TW200529249A - Multiphase superconducting cable connection structure and multiphase superconducting cable line - Google Patents

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-200529249 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大體上係關於包含具有超導體之複數電纜蕊線 之多相超導電纜之連接結構及包含此結構之多相超導電纜 ，特別是關於能在連接箱內穩定導體接頭位置之這種結構 及包含該結構之這種電纜線。 【先前技術】 使用以鉍（Bismuth ·· Bi)爲主之高溫超導電帶作成之超 φ 導電纜之一，例如，不僅是包含單一電纜蕊線之單相電纜 ，而且藉組合多數之電纜蕊線成一個單位（unit)之多蕊 (multicore)型之多相超導電纜也在開發。第6圖係表示3-蕊 ' 型之3-相超導電纜之橫截面圖。參照第6圖，此超導電纜 1〇〇含有在熱絕緣管101內扭絞之三條電纜蕊線102。 熱絕緣管101具有外管101a及內管101b，此由外管 1 〇 1 a及內管1 0 1 b組成之雙重管在內外管之間有設置熱絕緣 材料（未圖示），且將其間抽成真空。這些電纜蕊線1〇2每 Φ 條，包括從最內部之構件起依序爲，型模（f〇rme〇200、超 導體201、電氣絕緣層202、遮蔽層203及保護層204。超 導體201係藉將超導電纜在型模200上以螺旋狀捲繞多層而 成。電氣絕緣層202係捲繞聚丙烯層壓紙（polypropylene laminated paper)而形成。遮蔽層203係在電氣絕緣層202 上以螺旋狀捲繞與超導體201者相似之超導電纜而成。在 此遮蔽層203內，於穩定狀態時，會感應出大小與流過超 導體20 1之電流幾乎相同但方向相反之電流。此感應電流 200529249 會產生磁場，此磁場能與超導體20 1所產生之磁場相互抵 消而使電纜蕊線102外部幾乎無洩漏磁場（leakage magnetic field)。在內管101b與每條電纜蕊線102之間通常設有供 冷媒流通之流路。 如果這種多相超導電纜線用來作成長距離之電線時則 需要將自不同電纜剝出之電纜蕊線連接在一起之中間連接 (intermediate connection)。這種中間連接具有，例如，曰 本專利公開公報第2000-340274號上敘述之結構（參閱第1 φ 圖）。這種結構，收容在連接箱內之超導體之各個連接端係 在連接套筒（connection sleeve)內連接，並在超導體之連接 端及連接套筒之外周裝設應力錐（stress cone)及被由玻璃 ' 纖維加強塑膠（fiber reinforced plastics)(FRP)作成之棒 (rod)所支撐。另外，在連接箱內之電纜蕊線係被支撐在FRP 之分離器部份（splitter portion)上。 但是，對於上述之以往結構，超導體電纜蕊線在連接 箱內之連接可能，例如，從規定之位置移位，導致裝設位 # 置變化之不良結果。 如前述，超導電纜係用冷媒冷卻。這也會使電纜收縮 而因此使超導體移動。當超導體移動時，在連接箱內連接 導體之每個電纜蕊線之部份會在長度方向（length wise)上 移位（positionally displace)。曰本專利公開公報第2000-3 402 74號揭示一種配備收容電纜蕊線之連接箱，被FRP構 件支撐之應力錐等之結構。但是，當冷媒冷電纜之際所施 加之收縮力係高達約幾噸之巨大之力，導致FRP構件不易 200529249 阻止連接導體之部份因熱收縮而移動。因此，這一部份不 良地從安裝位置移位。 另外，如果裝設之電纜發生連接導體之部份不良地朝 連接箱之一側移動之情形，則連接部份不會定位在連接箱 內之規定之位置。以往沒有提及任何消除此項缺點之已知 有效結構。 【發明內容】 本發明達成（contemplates)—種能助於在連接箱內使 φ 連接導體之部份定位並維持在規定之位置之多相超導電纜 連接結構。