안에 케이블이 배치되는 단열재를 포함한다.

일 실시예에서, 케이블은 그 종방향 연장부의 적어도 일부에 걸쳐서 단열재의 중심 종축에 대해 편심 배치된다.

케이블에 대한 최내측/최외측이란 용어는 각각, 케이블 성형기에 근접/이격되어 있음을 의미하는데 사용된다. 대안적으로, 이는 각각 케이블의 단부-섹션의 중심 종축에 근접/이격되어 있음을 의미하는데 사용될 수 있다.

전기 위상 1, 2, ..., N의 번호매김은 위상에 대한 임의의 특정 특성 또는 상호 관계(예를 들어, 크기나 각도 관계 등)를 의미하기 위한 것이 아니다. 일반적으로, 전기 위상은 임의의 순서로 배열될 수 있다. 실제로, 최저의 전기 손실을 제공하는 순서는 최적화에 의해, 예를 들면 이웃하는 전기 위상의 위상각, 전기 위상을 구성하는 전기 전도체의 재료, 개수, 형태, 권선각 등을 변경함으로써 찾아낼 수도 있다.

케이블의 '비피복 부분'이란 용어는 본 명세서에서, 전기 위상(또는 중성 선)을 통상 둘러싸는 전기 절연체를 제거하여 문제의 전기 위상(또는 중성 선)에 대한 전기적 접근을 제공하는 경우에 케이블의 길이를 의미하기 위해 사용된다.

'전류 리드' 및 '분기 전류 리드'라는 용어는 호환가능하게 사용된다.

종단 유닛의 일 실시예에서, 접촉면과 중성 선/전기 위상 사이의 전기 접속부의 적어도 하나는, 접촉면을 완전히 또는 부분적으로 둘러싸고 각각의 위상 전압에서 등전위 체적을 제공하는 전기장 제어 시스템을 포함한다.

일 실시예에서 냉각 유체는 상기 등전위 체적 내부를 향하도록 구성된다. 냉각 유체는 원칙적으로, 반드시 냉각을 제공하는 임의의 냉각 유체일 수 있다.

알 수 있듯이, 본 발명의 이러한 냉각 수단은, 시스템을 안정화시키고 결과적으로 비교적 높은 전류 등급을 초래하는 신뢰도 높은 냉각을 제공한다. 이 안정적이고 신뢰성있는 냉각 수단으로 인해 여러가지 냉각 유체가 사용될 수 있다.

단부-섹션이 적어도 하나의 전류 리드 베이스를 포함하는 일 실시예에서, 종단 유닛은 냉각 유체가 상기 전류 리드 위와 상기 접촉면 위에서 상기 적어도 하나의 전류 리드 베이스와 열교환하도록 배치된다. 따라서 추가적인 냉각 효과가 얻어질 수 있다.

전류 리드 베이스는 전류 리드로부터 위상 또는 중성 선으로의 전이를 제공한다. 전류 리드 베이스는 (분기) 전류 리드와 중성 선/전기 위상 사이의 전기 접속에 의해 제공될 수도 있다.

등전위 체적에서, 냉각 유체는 전류 리드 베이스와 바람직하게 열교환을 할 수 있다. 또한, 이는 접촉면과 분기 전류 리드 사이의 전기 접속부에 적용되는 하나 이상의 추가적인 전기 전도성 요소와 열교환할 수도 있다. 일 실시예에서, 추가적인 전기 전도성 요소는 전도체의 관련 접촉면과 양호하게 전기 접촉하도록 배치되는 하나 이상의 전류 슬리브, 및 상기 전류 슬리브와 접촉하는 하나 이상의 전류 클램프를 포함하고, 경우에 따라 상기 전류 리드 베이스를 클램프와 연결하는 추가 연결 요소를 포함한다.

상기 등전위 체적 내에 봉입되는 전류 리드 베이스 및 기타 전기 전도성 요소는 일 실시예에서, 냉각 유체와 열교환하기 위한 설비를 포함할 수 있으며, 상기 열교환은 구멍, 홈, 핀(fin), 프로파일을 통한 강제 유동 냉각에 의해 실현되지만 이것에 한정되지는 않는다. 전류 슬리브 및/또는 전류 클램프는 비교적 큰 접촉면을 가질 수 있으며, 종방향에서의 정확한 위치가 중요하지는 않지만 확고한 종방향 공차를 허용하도록 적합한 치수가 준비될 수 있다.

일 실시예에서 등전위 체적은, 전기장 제어 상의 이유로 전도성 및/또는 반도체성 내표면을 갖는 다수의 절연체 피스에 의해 실현된다.

종단 유닛의 일 실시예에서, 등전위 체적은 상기 요소들 중 적어도 하나에 연결되는 분기 전류 리드, 전류 리드 베이스, 전류 클램프, 및 전류 슬리브를 수용하며, 상기 분기 전류 리드는 최종적으로 전기 위상들 중 하나 또는 중성 선의 접촉면에 연결되고, 상기 요소들 중 적어도 하나는 바람직하게 전류 리드 베이스, 전류 클램프, 전류 슬리브 및/또는 상기 요소들 사이의 경계면을 지나는 및/또는 통하는 강제 유동 냉각에 의한 저온 열 고정(cold thermal anchoring)을 위한 설비(홈, 구멍, 프로파일 및 플랜지 등)를 갖는 것이 바람직하며, 상기 전기 위상은 바람직하게 초전도성, 하이퍼-전도성 및 종래의 전도체로부터 선택되는 전도체인 것이 바람직하다.

일 실시예에서, 접촉면은 케이블의 단부-섹션의 종방향 연장부를 따라서 순차적으로 배치되며, 중성 선 및 전기 위상의 각각의 접촉면이 적어도 그 접촉면의 길이의 일부에 걸쳐서 중심 종축으로부터 거의 동일한 반경방향 거리에 위치하도록 보장함으로써 모듈식 개념에 따라 배열된다.

본 실시예에서 종단 유닛은 상이한 케이블 형태와 동일한 케이블 형태에서의 상이한 위상 전도체에 사용될 수 있는 접속부를 제공하는 추가 이점을 갖는다.

중성 선/전기 위상(들)의 접촉면의 중심 종축으로부터의 반경방향 거리는 조절 삽입체(regulating insert)를 사용하여 조절될 수 있으며, 이 조절 삽입체는 예를 들어 후술하는 적응형(adaptive) 삽입체일 수도 있지만, 또한 케이블 중심 종축으로부터 접촉면까지의 반경방향 거리를 이 거리가 동일하지 않게 조절할 수도 있다. 조절 삽입체의 구조는 후술하는 적응형 삽입체에 대해 설명될 수 있지만, 접촉면이 케이블 중심 종축으로부터 거의 동일한 반경방향 거리에 적응되어야 하는 제한은 없다.

일 실시예에서, 케이블의 단부-섹션의 접촉면은 그 사이가 거의 동일한 종방향 간격으로 배치된다. 따라서 종단 유닛은 상이한 요소들의 사용되는 양이 감소될 수 있으므로 제조하는데 있어서 보다 비용 효과적일 수 있다.

거의 동일한 종방향 거리뿐 아니라 거의 동일한 반경방향 거리는 임의의 수단에 의해 얻어질 수 있다. 일 실시예에서, 거의 동일한 반경방향 거리는 거의 동일한 외경 치수를 갖는 반경방향 적응형 삽입체(예를 들면, 상표명 G10™으로 판매되는 재료와 같은 섬유-강화 에폭시 플라스틱)에 의해 얻어지며, 상기 반경방향 적응형 삽입체는 각각의 위상 및 중성 선의 접촉면에 적용되어 케이블의 단부-섹션에서의 종방향 및 구체적으로 반경방향 치수에 대한 그 치수를 동등화시킨다.

일 실시예에서, 중성 선 및 전기 위상의 접촉면의 케이블의 단부-섹션의 중심 종축으로부터 거의 동일한 반경방향 거리는 실질적으로 이러한 적응형 삽입체의 내경 치수의 개별 적응에 의해 제공된다.

적응형 삽입체는 임의의 적합한 재료에 의해 제공될 수 있는 바, 바람직하게는 바람직하지 않은 전기 경로를 방지하기 위해 전기 절연성 재료와 반전도성 재료 중 적어도 하나를 포함하는 것에 의해 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 반경방향 적응형 삽입체는 조절 삽입체 형태이며, 전기 절연성 재료, 반전도성 재료, 또는 이러한 재료의 조합으로 만들어진다.

일 실시예에서, 반경방향 적응형 삽입체는 접촉면의 상기 동일한 반경방향 치수를 제공하며, 상기 요소들 중 적어도 하나, 전류 리드 베이스, 전류 클램프, 및 전류 슬리브는 각각의 적응형 삽입체 위에 배치되어 상기 각각의 접촉면과 상기 각각의 분기 전류 리드 사이에 전기 접속을 제공한다.

일 실시예에서, 상기 적응형 삽입체 중 적어도 하나는 중성 선 또는 전기 위상의 비피복 부분(접촉면)의 전기 전도체(들)와 그 기저(underlying) 절연층 사이에 배치된다.

상기 적응형 삽입체는 소정의 적응을 제공하기 위해 임의의 소정 두께를 가질 수 있다.