本發明也實現包含該連接結構之多相超導電纜 線。 _ 本發明係藉導體接頭以連接超導體，每個接頭係被固 定於其上之固體絕緣構件包圍，該固體絕緣構件係藉金屬 構件而與連接箱連接，而達成。 更具體言之，本發明提供一種多相超導電纜連接結構 ，其包括：包含具有超導體之多數電纜蕊線之一對多相超 4P 導電纜線；收容多數之導體接頭（conductor connects)之連 接箱，該等導體接頭係連接從不同電纜剝出之電纜蕊線之 超導體；固定在每個導體接頭之外周上之固體絕緣構件； 及用於將多數之固體絕緣構件固定於連接箱之金屬凸緣。 本發明容許導體接頭被固體絕緣構件包圍，該固體絕 緣構件係固定於連接箱進而將導體接頭固定於連接箱上。 另外，本發明係藉強度優異之金屬、非FRP或相似之絕緣 性樹脂，作成之構件支撐固體絕緣構件而有效地阻止因熱 200529249 力行爲（thermal behavior)所造成之位置偏移，進而能固定 導體接頭在連接箱內之位置。另外’本發明能將金屬凸緣 固定於連接箱。導體接頭在連接箱內之位置能容易決定， 能防止在配置電纜之際所產生之裝設地點之過度不平衡。 本多相超導電纜連接結構係良好地將冷媒引入連接箱 冷卻電纜蕊線，另在金屬凸緣上設有流通孔以讓冷媒流通 〇 本多相超導電纜連接結構，其連接箱係良好地由能在 φ 電纜蕊線之縱向上分離之物件所形成。 本多相超導電纜連接結構，其連接箱係良好地爲圓。 本多相超導電纜連接結構係良好地另包含環繞超導體 ^ 之遮蔽層，及提供用於將自一條電纜剝出之各自之電纜蕊 線之遮蔽層連通短路之遮蔽接頭。 本多相超導電纜連接結構，其遮蔽接頭係由正常導電 材料（normal-conducting material)及超導體材料（superconducting material)之至少之一所作成。 • 本多相超導電纜連接結構係良好地另包括將自一條電 纜剝出之每條電纜蕊線之遮蔽層及自其它之電纜剝出之每 條電纜蕊線之遮蔽層連接在一起之遮蔽鏈結（shield link)。 本多相超導電纜連接結構，其遮蔽鏈結係良好地由正 常導電材料及超導體材料之至少之一所形成。 本多相超導電纜線包含上述之結構。 下面將更具體地敘述本發明。 本發明係關於包含具有超導體之多數電纜蕊線之多相 200529249 · 超導電纜。例如，本發明係關於集中地具有三條被扭絞及 收容在熱絕緣管內之電纜蕊線之3 -相超導電纜連接結構。 此超導電纜可係爲已知之多相超導電纜。其作法係準備一 對這種多相超導電纜並將自一條電纜剝出之電纜蕊線及自 另一條電纜剝出之電纜蕊線在連接結構內連接在一起。 超導體最好是例如由鉍（Bi)2223爲主之超導體材料作 成之電線並捲繞成螺旋狀。此螺旋狀電線可形成爲單層或 多層。如果是形成爲多層之情形時可設置層間絕緣層 ^ (interlayer insulation layer)。層間絕緣層係由例如牛皮紙 (kraft paper)或相似之絕緣紙或PPLP(商標名稱）或由積層 捲繞聚丙烯作成之相似絕緣紙及牛皮紙所形成者。超導體 • 係被由PPLP或積層捲繞由聚丙烯薄片作成之相似絕緣紙 及牛皮紙所形成之電氣絕緣層所包圍。電氣絕緣層可被構 組成與超導體者相同之組態之遮蔽層所包覆。這種超導體 係被導體接頭（conductor connect)所連接，該導體接頭包含 在電纜蕊線之一端露出之超導體及由導電性材料作成並收 φ 容一對通過其內之一超導體之連接套筒。固體絕緣構件’ 將於下文敘述，可環繞配置在超導體及連接套筒之外部。 但是，在作業現場，不易環繞超導體設置固體絕緣構件。 因此，連接套筒之尺寸可配合作成能容許設置固體絕緣構 件而使固體絕緣構件環繞在連接套筒之上。 本發明係關於，如上述，含有多數電纜蕊線之多相電 纜之連接結構。如此，設有超過一個用於將自一條電纜剝 出之電纜蕊線之超導體和自另一條電纜剝出之電纜蕊線之 -9- 200529249 超導體連接在一起之導體接頭。本發明係將多數之導體接 頭收容在單一之連接箱內。更具體言之，例如，具有集中 組合三條蕊線之3 -相電纜’此二條蕊線係在單一之連接箱 內與另外之三條蕊線連接。