상기 적응형 삽입체는 케이블의 단부-섹션의 전기 위상 또는 중성 선에 대한 분기 전류 리드의 연결을 용이하게 하는 장점을 제공한다. 이는 또한 단열 외피를 포함하는, 종단 유닛의 모듈식 조성을 용이하게 한다. 예를 들면 후술하는 바와 같다.

상기 적응형 삽입체는 또한, 케이블의 단부-섹션에 대한 기계적 지지를 제공할 수 있고, 예를 들어 종단 유닛에서의 케이블의 단부-섹션의 가공(예를 들면, 납땜) 및 장착 중에 케이블의 단부-섹션의 기저층의 열 손상에 대한 보호를 제공할 수 있다.

일 실시예에서 종단 유닛은 각각의 분기 전류 리드 사이에 일정한 간격을 제공하는 하나 이상의 종방향 스페이서를 포함한다.

종단 유닛의 단부-섹션은 예를 들어 위상과 중성 선 사이에 등거리를 제공하는 종방향 스페이서를 포함할 수 있다. 이들 종방향 스페이서는 추가적으로, 유동 제어, 유동 분리, 전기 절연 및/또는 모듈식 조립/조성 시스템을 제공할 수 있다. 단부-섹션은 동등한 종방향 및 구체적으로 반경방향 치수를 제공하는 반경방향 적응형 삽입체를 포함할 수 있으며, 적응형 삽입체는 예를 들어 추가 유전체 및 모듈식 조성 개념에 대한 옵션을 제공할 수 있다.

일 실시예에서 종방향 스페이서(들)는 베이스 전류 리드의 베이스 또는 접촉면 근처에서의 열교환 수단을 통해서 냉각 유체의 적어도 일부를 안내하는 냉각 유체에 대한 유동 제어부 또는 유동 규제부로서 기능한다.

일 실시예에서 종방향 스페이서는 각각의 분기 전류 리드 사이에 거의 동일한 간격을 제공한다.

전술했듯이, 중성 선 또는 전기 위상의 적어도 하나는 전류 슬리브에 대한 전기 접점을 가질 수 있다. 전류 슬리브는 원칙적으로 임의의 종류의 전기 전도성 재료일 수 있거나 또는 이를 포함할 수 있다. 그러나 때로는 전류 슬리브가 적어도 부분적으로 종래의 전기 전도성 재료인 것이 바람직하다.

일 실시예에서, 전기 전도성 슬리브는 케이블-단부 주위에, 예를 들면 적응형 삽입체의 상부에 장착된다. 상기 전도성 슬리브는 전기 위상 또는 중성 선의 접촉면과 전기 접촉 상태로 장착된다. 전기 접촉은 바람직하게 전도성 슬리브와 전기 위상 또는 중성 선 사이의 직접 접촉에 의해 제공될 수 있다. 일 실시예에서 전기 위상 또는 중성 선은 부분적으로 전도성 슬리브 위에 배치된다. 이들 실시예에서, 케이블 자체로부터의 초전도 재료는 상기 슬리브 접촉면의 적어도 일부를 구성할 수 있다.

특정 실시예에서, 중성 선 또는 전기 위상 중 적어도 하나의 적어도 하나의 전도체는 종래의 전기 전도성 재료의 전류 슬리브에 의해 둘러싸이고 그것에 전기 접촉된다. 추가 실시예에서, 상기 전류 슬리브는 초전도 재료 및/또는 하이퍼 전도 재료에 의해 적어도 부분적으로 만들어진다.

본 명세서에서 '종래의 전기 전도성 재료'라는 용어는 전기 전도성이지만 실온에서뿐 아니라 극저온에서 한정된(finite) 전기 저항을 갖는 재료(즉, 문제의 온도에서 초전도적이지 않은 재료)를 의미하기 위해 사용된다. '극저온'이란 케이블 시스템의 단부-섹션이 정상 작동 중에 냉각되는 0℃(273K) 미만의 온도, 예를 들면 종단 유닛에서 케이블의 단부-섹션을 냉각시키기 위해 사용되는 유체(예를 들면, 액체 N₂)의 (소정의 작동 압력에서의) 비등점 이하의 온도, 예를 들면 0 내지 77 K의 온도를 의미하기 위해 사용된다.

일 실시예에서, 전류 슬리브는 전류 리드에 전기 접속되기 위한 슬리브 접촉면을 갖는다.

일 실시예에서, 전류 슬리브의 적어도 일부는 상기 접촉면과 상기 각각의 분기 전류 리드 사이에 전기 접속을 제공한다. 본 실시예에서, 전류 슬리브는 분기 전류 리드에 전기 접속된 슬리브 접촉면을 가질 수 있다. 종단 유닛이 중성 선/전기 위상(들) 및 각각의 슬리브 접촉면과 전기 접속되는 둘 이상의 전류 슬리브를 포함하는 특정 실시예에서, 이들 슬리브 접촉면은 케이블의 단부-섹션의 중심 종축으로부터 거의 동일한 반경방향 거리에 배치된다.

둘 이상의 중성 선 또는 전기 위상이 각각의 전류 슬리브에 대해 전기 접점을 갖는 실시예에서, 상기 전류 슬리브의 치수는 바람직하게 거의 동일할 수 있다.

일 실시예에서, 중성 선 및 전기 위상의 슬리브 접촉면의 중심 종축으로부터 거의 동일한 반경방향 거리는 상기 전류 슬리브의 반경방향 치수의 개별 적응에 의해 제공되는 것이 바람직하다. 예를 들어 전류 슬리브는 상이한 내측 치수 및 필수적인 동등한 외측 치수를 가질 수 있다.

일 실시예에서, 슬리브는 예를 들어 납땜을 통해서 초전도 케이블의 테이프/와이어 전도체에 접속하기 위한 경사 섹션을 포함한다.

추가 실시예에서, 납땜 섹션은 길이 및 높이에서 관련 HTS 테이프/와이어에 적응되는 테라스(terrace) 및 선택적인 분로(shunting) 종래 전도체 테이프로 제조된다.

케이블의 단부-섹션의 종축으로부터 상기 표면의 일정한 반경방향 거리를 달성하기 위한 각각의 전기 위상 또는 중성 선의 상기 접촉면/슬리브 접촉면의 반경방향 조절은, 임의의 적절한 방식으로 접촉면 아래의 구조와 재료의 적절한 적응에 의해 달성될 수 있다.

특정 실시예에서, 중성 선 또는 전기 위상의 개별 접촉면을 둘러싸거나 그 아래에 놓이는 전기 절연성 및 전기 전도성 재료 중 적어도 하나의 반경방향 연장부는 각각, 개별 접촉면 및/또는 개별 슬리브 접촉면에 종축으로부터 일정한 반경방향 거리를 제공하도록 구성된다.

특정 실시예에서, 문제의 중성 선 또는 전기 위상의 접촉면 위치에서 중성 선 또는 전기 위상의 단부 부분과 이웃하는 기저 전기 위상 사이에 전기 절연성 재료, 반전도성 재료 또는 이들 재료의 조합의 적응형 삽입체가 삽입된다.

특정 실시예에서, 다수의 또는 전체의 전기 위상 또는 중성 선과 같은 적어도 두 개의 전기 위상 또는 중성 선은 거의 동일한 외경 및 내경 치수를 갖는 슬리브를 포함한다. 바람직하게 모든 전기 위상 및 중성 선에는 거의 동일한 치수를 갖는 전류 슬리브가 제공된다.

일 실시예에서, 종단 유닛은 비제한적인 예로서 구리와 같은 종래의 전기 전도성 재료로 적어도 부분적으로 제조되는 적어도 하나의 전류 클램프를 포함한다. 전류 클램프는 전류 리드에 전기 접속되고, 상기 접촉면 및/또는 상기 슬리브 접촉면에 클램핑된다. 전류 클램프는 바람직하게 접촉면의 축방향 길이보다 짧을 수 있으며 및/또는 슬리브 접촉면보다 짧을 수 있다. 따라서 접촉면 및/또는 슬리브 접촉면은 상기 전류 클램프에 대한 (종방향 측면에서) 넓은 전기 접점을 제공하고, (예를 들어, 케이블 시스템의 장착 및 가열/냉각 중에) 케이블의 단부-섹션의 종방향으로 전류 클램프/전류 리드의 이동의 큰 공차를 허용한다.

일 실시예에서, 상기 전류 클램프 중 적어도 하나는 추가 냉각을 위한 직통 구멍을 포함한다.

일반적으로, 전기 위상 및 중성 선 중 적어도 하나는 초전도성 또는 하이퍼-전도성 재료를 포함하는 것이 통상 바람직하다.

일 실시예에서, 전기 접속부의 적어도 하나는 상기 분기 전류 리드의 접촉면 및 적어도 일부를 완전히 또는 부분적으로 둘러싸는 전기장 제어 시스템을 포함한다. 이 전기장 제어 시스템에 의해 매우 신뢰성있고 안정적인 시스템이 얻어질 수 있다.

상기 전기장 제어 시스템은 상표명 ULTEM™으로 판매되는 유전체와 같은 유전체 또는 상표명 G10으로 판매되는 유전체와 같은 섬유 강화 에폭시 플라스틱을 포함한다. 원칙적으로 임의의 다른 적합한 유전체가 사용될 수도 있다.