多相、多蕊電纜大多係由多數 扭絞（twisted)在一起之電纜蕊線所形成。另外，如果多相 、多蕊電纜要連接在一起時必須各相分別連接。這樣一來 須將各條電纜之蕊線剝離成單相，然後將兩條電纜之各條 蕊線連接在一起。這則需要大的空間以裝設用於連接之結 φ 構。但是，例如，於出入孔（manhole)或類似等之處所，可能 沒有充份之空間可供裝設每相之連接箱。另外，如果連接 箱係單相用時則要重複相同之連接作業，因此需要改進組 ' 裝之效率。本發明係藉將多數之導體接頭收容在單一連接 箱內而達到減少裝設所需之空間及改善組裝作業之效率。 連接箱，例如，係一種包含由盛裝冷媒及收容導體接 頭之冷媒容器及收容冷媒容器之熱絕緣容器所形成之雙重 結構。熱絕緣容器係良好地被抽真空以變成熱絕緣。這種 參連接箱係良好地由不銹鋼或具有耐久性（durability)佳之相 似金屬所作成。另外，連接箱係良好地形成爲圓筒俾能助 於減少在連接箱內壓縮冷媒之亂流（t u r b u 1 e n t f 1 〇 w )。另外 ’連接箱係良好地由能容許在電纜蕊線之縱向上分離之副 物體（subpieces)組合而成者。這有助於在，例如，出入孔內 或裝設空間受限之相似地點進行連接作業。更具體言之， 例如’如果連接箱係由兩件能在電纜蕊線之縱向上拆成一 半之物件作成時則一件朝向要連接之一條電纜之根（r 〇 〇 t) -10- .200529249 (亦即，遠離要被連接之一端）移開，及另外一件朝向另外 一條電纜之根移開。這則讓兩條電纜蕊線要被連接之各個 末端露出而方便連接作業。一旦超導體連接後，移開之兩 個半物件即朝向連接端而移近復合，然後例如藉焊接而結 合成一體，如此形成連接箱。 另外’本發明如上述導體接頭係被固體絕緣構件包覆 。如果固體絕緣構件要環繞連接套筒時則固體絕緣構件可 例如’在工廠事先裝設環繞在連接套筒上。在現場安裝時 ，連接套筒及超導體係被連接在一起，俾固體絕緣構件能 環繞在導體接頭上。固體絕緣構件可係爲由環氧樹脂或相 似之絕緣樹脂作成之單元。其可係爲施加在正常導電電纜 上之已知之應力錐俾減緩電解（e 1 e c t r ο 1 y s i s )。要使固體絕 緣構件緊密地包覆在導體接頭上，可利用，例如，固體絕 緣構件之收縮力。另外，固體絕緣構件良好地具有外周， 其附近等等設有由牛皮紙，PPLP(商標名稱）或相似之絕緣 物作成之增強層（reinforcement layer)以增強電氣絕緣層。 固體絕緣構件係固定於連接箱上。具體言之，本發明 係採用一般強度優良之金屬凸緣以將多數之固體絕緣構件 固定於連接箱。更具體言之，當沿著電纜蕊線看，多數之 固體絕緣構件係被金屬凸緣固定及定位在連接箱內之單一 地點。這能有效地降低在連接箱內每個導體接頭因電纜蕊 線熱縮時所造成之位置偏移（positional offset)。要固定固 體絕緣構件於金屬凸緣，例如，使用含有固定凸緣（fixed flange)及夾緊凸緣（clamping flange)之金屬凸緣，而固體絕 .200529249 緣構件上則設有，例如，突出部（protrusion)，然後將該突 出部包夾在該兩凸緣之間並用，例如，固定用之五金鎖緊 ，進而將其等夾緊在一起。 例如，金屬凸緣係作成爲配合連接箱之幾何形狀 (geo me try)之平板狀，例如，如果連接箱係爲圓筒狀時則作 成爲碟狀，另金屬凸緣係作成爲具有用於使多數之固體絕 緣構件插入並固定之孔之結構。另外，金屬凸緣可設有能 讓冷媒流通之孔。如果金屬凸緣係包括固定凸緣及夾緊凸 φ 緣時固定凸緣可作成爲配合連接箱之幾何形狀，另設有插 出入孔，流通孔等等，而夾緊凸緣則是作成能夾緊前述突 出部之大小。金屬凸緣可由具有能把持導體接頭之任何金 屬材料所作成，俾能抗拒電纜蕊線熱收縮時施加之達約幾 噸之力而牢牢地把持導體接頭使其不易或不致在蕊線之縱 向上移動。例如，前述材料可包含SUS 304、SUS 316、SUS 317、及相似之不錄鋼、及 Jls(Japanese Industrial Standard) 標準C4621P(naval copper plate:海軍銅板）等等。