일 실시예에서 전기장 제어 시스템은 예를 들어 금속 또는 반전도성 재료와 같은 전기장 완만화(field smoothening) 재료를 추가로 포함한다. 전기장 완만화 재료는 바람직하게는 전기장 제어 시스템의 층을 구성하고, 보다 바람직하게는 전기장 제어 시스템의 내층을 구성한다.

일 실시예에서 전기장 제어 시스템은 상기 분기 전류 리드와, 상기 분기 전류 리드를 절연시키는 상기 분기 전기 절연체 중 하나에 대한 전이 조인트를 제공한다. 상기 전이 조인트는 바람직하게, 크립(creep) 길이를 증가시키기 위해 매칭되는 지그재그 경로 또는 사행 경로를 형성하는 표면 사이에 만들어질 수 있거나, 또는 상기 조인트는 분기 절연 시스템의 각도 조절을 가능하게 하기 위해 구형 표면을 가지며, 상기 전이 조인트는 개스킷에 의해 밀봉되는 것이 바람직하다.

일 실시예에서 상기 분기 전류 리드의 적어도 하나는 전류 리드 섹션을 포함하며, 이 전류 리드 섹션(분기 전류 리드의 전체 또는 부분일 수 있음)은 중성 선 또는 전기 위상에 연결되는 저온 단부, 반대측 상온 단부, 및 중간 열 고정자 섹션을 포함한다. 중간 열 고정자 섹션은 저온에서 상온으로의 열 구배를 제공한다.

일 실시예에서 상기 분기 전류 리드의 적어도 하나는 냉온에서 저온까지의 열 구배 옵션을 제공하는 열 고정자 섹션을 포함하는 전류 리드 섹션을 포함한다.

종단 유닛은 일 실시예에서, 슬리브, 삽입체 및 클램프 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 슬리브(들), 삽입체(들) 및/또는 클램프(들)는 각각 커프(cuff) 형태를 갖는다.

일 실시예에서, 상기 슬리브, 삽입체 및 클램프로 구성되는 그룹은 장착을 용이하게 하기 위한 둘, 셋 또는 그 이상의 부분을 포함한다.

전기장을 제어하기 위해 종방향 스페이서, 적응형 삽입체, 슬리브, 클램프, 전류 리드 베이스의 에지 및/또는 표면은 바람직하게 라운딩 처리 및 구성될 수 있다.

일 실시예에서 종단 유닛은 작동 온도 범위에 걸쳐서 약 10^6 Ω·㎡/m 이상의 비전기 저항을 갖는 재료로 만들어진 적어도 하나의 삽입체(적응형 삽입체)를 포함한다.

일 실시예에서 종단 유닛은 에폭시 수지 결합제를 갖는 연속 필라멘트 유리 의류 소재로 구성되는 열경화성 공업용 라미네이트와 같은 섬유 강화 에폭시 수지 등의 에폭시 재료를 포함하는 적어도 하나의 삽입체(적응형 삽입체)를 포함한다.

일 실시예에서 종단 유닛은 케이블의 단부 섹션에 대한 기계적 지지를 제공하기 위해, 케이블의 단부-섹션의 코어 성형기의 중심에 있는 개구에 설치되는 강체 실린더 또는 튜브를 포함한다.

일 실시예에서 종단 유닛은 상온에서 종단 전류 리드에 극저온으로 냉각된 다상 케이블 시스템을 제공하고 이를 전기적으로 종단시키도록 구성된다. 케이블 단부-섹션은 다상 케이블의 단부 섹션이다. 다상 케이블의 단부-섹션은 케이블의 단부-섹션의 적어도 일부를 상온 밑의 온도로 냉각시켜 그 온도로 유지시킬 수 있도록 단열 외피에 의해 둘러싸이며, 상기 단열 외피는 케이블 전기 위상 및 중성 선의 단부-섹션으로부터 각각의 전류 리드로 분기하기 위한 분기 전류 리드 형태의 다수의 브랜치(branch)를 포함한다. 상기 브랜치는 케이블의 종방향 연장되는 단부-섹션을 따라서 문제의 중성 선 및 전기 위상의 대응 단부-부분의 접촉면의 위치와 매치되는 위치에 순차로 배치된다. 제 1 브랜치는 중성 선을 분기시키기 위한 것이고, 제 2 브랜치는 N번째 전기 위상에 대한 것이며, 제 3 브랜치는 (N-1)번째 전기 위상에 대한 것이고, 마지막으로 (N+1)번째 브랜치는 N번째 전기 위상을 분기시키기 위한 것이다.

단열 외피는 바람직하게 내측 원통형 표면을 가질 수 있고, 케이블의 단부-섹션은 표면을 따라서 배치되며, 상기 표면과 상기 케이블 사이의 접촉 지점은 거의 직선적인 접촉 라인을 형성하고, 따라서 간단하고 신뢰성있는 구조를 만들어낸다.

브랜치의 적어도 하나, 바람직하게는 전체는 일 실시예에서 케이블의 단부-섹션의 종축에 대해 거의 수직할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 케이블의 상기 단부-섹션을 둘러싸는 단열 외피는 모듈식으로 구성되며, 각각의 모듈은 케이블의 단부-섹션의 길이를 봉입하기 위한 부분, 및 중성 선 또는 전기 위상을 분기시키기 위한 적어도 하나의 브랜치를 포함한다.

증가된 냉각을 위해서, 단열 외피는 일 실시예에서 두 개의 분리된 유체 냉매 유동 경로를 포함할 수 있다.

단열 외피 내의 유체 냉매의 적어도 일부는, 종단 유닛에 고유하고 초전도 케이블의 잔여부를 통과하지 않는 유동 경로에 제한될 수 있다.

일 실시예에서, 종단 유닛은 단열 외피의 브랜치에서 케이블의 단부-섹션 주위에 배치되는 전기 절연성 재료와 접촉하는 전기장-제어 시스템을 포함하며, 상기 전기장-제어 시스템은 바람직하게 위상 전압에서 등전위 체적을 규정하고 위상 전압으로부터 종단 하우징의 접지 전위로의 브랜치 부근에서의 전기장의 경로를 제어하는 것이 바람직하다.

이러한 전기장-제어 시스템은 예를 들어, 상표명 Ultem™으로 판매되는 유전체, 상표명 G-10™으로 판매되는 유전체, FRP, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론 및 그 조합을 포함하는 재료의 그룹에서 선택되는 재료를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 주어진 전기 위상 또는 중성 선의 접촉면은 상기 위상 또는 중성 선을 종단시키기 위해 전류 리드에 대한 전기 접속을 가능하게 하는 길이 L_ucp을 갖는다. 일 실시예에서, L_ucp은, 케이블의 단부-섹션의 길이를 둘러싸고 전류 리드를 수용하기 위한 적어도 하나의 브랜치를 포함하는 단열 외피의 모듈식 조성을 허용하도록 구성된다. 실제로, L_ucp은 0.2 내지 0.3m와 같이 0.1m 이상이다.

본 발명의 일 실시예는 냉각 유체가 단부 섹션의 연결 표면 영역에서 열을 교환하는 냉각 장치를 포함한다. 특정 실시예에서, 냉각 유체는 전류 리드의 베이스를 전류 슬리브에 연결하는 연결 블록을 통과한다. 추가 실시예에서, 냉각 유체는 접촉면에 가깝게, 접촉면 내에서 또는 전류 슬리브 내부로 이동한다. 또 다른 실시예에서, 냉각 유체는, 전류 리드를 통해서 운반되거나 전류에 의해 전류 리드에 발생된 열이 초전도 케이블의 온도를 현저히 증가시키지 않으면서 냉각 유체로 전달되고 접촉면으로부터 제거되도록, 전류 리드의 베이스에 가깝게 또는 전류 리드의 베이스를 통해서 지나간다. 바람직한 실시예에서는, 구리, 은, 금, 알루미늄과 같은 열전도성이 높은 고체 재료를 통해서 전류 리드의 베이스, 접촉면 및 냉각 유체 사이에 열이 교환된다. 일 실시예에서, 유동 제어 튜브는 케이블 시스템 내의 냉각 유체의 일부 또는 전부를 상기 냉각 장치를 향해서 및 이를 통해서 안내한다.

본 발명의 일 실시예에서, 전기장 제어 시스템의 하나 이상의 전기장-제어 요소를 포함하는 전기장-제어 시스템은 등전위 체적을 형성한다. 특정 실시예에서, 상기 체적은 상기 냉각 장치를 수용한다. 바람직한 실시예에서, 전기장-제어 시스템은 폴리머 또는 셀룰로스 또는 세라믹 또는 유리 또는 복합체 기초의 전기 절연체와 같은 외측 고체 전기 절연체 재료에 적용되거나 이와 밀착된다.