金屬凸 Φ 緣係藉，例如，焊接、螺栓鎖緊（bolting)，或藉固定用五 金作相似之接合。雖然沿著電纜蕊線可以設置多數這種凸 緣，但可只設置單一金屬凸緣因太多之金屬凸緣會損及及 冷媒之流動性（flow ability)。 如果金屬凸緣係配合連接箱之幾何形狀作成時則金屬 凸緣能固定於連接箱內而將其分割成多數空間。這種情形 ’爲使冷媒在連接箱內流通，可另外設置旁通流路（bypass flow path)以連通前述之空間。旁通流路最好設置開關閥以 -12- 200529249 適宜地調整冷媒之流率。如果冷媒不是循環使用時可設置 冷媒機以冷卻被導入前述各空間之冷媒。 另外，如果電纜蕊線含有環繞著超導體之遮蔽層時則 從一條電纜剝出之各條蕊線上可設置遮蔽連接短路遮蔽層 。當超導電纜之遮蔽層接地時，在具有大連接電阻之遮蔽 層上會流通電流，其値係小於超導體上流通之電流。因此 ，每條電纜蕊線之遮蔽層上產生之磁場強度，其値無法足 於抵消每條蕊線之超導體所產生之磁場強度，進而在每條 # 蕊線之外部會產生大磁場之不良現象。爲了避免這種現象 產生，藉遮蔽接頭（shield connect)將遮蔽層連接在一起使 其接通短路。 ' 遮蔽接頭係由導電材料作成，此導電材料可爲正常導 電材料（normal-conducting material)或超導電（superconducting) 材料。超導電材料包括一特定電阻（specific resistance)p 其爲77Κ = 2χ10_7 Ω · cm之銅、鋁、或提供約在超導電纜使 用時之冷媒溫度下之小電阻之相似金屬，例如，如果是用 • 氮（nitrogen)作爲冷媒時前述之溫度則係指液態氮之溫度 。超導電材料包括採用以B i爲主之氧化物之超導體，諸如 與超導體、遮蔽層等等使用者相同之 Bi2223相（Bi2223 p h a s e )之超導電帶、超導電線，如圓線（r 〇 u n d w i r e)係用來 作成帶（tape)等。超導電帶、圓線等等包括這些，例如，管 內粉末法（Powder in tube process)製成者。也可使用眾知之 超導電帶、圓線等等。 遮蔽接頭係單純爲用於連接相關於電纜蕊線之縱向之 -13- 200529249 遮蔽層之至少一部份所需，另其之幾何形狀係包括當從圓 周看時能接觸到每條蕊線之遮蔽層之至少一部份且將蕊線 之遮蔽層連接在一起之形狀。如果遮蔽層係由多股超導電 線形成時最好是具有容許與組成超導電線之所有電線股 (strand)行電氣連接之幾何形狀。例如，其包括能包覆遮蔽 層之外周之圓筒構件及將這些圓筒構件鏈結在一起之鏈結 構件（linking member)之組合。如果鏈結構件係爲可撓性構 件’例如’由編織材料（b r a i d e d m a t e r i a 1)形成之構件，則 φ 能隨著每條蕊線因電纜被冷卻而收縮所造成之移動一起伸 縮。另外，因其容易變形，故在連接箱或空間有限之地點 內組裝之作業性（workability)佳，並能吸收在進行組裝時產 生之尺寸上之誤差（dimensional error)。圓筒構件及鏈結構 件可由相同材料或不同材料作成。例如，圓筒構件可由銅 、鋁或具有組裝作業性佳之相似之正常導電材料作成，而 鏈結構件可由超導電材料、或正常導電材料及超導電材料 混合使用之材料作成。 • 遮蔽接頭及遮蔽層係良好地藉僅產生小的電阻之連接 方法所連接。例如，良好地使用焊料特別是低熔點焊料 (low-point solder)。對正常導電電纜、結合用之焊料具有 典型約爲190 °C之熔點（melting point)，此熔點係高於在遮 蔽層底下之電氣絕緣層之熱電阻溫度。如果使用上述焊料 時熔解焊料所加之熱會損傷電氣絕緣層之絕緣性能（i n s u 1 a t i ο η performance)。因此，良好地使用具有至少 60°C，最高只 能1 20 °C之熔點之低熔點焊料。在此特別一提者是如果遮 -14- 200529249 蔽接頭附裝在遮蔽層，且電纜蕊線含有保護層時則要連接 部份之保護層係被事先剝除以露出遮蔽層。另外，這種遮 蔽接頭只有在連接箱內之至少單一地點需要，且可對每條 電纜在單一地點上設置，因此總共有兩個地點需設置。 