추가 실시예에서, 상기 전기장-제어 시스템은 봉입된 접촉면의 위상 전위에 연결되는 금속-전도성 또는 반전도성 표면 형태로 제공된다. 일 실시예에서, 상기 전기장 제어 시스템은 충분히 긴 크립 길이와 충분히 두꺼운 전기 절연 재료를 제공함으로써 축방향 위상-대-위상 전기장과 반경방향 위상-대-접지 전기장을 고려한다. 바람직한 실시예에서, 유체는 전기장-제어 시스템 및 외측 전기 절연 재료를 둘러싼다. 일 실시예에서, 전기장-제어 시스템은 분기 전류 리드 및 분기 전류 절연체에 대한 전이 조인트를 제공한다.

바람직한 실시예에서, 전기장-제어 시스템 및 브랜치 절연 시스템은 단일 부분으로 제공된다. 추가적인 바람직한 실시예에서, 전기장-제어 시스템 및 브랜치 절연 시스템은 적어도 하나의 조인트를 갖는 둘 이상의 부분으로 제공되며, 상기 조인트 표면은 크립 길이를 증가시키기 위해 매칭되는 지그재그 경로 또는 사행 경로를 형성하거나, 또는 상기 조인트는 분기 절연 시스템의 각도 조절을 가능하게 하기 위해 구형 표면을 갖는다. 일 실시예에서, 상기 조인트는 전기 크립 강도를 증가시키기 위해 PE, 폴리프로필렌, PTFE, Tyvek™, Nomex™, Teflon™ 또는 Gore-Tex™와 같은 재료로 만들어진 개스킷에 의해 밀봉된다.

위상 또는 스크린의 피복부는 전기 절연체 및/또는 반전도성 재료에 의해 피복될 수 있다. 이는 예를 들어 전도성 슬리브의 일부 위에 전기 절연 테이프를 감아서 전도성 슬리브의 길이-섹션을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 전기 절연 테이프는 초전도 테이프가 슬리브에 접합되는 슬리브 영역 위에 감긴다.

위상 전도체의 개수 N은 원칙적으로 필요에 따를 수 있다. N은 예를 들어 1, 2, 3, 4 또는 그 이상일 수 있으며, 바람직하게는 1 또는 3이다.

케이블 내에서의 단일의(N=1) 전기 위상 및 중성 선의 동심 배치 또한 동축 케이블로 지칭된다.

케이블 내에서의 다수의(N) 전기 위상 및 중성 선의 동심 배치 또한 다중-동축 케이블로 지칭된다.

일 실시예에서, 다중-동축 케이블의 접촉면은 중성 선-대-위상 접촉 간격 및 위상-대-위상 접촉 간격이 대략 동일한 것을 특징으로 하는 종방향 및 순차적 방식으로 실현된다.

본 명세서에서 '상온'이란 용어는 전기 위상(또는 중성 선)이 종단되는 위치에서의 온도를 의미하기 위해 사용된다. 이러한 온도는 예를 들어 -50℃ 내지 +85℃의 범위, 예를 들면 -30℃ 내지 +50℃ 또는 -10℃ 내지 +30℃의 범위에 있을 수 있다.

본 발명의 추가 목적은 본 발명의 종속항과 상세한 설명에서 한정되는 실시예에 의해 달성된다. 본 명세서에서 사용되는 "포함한다/포함하는"이라는 용어는 기술되는 특징부, 정수, 단계 또는 성분의 존재를 특정하기 위해 사용되지만, 하나 이상의 다른 기술된 특징부, 정수, 단계, 성분 또는 그 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다 것이 강조되어야 한다.

본 발명은 이하에서 바람직한 실시예 및 도면을 참조하여 보다 충실하게 설명될 것이다.

도 1은 3축 케이블의 단면도이다.

도 2는 3상 케이블 단자의 스케치 도시도이다.

도 3은 모듈식 접근법을 사용하여 조성된 단자의 스케치 도시도이다.

도 4는 모듈식 접근법을 사용하여 조성된 단상 동축 단자의 도시도이다.

도 5는 주위 열 앵커의 일 실시예의 도시도이다.

도 6은 종단 모듈에 적용될 수 있는 액세서리의 다른 예의 도시도이다.

도 7은 전류 리드의 일 실시예의 다른 요소의 도시도이다.

도 8a는 초전도 전이에 대해 종래의 냉각 수단을 제공하는 열교환기를 설치하는 방법 및 장소의 몇가지 개략적인 예의 도시도이다.

도 8b는 열 앵커를 제공하는 열교환기의 설치를 포함하는 전류 리드와 전도체의 연결 방법의 상세한 실시예의 도시도이다.

도 9a는 위상 전도체와 전류 리드 사이의 연결 영역 주위에 배치된 유전체 요소 내부에 전도 요소에 의해 형성되는 위상 전위에서의 등전위 체적의 스케치 도시도이다.

도 9b는 위상 전도체와 전류 리드 사이의 연결 영역 주위에 배치된 유전체 요소 내부에 전도 요소에 의해 형성되는 위상 전위에서의 등전위 체적의 상세한 실시예의 도시도이다.

도 10은 냉각 유체 주입 또는 복귀의 일 실시예의 도시도이다.

도 11a는 공급 단부에서 단자 및 케이블이 개별 냉각되는 하나의 냉각 구조의 도시도이다.

도 11b는 대향 단부에서 단자 및 케이블이 개별 냉각되는 하나의 냉각 구조의 도시도이다.

도 12는 저온유지장치와 단자 사이의 선택적 전이의 도시도이다.

도 13은 단자에 대한 케이블의 선택적 기계적 고정의 도시도이다.

도 14는 기계적인 강고한 구조를 가능하게 하는 기계적 경화기(rigidizer)의 일 실시예의 도시도이다.

도 15는 HTS 및 Cu 테이프/와이어를 종단시키는 한 방법의 상세도이다.

도 16은 상이한 전도체 위상 및 중성 선의 반경방향 치수를 동등화하는 적응형 삽입체의 개념의 도시도이다.

이 개념은 합리적으로 유사한 등급 내의 상이한 케이블 치수에 대해서도 적용된다.

상기 도면은 개략적인 것이며 간명함을 위해 단순화되었으며, 본 발명의 이해에 필수적인 상세를 도시하고 다른 상세는 남겨두었다. 전체에 걸쳐서, 동일하거나 대응하는 부분에 대해서는 동일한 참조 부호가 사용되는 바, 도 1에서의 특징부 '102'가 도 2에서 '202'로 지칭되는 식으로, 즉 도면 숫자가 '후속' 참조부호에 선행되는 식으로 사용된다.

본 발명의 이용가능성의 추가 범위는 후술되는 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나, 본 발명의 취지 및 범위 내에서의 다양한 변경 및 수정이 상 세한 설명에 의해 당업자에게 명백해질 것이므로 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내는 상세한 설명과 특정 예는 단지 예시적으로 제공되는 것임을 알아야 한다.

본 발명의 실시예는 케이블의 통전 및 정전, 케이블, 케이블 단부 섹션, 전류 리드, 및 종단 외피 내부의 제어된 개별 냉각을 포함하는 초전도 케이블(교류 또는 직류)에 대한 쉽고 표준화된 연결을 가능하게 하기 위해 개시된 것이다. 추가로, 본 발명에 의하면 케이블 및 종단 단자 수축의 보상, 용이한 조립뿐 아니라, 종단 유닛/모듈의 효과적인 비용 및 효과적인 생산이 촉진될 수도 있다.

도 1은 단열 외피(102C) 내에 편심 배치되는, N=3 위상 및 중성 선(스크린)을 포함하는 동축 배치된 다상(여기에서는 3축) 케이블(100)의 단면도이다. 3개의 위상(위상 1, 2, 3 또는 100R, 100S, 100T로 지칭됨) 및 중성 선은 상호의 주위에 동심으로 배치되며, 이 경우 최내측에 위치하는 것이 위상 1이고, 가운데에 위치하는 것이 위상 2이며, 최외측에 위치하는 것이 중성 선에 의해 둘러싸이고 최종적으로 단열 외피(102C)에 의해 둘러싸이는 위상 3이다. 케이블(100)은 냉각 유체(101), 예를 들면 액체 질소로 함침되며, 단열 외피의 내벽과 케이블의 중심 구멍 사이의 공간(즉, 위상 1을 지지하는 중심 성형기(103)의 내부 체적)은 냉각 유체(101)로 채워진다. 각각의 위상 사이와 위상 3과 중성 선 사이에는 극저온 유전체가 적용된다. 본 발명은 AC 및 DC 케이블에 적용된다. 세 위상이 마이너스(위상 1), 제로(위상 2), 플러스(위상 3) 및 중성 선으로 치환될 경우 케이블은 예를 들어 DC 전송 용도로 적용될 수 있다.

이 보다 복잡한 구조를 종단하기 위해, 본 발명의 실시예는 전기 전도성 및 단열성 층의 종단에 관한 여러가지 문제를 처리하고 해결하도록 설계되어 있다. 종단 유닛의 일 실시예가 도 2에 도시되어 있으며, 모든 위상(여기에서는 위상 3)과 중성 선은 하나의 완전한 구조물에서 종단된다. 도 2는 순차적으로 분기되는 위상 또는 중성 선 사이에 선택적인 열 보상체(221)를 갖는 완전한 진공-절연된 종단 유닛(대안적으로 또는 추가적으로 발포 절연될 수 있음) 하우징(202)을 도시한다. 또한, 모든 본체 브랜치(즉, 케이블의 단부-섹션의 종방향으로부터 분기되는 단열 외피 부분)는 (여기에서) 유사하며 접지 전위에 있고 케이블의 단부-섹션의 종방향에 대해 90°에 있다. 대안적으로, 스탠드-오프(stand-off)는 (예를 들어 중성 선과 전기 위상 사이에서) 다를 수 있는 바, 예를 들면 개별적으로 적응될 수 있고 케이블의 단부-섹션의 종방향에 대해 반드시 수직하지 않을 수 있다. 모두 네 개의 브랜치 전체의 상부에는, 중간 섹션(211)이 부착되는 바, 유체 레벨을 제어할 뿐 아니라 전기 절연체(212)에 대해 상온 또는 고온에서 열 고정을 보장하는 기능을 갖는다. 열 고정자 섹션(211) 위에는, 표준 전기 절연체(212)가 적용된다. 이는 (여기에서) 중성 선 상에서 생략되어 있다. 전기 절연체(212) 위에서, 전류 리드는 상온에서와 선택적 고온 커버(213) 내부의 그리드 전압에서 상부 볼트(214)에서 종단된다. 상기 전류 리드는 가요성 섹션(예를 들어 도 7에서의 714를 참조)을 포함할 수 있다. 분기된 전기 위상 또는 중성 선의 상이한 부분 사이에는, 밀봉 플랜지(222)가 장착된다(예를 들면, 종단 하우징(202)의 브랜치와 열 고정자 섹션(211) 사이, 열 고정자 섹션(211)과 고온 커버-섹션(213) 사이, 및 고온 커버-섹 션(213)과 상부 볼트(214) 사이를 참조). 저온유지장치(202C)에 연결된 단열 외피(202D)는 모듈식으로 구성되고 네 개의 동일한 T-섹션을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 양 단부에는 특수한 부품이 필요한 바, 케이블에 대한 인터페이스에는 어댑터-피스(225)가 필요하고 다른 단부에는 케이블의 단부-섹션의 종방향으로 단열 외피(202D)를 종단하기 위한 폐쇄 단부-피스가 필요하며, 양 피스는 냉각 유체 및/또는 모니터링 센서(281)에 대한 입구 및/또는 출구를 선택적으로 수용한다. 또한, 종단 유닛이 이동하여 케이블의 열팽창 또는 열수축에 적응할 수 있도록 하기 위한 휠 또는 롤러를 포함하는 선택적으로 이동가능한 지지 구조물(298)이 도시되어 있다. 알 수 있듯이, 이 T-섹션 구조물로 인해, 브랜치 내의 분기 전류 리드는 개별 전기 절연체에 의해 단열 외피로부터 개별 절연된다. 종단 하우징(202) 및 브랜치를 절연시키는 개별 절연체들이 여기에서 전체 열 외피(202D)를 구성한다.

본 실시예에서 T-하우징은 종단 유닛을 케이블 열 외피와 인터페이스 연결시키는 전이 피스(225)(도 2)를 갖는다. 이 전이 섹션은 전기장에서 개별적으로 소개(evacuate)될 수 있으며, 따라서 종단 유닛과 저온유지장치는 사전제작되고 사전-소개될 수 있다. 전이 피스는 발포 절연될 수 있을뿐 아니라 진공 절연될 수 있다.

종단 유닛의 다른 실시예가 도 3 및 도 4에 도시되어 있으며, 이는 모듈식 접근법을 특징으로 한다. 이 경우 아이디어는 다수(예를 들면, 둘, 셋, 넷 또는 그 이상)의 유사한 모듈을 연결하여 완전한 케이블 종단 유닛을 조성하고 그로인해 생산 효율을 향상시키는 것이다. 각각의 모듈식 외피 요소(302, 402)는 다른 외피 요소에 결합되기 위한 밀봉 플랜지(322, 422)를 각 단부에 구비한다. 각각의 모듈식 외피 요소는 냉각 유체 및/또는 모니터링 센서(381, 481)를 위한 하나 이상의 입구 및/또는 출구를 갖는다.

도 3은 진공 절연된 모듈식 종단 하우징(302)을 도시한다. 이 경우, 전기 위상(두 개의 가장 우측)에 대한 브랜치는 동일하지만 중성 선(가장 좌측)의 브랜치와는 다르다. 종단 하우징(302) 상의 여러 위치에는 선택적인 열 수축 보상 요소(321)가 도시되어 있다. 각각의 브랜치는 밀봉 플랜지(322)를 거쳐서 상온(311)에서 열 고정자를 포함하는 유체-레벨 제어 섹션에 결합되며, 이는 다시(역시 밀봉 플랜지(322)를 거쳐서) 전기 절연체 섹션(312)에 결합된다. 전기 절연체 섹션(312)은 선택적이며, 기능(중성 선 또는 위상)에 따라서 및 전압 등급에 따라서 구비된다. 고전위에 있는 전기 절연체 위에는 전류 종단 커버(313)가 제공되며, 이는 밀봉 플랜지(322)를 거쳐서 상부 볼트(314)에 결합된다.

도 4는 브랜치가 최소화되는, 즉 저온에서 상온으로의 전이부가 전압 전이부, 절연체(412)에 통합되는 모듈식 접근법의 일 실시예를 도시한다. 또한, 도 4는 상이한 섹션들(유체 레벨 및 열 고정자 섹션(411), 전기 절연체 섹션(412) 및 전류 종단 커버-섹션(413))이 상이한 방식으로 연결될 수 있음을 도시한다.

도 5는 히터(585)에 의해 실행되는 접지 전위와 상온에서의 열 고정자 섹션(511)을 도시한다. 대안적으로, 이 실시예는 제어된 히터, 열 방사 소스, 적외선 램프, 팬, 냉각 리브(rib) 등의 임의의 조합에 의해 실현된다.

도 6은 열 센서(684), 유체 레벨 게이지(682), 압력 게이지(683) 뿐 아니라 진공 절연용 진공 게이지(681)의 적용을 나타낸다. 마찬가지로 유동 검출기가 중성 선 근처에 또는 중성 선 내에 적용될 수 있다. 601은 냉각 유체이다. 케이블의 단부-섹션은 도면부호 600으로 지칭된다. 전류 리드(614)는, 전류 슬리브(616) 주위에 장착되고 그에 대한 전기 접점을 갖는 전류 클램프(615)를 거쳐서 전기 위상(또는 중성 선)의 접촉면에 대한 전기 접점을 갖는 전류 슬리브(616)에 연결되는 것으로 도시되어 있다.

도 7은 가요성 브랜치 전류 리드의 상세를 도시한다. 요소는 브랜치 전류 리드의 설치를 용이하게 하기 위해 여러 부분 및 섹션으로 조성된다. 그러나 이는 브랜치 전류 리드가 하나의 완전 조립된 피스로 실시되는 것을 방해하지 않는다. 이 경우, 그러나, 이 경우에서의 삽입체 대신에 전기장 내의 전류 및 전압 요소 주위에 종단 하우징을 조성하고 완성된 종단 하우징 및 절연체 내부에서 상이한 부분들 및 섹션들을 연결할 필요가 있을 것이다. 도 7a에서, 전류 리드는 견고한 부분(714C), 열 수축을 보상하기 위한 가요성 부분(714B), 그리드와의 표준 인터페이스를 구성하는 상부 볼트 부분(714A), 내부와 외부 사이의 압력차를 가능하게 하는 밀폐식 상부 볼트 관통부(722), 전류 램프(715)와 인터페이스 연결되는 전류 리드로 구성된다. 전류 리드의 가요성 부분(714B)과 견고한 부분(714A, 714C) 사이의 쉽게 접근가능한 연결부(714D)가 도시되어 있으며, 이는 착탈가능한 뚜껑(713)(도 7b 참조)에 의해 실시될 수 있다.

개별적으로, 이들 부분은 선택적으로 볼트 또는 납땜/브레이징/용접 또는 접 착에 의해 결합될 수 있다. 시트 표면적은 저저항 연결을 달성하기 위해 최대화된다. 상기 실시예에서 전류 클램프(715)는 위상 전도체의 실제 전류 종단부인 전류 슬리브(716)에 접촉한다. 이 경우 전류 슬리브와 위상 전도체는 납땜에 의해 연결된다. 이 실시예에서 전류 슬리브와 클램프 사이뿐 아니라 클램프와 리드 사이의 연결은 요소들을 함께 볼트체결함으로써 제공된다. 다른 실시예에서 동일한 부분들은 납땜 연결될 수 있으며, 연결 저항을 최소화하고 조립을 용이하게 하기 위해 상기 부분들 중 어느 것이 생략될 수 있거나 납땜 및 볼트체결의 임의의 조합이 적용될 수 있다. 이 예에서 모든 부분들은 구리로 만들어지지만, 임의의 다른 재료 또는 (극저온에서를 포함하는) 적절한 전기 저항을 갖는 재료의 화합물일 수 있다.

도 8a는 케이블(800)의 단부-섹션, 슬리브(816), 클램프(815), 전류 리드 시트 조립체(전류 리드 베이스)(814, 814E), 및 냉각 채널(818) 형태의 대안적 열교환 수단을 포함하는 종단 유닛의 전류 분기 요소를 형성하는 모듈을 도시한다. 전기 위상 전도체 및 슬리브는 납땜 연결된다. 슬리브, 클램프 및 전류 리드는 모든 위상에 있어서 유사할 수 있다.

접지 및/또는 중성 선 연결에 있어서 이들 부분은 유사할 수 있지만, 통상은 대기로부터 극저온 섹션으로의 열 누설을 최소화하기 위해 보다 간결한 설계일 것이다. 모든 전기 전도성 부분에 관하여, 그 각각은 독자적으로 생략되거나, 납땜, 브레이징, 용접, 융합, 접착, 폭발, 또는 임의의 기타 화학-물리적 수단에 의해 연결되거나, 또는 볼트체결, 클램핑 또는 임의의 기타 기계적 수단에 의해 연결될 수 있다. 전기적 및/또는 기계적 접촉을 향상시키기 위해, 상기 부분들은 특정한 물 리적 외관을 얻도록 표면 처리되거나 및/또는 부식 또는 화학흡착 오염을 방지하도록 코팅될 수 있다.

도 8b에는, 전도체(800)와 전류 슬리브(816) 사이에 매끄러운 원추형 경계면(슬리브(816)의 좌측 부분을 참조)을 가짐으로써 기계적 변형을 최소화할 뿐 아니라 전기 접촉을 최적화하는 초전도 테이프에 적응되는 전류 슬리브에 대한 일 예가 나타나 있다. 이 예에서, 연결은 납땜에 의해 이루어진다. 슬리브는 극저온에서 작동하는 섬유 강화 폴리머(FRP: fibre-reinforced polymer) 또는 기타 전기 절연성 재료로 만들어질 수 있는 조절 삽입체(817)에 의해 기저부(위상 또는 성형기) 주위에 배치되어 중심조정된다. 이 실시예에서, 조절 삽입체는 또한 적응형 삽입체를 구성할 수 있으며, 모든 위상에 대해서뿐 아니라 접지 연결(중성 연결)에 대해서 동일한 슬리브 유닛이 사용될 수 있도록 전류 슬리브(816)에 동등한 반경방향 치수를 제공하는 목적을 달성할 수 있다. 그러나, 때때로 접지는 달리 설계될 수 있다. 클램프는 냉각 유체(801)가 통과하기 위한 종방향 구멍(818)을 갖는다. 이런 식으로 클램프는 열교환기로서 작용하며, 궁극적으로는 극저온에서 효과적인 열 고정자로서 작용한다. 대안적으로, 구멍 및 그로인한 열 고정자는 전류 리드 시트(814E)에, 슬리브(816)에 또는 여러 위치의 임의의 조합에 설치될 수 있다(도 8a 참조). 도시되어 있듯이 전류 클램프의 상부 부분(815A)과 전류 리드 시트(814E) 사이의 경계면은 지그재그 형상일 수 있다.

도 9a는 예를 들면, 금속 또는 반도체 표면 형태의 전기장 제어 요소(956)를 포함하는 간단한 전기장-제어 시스템을 도시한다. 전기장-제어 요소는 케이블 전 도체(900R)의 위상 전위에 유전적으로(galvanically) 연결되어(957), 냉각 유체(901)와 냉각 수단(918)을 수용하는 등전위 체적을 한정한다. 냉매 유동 안내 튜브(950)는 등전위 체적을 통해서 냉매(901)의 일부를 안내한다.

도 9b에서, 전기장-제어 시스템은 설치를 용이하게 하고 각 요소의 기능을 분리시키기 위해 개별 부분으로 조성되는 전기장 제어 요소(956, 951, 952) 형태로 제공된다. 케이블(957)의 포괄적 유전체와는 별도로, 브랜치의 유전체는 전도체(900)와 슬리브(916) 사이의 조절 삽입체(917)(전기 절연될 수 있음)로 구성되며, 예를 들어 G10-타입 섬유 강화 에폭시 플라스틱으로 만들어지는 사전제작된 수평 유전체(950)는 냉각 유체와 함께 복합 유전체를 형성하고 냉매 유동을 안내한다. 이 도시에서 요소(950) 역시 두 위상 사이 또는 위상 대 중성 선 사이에 종방향 스페이서/스탠드-오프를 구성한다. 따라서 접촉면 사이에 거의 동일한 종방향 거리가 얻어질 수 있다. 종단 하우징(902)의 수직 분기 벽과 전류 리드(914) 사이에는 예를 들어 G10으로 만들어지는 사전제작된 수직 유전체(952)가 배치된다. 상기 요소(952)는 내부/고전압 측(956)의 금속 코팅, 952(G10)와 951(ULTEM™) 사이의 경계면(958)에서의 연장된 크립 거리와 같은 하나 이상의 요소를 포함하는 전기장-제어 시스템을 갖는다. 수직 유전체(952)뿐 아니라 중심조절 및 고정 수단(955)의 내부(954)와 외부(953)에는 충진재(filler)가 제공된다. 수직 유전체(952), 외부(953)와 내부(954) 사이에서, 충진재는 냉각 유체이며, 이 유체는 또한 경우에 따라 유전체 및/또는 충진재를 함침시킨다. 상기 수평 유전체(951)(ULTEM™)는 한 위상(예를 들면, 900R)의 위상에서 접지(하우징)로의 전이 를 촉진하는 동시에, 전도체(900)의 한 위상(900R)과 후속 위상(900S) 사이의 전이의 복합 유전체(유전체(950, 951) 및 냉각 유체(901)) 및 전기장-제어 요소(956)의 일부가 되는 이중 기능을 갖는다. 또한, 상기 요소(951)는 수평 개구(959)에서 증가된 크립 거리를 제공한다. 적응형 삽입체(917E)(에지 형상)와 전류 슬리브(916E)(에지 형상)에는 전기장-제어 요소가 통합된다.

도 9b에서의 전압 분기 요소의 개별 부분들은 동일한 유전체 재료로 만들어지거나 상이한 유전체 재료의 조합으로 만들어진다. 전압 분기 장치(951+952+956) 및 전류 분기 장치(916+915+914)는 통합되어, 냉각 유체, 접촉면 및 전류 리드의 베이스 사이에 열교환용 수단(918)을 수용하는 등전위 체적을 제공한다. 이들 부분은 상호 기계적으로 지지한다.

도 10, 도 11a 및 도 11b에는, 냉각 유체 출/입의 두 실시예가 도시되어 있다. 도 10에서, 냉각 유체는 환형 유동에 대하여 중심 유동을 조절하는 옵션을 갖고 주입된다. 제어 밸브(1086)에 의하면, 냉각 유체를 전도체의 중심(101c)(도 1)으로 및/또는 전도체와 열 외피 사이의 환상부(annulus)(101a)(도 1)로 향하게 할 수 있다. 또한, 냉각 유체는 케이블 냉각뿐 아니라 종단 부분의 냉각을 위해 사용된다.

도 11a에서는, 종단이 케이블에 대향류 구조를 제공하는 일 실시예가 수행된다. 케이블로부터의 고온 냉각 유체가 중성 선 근처의 1187g를 통해서 추출된다. 바로 곁에서, 저온 냉각 유체가 1187f를 통해서 별도의 환형 유동에 종단부를 통해서 주입된다. 중심 유동은 종단 단부(1186f)에 주입된다. 밸브(1186f)가 폐쇄되 는 경우에, 케이블과 종단은 중심에 있는 정체성 냉각 유체에 의해 작동할 것이다. 이 공급 및 귀환 구성의 장점은, 종단에 의해 소실된 부하가 케이블을 통해서 전달되지 않음으로써 케이블에 증가된 써멀 윈도우(thermal window)가 제공되는 점이다.

도 11b에서는, 상기 케이블의 대향류 구조가 케이블 시스템의 대향 단부에서 실행된다. 냉각 유체는 중성 전류 리드(1187f) 근처에 주입되고, 이후 종단을 통해서 케이블 환형 유동과 별도의 환형 유동으로 분할된다. 케이블의 중심 유동과 상기 종단의 환형 유동은 밸브(1186f, 1186g)를 통해서 종단 단부로부터 추출된다. 밸브(1186f)가 폐쇄되는 경우에, 케이블과 종단은 중심에 있는 정체성 냉각 유체에 의해 작동할 것이다. 이 공급 및 귀환 구성의 장점은, 종단에 의해 소실된 부하가 케이블을 통해서 전달되지 않음으로써 케이블에 증가된 써멀 윈도우가 제공되는 점이다. 냉각 유체를 재생하기 위한 선택적 쿨러(1188)가 도시되어 있다.

도 12는 종단(1202)을 저온유지장치(1202c)에 연결하는 선택적 어댑터 또는 전이 피스(1225)를 도시한다. 상기 어댑터(1225)는 선택적 열 수축 보상부(1221D), 및 진공 밸브 및/또는 게이지(1281)를 구비한다. 이 실시예에서, 전이 피스(1225)는 진공 절연되지만, 이는 또한 발포 절연될 수 있거나 또는 발포 절연 및 진공 절연이 조합될 수 있다.

도 13은 케이블을 종단(1302)에 대해 기계적으로 고정하는 내부 클램프(1318)를 도시한다. 이 실시예에서 기계적 고정부는 저온유지장치 대 종단 어댑터(1325)에 설치되지만, 종단(1302)의 중성 섹션 또는 기계적 고정이 전기 절연을 손상시키지 않는 접지 전위에 있는 다른 섹션에 쉽게 설치될 수도 있다. 대안적으로, 고정부는 유전체 재료로 제조될 수 있으며, 다른 전기 절연 성분과 통합될 수 있다.

도 14는 성형기(1400f)가 경화기(1419)에 의해 기계적으로 지지되는 경우의 위상 1400 R, S 또는 T의 일단 섹션의 내측 부분을 도시한다.

경화기(1419)는 원통형 대칭적일 수 있고, 냉각 유체 또는 고체의 유동이 가능하도록 중공형일 수도 있으며, 따라서 케이블 단부 섹션의 중심을 통한 일체의 유동을 방지한다.

도 15a 및 도 15b는 HTS 테이프/와이어(1500) 및/또는 Cu 테이프/와이어(1500)가 슬리브(1516)에 결합되는 단상 또는 중성 선을 도시한다. 도 15b에서는, HTS 테이프/와이어의 연결부인지 Cu 테이프/와이어의 연결부인지에 적응될 수 있는 테라스형 연결 영역을 상세히 도시하는 슬리브(1516)가 도시되어 있다. 본 실시예에서는 중첩 부위가 Cu에 대해 2cm이고 HTS 테이프/와이어에 대해 5cm인 예가 주어진다. 테라스의 계단 높이는 경우에 따라, 사용되는 HTS 또는 Cu 테이프/와이어의 두께에 적응될 수도 있다. 또한, 적응형 삽입체(1517)는 기저의 전기 절연성 이웃 위상 주위에 설치되도록 도시되어 있으며, 대안적으로 중심 성형기 주위에 설치될 수 있다.

도 16은 노출될 수 있는 상이한 위상 또는 중성 선의 반경에 적응될 수 있는 사전제작된 조절 삽입체, 예를 들면 적응형 삽입체(1617)를 갖는 개념을 도시한다. 적응형 삽입체는 예를 들어 G10으로 제조될 수 있다. 적응형 삽입체(1617)는 그 위에 놓이는 전류 슬리브(1616)에 대해 균일한 치수를 제공하며, 따라서 고전압 부분과 전류 등급이 합리적으로 유사한 범위 내에 있는 한 하나의 단일 슬리브 형상이 모든 위상 및 중성 선에 들어맞을뿐 아니라 완전히 다른 케이블 단자에 사용될 수 있다. 대안적으로 전류 슬리브(1616)는 적응형 피스로서 제조될 수 있으며, 따라서 전류 클램프(1615)에 균일한 치수를 제공한다. 또한, 전류 슬리브(1616)는 전류 클램프보다 길어서 전류 클램프와 전류 리드를 위치시키기 위한 제한된 범위의 종방향 자유를 허용하는 전류 클램프(1615)와 교합되는 긴 표면을 가진다.

이상 몇 가지 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않으며, 후술하는 청구범위에서 한정되는 요지 내에서 다른 방식으로 실시될 수도 있다. 실시예는 3상 케이블(3축)에 대해 설명하였으나, 임의의 다른 개수의 전기 위상으로 쉽게 수정될 수도 있다.

Claims (49)

1. 케이블의 단부-섹션을 포함하는 종단 유닛으로서,

   상기 케이블의 단부 섹션은 중심 종축을 한정하고, N 전기 위상의 단부-부분, 중성 선의 단부-부분, 및 냉각 유체를 포함하도록 구성된 주위 단열 외피를 포함하며, 상기 N 전기 위상의 단부-부분과 중성 선의 단부-부분은 각각 적어도 하나의 전기 전도체를 포함하고 케이블 내에서 코어 성형기 주위에 동심으로 배치되며, 케이블 내에서 위상 1은 상대적으로 최내측에 위치하고 위상 N은 상대적으로 최외측에 위치하며, 위상 N은 중성 선에 의해 둘러싸이고, 전기 절연체는 이웃하는 전기 위상들 사이 및 위상 N과 중성 선 사이에 배치되며,

   중성 선 및 전기 위상의 단부-부분은 각각 적어도 하나의 분기 전류 리드에 전기적으로 접속되어 전기 접속부를 제공하는 접촉면을 포함하고, 상기 접촉면은 각각 종방향 연장부를 가지며 케이블의 단부-섹션의 종방향 연장부를 따라서 순차적으로 배치되고, 상기 분기 전류 리드는 개별 전기 절연체에 의해 상기 단열 외피로부터 개별적으로 절연되는 종단 유닛.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 전기 접속부의 적어도 하나는 접촉면을 완전히 또는 부분적으로 둘러싸고 각각의 위상 전압에서 등전위 체적을 제공하는 전기장 제어 시스템을 포함하는 종단 유닛.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 냉각 유체는 상기 등전위 체적 내부를 향하도록 구성되는 종단 유닛.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단부-섹션은 적어도 하나의 전류 리드 베이스를 포함하고, 상기 종단 유닛은 냉각 유체가 상기 전류 리드 위와 상기 접촉면 위에서 상기 적어도 하나의 전류 리드 베이스와 열교환하도록 배열되는 종단 유닛.
5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 등전위 체적은 상기 요소들 중 적어도 하나에 연결되는 분기 전류 리드, 전류 리드 베이스, 전류 클램프, 및 전류 슬리브를 수용하며, 상기 분기 전류 리드는 최종적으로 전기 위상들 중 하나 또는 중성 선의 접촉면에 연결되고, 상기 요소들 중 적어도 하나는 바람직하게 전류 리드 베이스, 전류 클램프, 전류 슬리브 및/또는 상기 요소들 사이의 경계면을 지나는 및/또는 통과하는 강제 유동 냉각에 의한 저온 열 고정을 위한 설비(홈, 구멍, 프로파일 및 플랜지 등)를 가지며, 상기 전기 위상은 바람직하게 초전도성, 하이퍼-전도성 및 종래의 전도체로부터 선택되는 전도체인 종단 유닛.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접촉면은 케이블의 단부-섹션의 종방향 연장부를 따라서 순차적으로 배치되며, 중성 선 및 전기 위상의 각각의 접촉면이 적어도 그 접촉면의 길이의 일부에 걸쳐서 중심 종축으로부터 거 의 동일한 반경방향 거리에 위치하도록 보장함으로써 모듈식 개념에 따라 배열되는 종단 유닛.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 케이블의 단부-섹션의 접촉면은 그 사이가 거의 동일한 종방향 간격으로 배치되는 종단 유닛.
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 거의 동일한 반경방향 거리는 거의 동일한 외경 치수를 갖는 반경방향 적응형 삽입체(예를 들면, G10과 같은 섬유-강화 에폭시 플라스틱)에 의해 얻어지며, 상기 반경방향 적응형 삽입체는 각각의 위상 및 중성 선의 접촉면에 적용되어 케이블의 단부-섹션에서의 종방향 및 구체적으로 반경방향 치수에 대한 그 치수를 동등화시키는 종단 유닛.
9. 제 8 항에 있어서, 중성 선 및 전기 위상의 접촉면의 케이블의 단부-섹션의 중심 종축으로부터 거의 동일한 반경방향 거리는 실질적으로 상기 적응형 삽입체의 내경 치수의 개별 적응에 의해 제공되는 종단 유닛.
10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 반경방향 적응형 삽입체는 조절 삽입체 형태이며, 전기 절연성 재료, 반전도성 재료, 또는 이러한 재료의 조합으로 만들어지는 종단 유닛.
11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반경방향 적응형 삽입체는 접촉면의 상기 동일한 반경방향 치수를 제공하며, 상기 요소들 중 적어도 하나, 전류 리드 베이스, 전류 클램프, 및 전류 슬리브는 각각의 적응형 삽입체 위에 배치되어 상기 각각의 접촉면과 상기 각각의 분기 전류 리드 사이에 전기 접속을 제공하는 종단 유닛.
12. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적응형 삽입체 중 적어도 하나는 중성 선 또는 전기 위상의 접촉면의 전기 전도체(들)와 그 기저 절연층 사이에 배치되는 종단 유닛.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 분기 전류 리드 사이에 일정한 간격을 제공하는 하나 이상의 종방향 스페이서를 포함하는 종단 유닛.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 종방향 스페이서(들)는 베이스 전류 리드의 베이스 또는 접촉면 근처에서의 열교환 수단을 통해서 냉각 유체의 적어도 일부를 안내하는 냉각 유체에 대한 유동 제어부 또는 유동 규제부로서 기능하는 종단 유닛.
15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 상기 종방향 스페이서는 각각의 분기 전류 리드 사이에 거의 동일한 간격을 제공하는 종단 유닛.
16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중성 선 또는 전기 위상의 적어도 하나는 전류 슬리브에 대한 전기 접점을 가지며, 상기 전류 슬리브는 경우에 따라 적어도 부분적으로 종래의 전기 전도성 재료인 종단 유닛.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 전류 슬리브는 적어도 부분적으로 초전도 및/또는 하이퍼 전도 재료로 이루어지는 종단 유닛.
18. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서, 상기 전류 슬리브의 적어도 일부는 상기 접촉면과 상기 각각의 분기 전류 리드 사이에 전기 접속을 제공하는 종단 유닛.
19. 제 16 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전류 슬리브는 전류 리드에 전기 접속되기 위한 슬리브 접촉면을 갖는 종단 유닛.
20. 제 16 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 케이블로부터의 초전도 재료 자체가 적어도 부분적으로 상기 슬리브 접촉면을 구성하는 종단 유닛.
21. 제 16 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 둘 이상의 중성 선 또는 전기 위상이 각각의 전류 슬리브에 대해 전기 접점을 가지며, 상기 전류 슬리브의 치수는 바람직하게 거의 동일한 종단 유닛.
22. 제 16 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중성 선 및 전기 위상의 슬리브 접촉면의 중심 종축으로부터 거의 동일한 반경방향 거리는 바람직하게 상기 전류 슬리브의 반경방향 치수의 개별 적응에 의해 제공되는 종단 유닛.
23. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 부분적으로 (비제한적인 예로서 구리와 같은) 종래의 전기 전도성 재료로 제조되는 적어도 하나의 전류 클램프를 포함하고, 상기 전류 클램프는 전류 리드에 전기 접속되며, 상기 접촉면 및/또는 상기 슬리브 접촉면에 클램핑되고, 상기 전류 클램프는 바람직하게 접촉면의 축방향 길이보다 짧으며 및/또는 슬리브 접촉면보다 짧은 종단 유닛.
24. 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 접속부 중 적어도 하나, 바람직하게는 상기 전류 클램프 중 적어도 하나는 직통 구멍을 포함하는 종단 유닛.
25. 제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 위상 및 중성 선 중 적어도 하나는 초전도성 또는 하이퍼-전도성 재료를 포함하는 종단 유닛.
26. 제 1 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 접속부의 적어도 하나는 상기 분기 전류 리드의 접촉면 및 적어도 일부를 완전히 또는 부분적으로 둘러싸는 전기장 제어 시스템을 포함하는 종단 유닛.
27. 제 26 항에 있어서, 상기 전기장 제어 시스템은 ULTEM™과 같은 유전체 또는 G10과 같은 섬유 강화 에폭시 플라스틱을 포함하는 종단 유닛.
28. 제 26 항 또는 제 27 항에 있어서, 상기 전기장 제어 시스템은 예를 들어 금속 또는 반전도성 재료와 같은 전기장 완만화 재료를 포함하며, 상기 전기장 완만화 재료는 바람직하게는 전기장 제어 시스템의 층을 구성하고, 보다 바람직하게는 전기장 제어 시스템의 내층을 구성하는 종단 유닛.
29. 제 26 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기장 제어 시스템은 상기 분기 전류 리드와, 상기 분기 전류 리드를 절연시키는 상기 분기 전기 절연체 중 하나에 대한 전이 조인트를 제공하는 종단 유닛.
30. 제 29 항에 있어서, 상기 전이 조인트는 크립 길이를 증가시키기 위해 매칭되는 지그재그 경로 또는 사행 경로를 형성하는 표면 사이에 만들어지거나, 또는 상기 조인트는 분기 절연 시스템의 각도 조절을 가능하게 하기 위해 구형 표면을 가지며, 바람직하게 상기 전이 조인트는 개스킷에 의해 밀봉되는 종단 유닛.
31. 제 1 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분기 전류 리드의 적어도 하나는 중성 선 또는 전기 위상에 연결되는 저온 단부, 반대측 상온 단부, 및 중간 열 고정자 섹션을 포함하는 전류 리드 섹션을 포함하며, 상기 중간 열 고정자 섹션은 저온에서 상온으로의 열 구배를 제공하는 종단 유닛.
32. 제 1 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분기 전류 리드의 적어도 하나는 냉온에서 저온까지의 열 구배 옵션을 제공하는 열 고정자 섹션을 포함하는 전류 리드 섹션을 포함하는 종단 유닛.
33. 제 1 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 위상 전도체의 개수 N은, N=1인 종단 유닛.
34. 제 1 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 위상 전도체의 개수 N은, N=3인 종단 유닛.
35. 제 1 항 내지 제 34 항 중 어느 한 항에 있어서, 슬리브, 삽입체 및 클램프 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 슬리브(들), 삽입체(들) 및/또는 클램프(들)는 각각 커프 형태를 갖는 종단 유닛.
36. 제 35 항에 있어서, 상기 슬리브, 삽입체 및 클램프로 구성되는 그룹은 장착을 용이하게 하는 둘, 셋 또는 그 이상의 부분을 포함하는 종단 유닛.
37. 제 1 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서, 종방향 스페이서, 적응형 삽입체, 슬리브, 클램프, 전류 리드 베이스의 에지 및/또는 표면은 전기장을 제어하도록 라운딩 처리 및 구성되는 종단 유닛.
38. 제 3 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 삽입체는 작동 온도 범위에 걸쳐서 약 10^6 Ω·㎡/m 이상의 비전기 저항을 갖는 재료로 만들어지는 종단 유닛.
39. 제 3 항 내지 제 38 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 삽입체는 에폭시 수지 결합제를 갖는 연속 필라멘트 유리 의류 소재로 구성되는 열경화성 공업용 라미네이트와 같은 섬유 강화 에폭시 수지 등의 에폭시 재료를 포함하는 종단 유닛.
40. 제 1 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 종단 유닛은 케이블의 단부 섹션에 대한 기계적 지지를 제공하기 위해, 케이블의 단부-섹션의 코어 성형기의 중심에 있는 개구에 위치되는 강체 실린더 또는 튜브를 포함하는 종단 유닛.
41. 제 1 항 내지 제 40 항 중 어느 한 항에 있어서, 상온에서 종단 전류 리드에 극저온으로 냉각된 다상 케이블 시스템을 제공하고 이를 전기적으로 종단시키도록 구성되며, 상기 케이블 단부-섹션은 다상 케이블의 단부 섹션이고, 다상 케이블의 단부-섹션은 케이블의 단부-섹션의 적어도 일부를 상온 밑의 온도로 냉각시켜 그 온도로 유지시킬 수 있도록 단열 외피에 의해 둘러싸이며, 상기 단열 외피는 케이블 전기 위상 및 중성 선의 단부-섹션으로부터 각각의 전류 리드로 분기하기 위한 분기 전류 리드 형태의 다수의 브랜치를 포함하고, 상기 브랜치는 케이블의 종방향 연장되는 단부-섹션을 따라서 문제의 중성 선 및 전기 위상의 대응 단부-부분의 접촉면의 위치와 매치되는 위치에 순차로 배치되며, 제 1 브랜치는 중성 선을 분기시키기 위한 것이고, 제 2 브랜치는 N번째 전기 위상에 대한 것이며, 제 3 브랜치는 (N-1)번째 전기 위상에 대한 것이고, 마지막으로 (N+1)번째 브랜치는 N번째 전기 위상을 분기시키기 위한 것인 종단 유닛.
42. 제 41 항에 있어서, 상기 단열 외피는 내측 원통형 표면을 가지며, 케이블의 단부-섹션은 표면을 따라서 배치되고, 상기 표면과 상기 케이블 사이의 접촉 지점은 거의 직선적인 접촉 라인을 형성하는 종단 유닛.
43. 제 41 항 또는 제 42 항에 있어서, 상기 브랜치의 적어도 하나는 케이블의 단부-섹션의 종축에 대해 거의 수직한 종단 유닛.
44. 제 41 항 내지 제 43 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 케이블의 단부-섹션은 단열 외피 내에 편심 배치되는 종단 유닛.
45. 제 41 항 내지 제 44 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 케이블의 상기 단부-섹션을 둘러싸는 상기 단열 외피는 모듈식으로 구성되며, 각각의 모듈은 케이블의 단부-섹션의 길이를 봉입하기 위한 부분, 및 중성 선 또는 전기 위상을 분기시키기 위한 적어도 하나의 브랜치를 포함하는 종단 유닛.
46. 제 41 항 내지 제 45 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단열 외피는 두 개의 분리된 유체 냉매 유동 경로를 포함하는 종단 유닛.
47. 제 41 항 내지 제 46 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유체 냉매의 적어도 일부는 종단 유닛에 고유하고 초전도 케이블의 잔여부를 통과하지 않는 유동 경로에 제한되는 종단 유닛.
48. 제 1 항 내지 제 44 항 중 어느 한 항에 있어서, 단열 외피의 브랜치에서 케이블의 단부-섹션 주위에 배치되는 전기 절연성 재료와 접촉하는 전기장-제어 시스템을 포함하며, 상기 전기장-제어 시스템은 바람직하게 위상 전압에서 등전위 체적을 규정하고 위상 전압으로부터 종단 하우징의 접지 전위로의 브랜치 부근에서의 전기장의 경로를 제어하는 종단 유닛.
49. 제 48 항에 있어서, 상기 전기장-제어 시스템은 Ultem™, G-10, FRP, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론 및 그 조합을 포함하는 재료의 그룹에서 선택되는 재 료를 포함하지만 이것에 한정되지 않는 종단 유닛.

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