如果導入遮蔽接頭時自每條電纜剝出之電纜蕊線係良 好地使其等之遮蔽層連接在一起。更具體言之，係良好地 導入遮蔽鏈結以連接自一條電纜剝出之每條蕊線之遮蔽和 自另一條電纜剝出之每條蕊線之遮蔽層。遮蔽鏈結係由導 φ 電性材料作成，此導電性材料可係爲正常導電材料或超導 電材料。正常導電材料及超導電材料包含與遮蔽接頭相似 之這些材料。另外，遮蔽鏈結及遮蔽層係藉焊接（soldering) 、摺捲（crimping)等等而連接。 在連接箱內每條電纜蕊線係良好地被固定器（holding tool)把持。此固定器包含能把持每條蕊線但能使蕊線分開 俾便於進行超導體之連接作業之固定器。另外，此固定器 可固定於連接箱或當電纜蕊線膨脹/收縮時可在連接箱內 # 移動。最好係爲可移動固定器因其能緩和在熱收縮時施加 於金屬凸緣之力。良好地，沿著電纜蕊線至少設置一個這 種固定器。 本發明之前述及其它目的、特徵、觀點及優點將因下 面參照第1 1項之圖式所述之附圖對本發明所作之詳細敘 述而更形清楚。 【實施方式】 下面將敘述本發明之一實施例（embodiment)。 -15- 200529249 第1圖係表示包含具有超導體之多條電纜蕊線102之 多相超導電纜之中間連接結構。本實施例示出具有集合成 一個單元之三條電纜蕊線102之3-相超導電纜100。第1 圖係爲側視圖，因此從平面方向看’只示出兩條蕊線’但 在下述之第3 A圖則能看到三條電纜蕊線。 此連接結構包含連接箱1，其內收容用於連接從一對 3 -相超導電纜100剝出之每相電纜蕊線1〇2之超導體201 之三個導體接頭；固體絕緣構件2，其係固定於每個導體 φ 接頭之外周；及金屬凸緣3，其容許固體絕緣構件2固定 於連接箱1。 -超導電纜-_ <電纜結構> 本實施例之3-相超導電纜100具有與第6圖所示者相 同之結構。具體言之，參照第6圖，3-相超導電纜100係 藉扭絞三條電纜蕊線1 02並收容於熱絕緣管1 〇 1內而組成 ，每條電纜蕊線包含，從最內部之構件依序說起，型模 (former)200、超導體201、電氣絕緣層202、遮蔽層203和 保護層204。型模200係藉扭絞多數之銅線而組成，每銅 線皆塗佈絕緣體。超導體201係藉在型模200上成螺旋狀 捲繞多層以Bi2223爲主之超導電帶狀線（Ag-Mn覆套線）而 形成。遮蔽層203係藉在電氣絕緣層202上成螺旋狀捲繞 多層以Bi2223爲主之超導電帶狀線（Ag-Mn覆套線）而形成 。電氣絕緣層202係藉在超導體201上捲繞聚丙烯層壓紙 (polypropylene laminated paper)(住友電氣工業公司製造 -16- 200529249 ’商標名爲PPLP)而形成。保護層204係藉在遮蔽層203 上捲繞牛皮紙mb 11形成。熱絕緣管1 〇 1具有外管1 〇 1 a及 內管101b，每個皆由SUS (不銹鋼：JIS)波形管作成。由外 管101a及內管i〇ib組成之雙重管，在兩管之間設有成層 之熱絕緣材料，且將雙重管之內外管之間抽成真空以形成 真空多層熱絕緣結構。在內管l〇lb與各條電纜蕊線102之 間流通液態氮或相似之冷媒。另外，在熱絕緣管10 1上包 覆聚氯乙嫌（polyvinyl chloride)之抗腐飩層（anticorrosion layer)104 ° <固定器> 超導電纜100係扭絞在一起並被收容於熱絕緣管10 1 ’ 內，另在被引入連接箱之一端每條電纜蕊線1 02之相互間 隔從電纜之根朝要被連接之電纜端看時係逐漸增大，進而 在連接箱內分離俾容易進行連接作業，本實施例，當沿著 電纜蕊線102或從第1圖之橫向看時，對每條電纜100， 第1固定器（holding tool) 1 10a係設置在電纜根附近，第3 Φ 固定器110c係設置在要連接之電纜端附近，及第2固定器 110b係設置在兩者之中間。在第1及第2固定器ll〇a及 1 10b之間設有半圓、弧狀構件（未圖示）以把持電纜蕊線102 及將固定器ll〇a及110b鏈結在一起。第3固定器ll〇c不 與其它固定器110a及11 〇b鏈結。第1固定器110a具有位 在中心之圓形部份並被固定於其上之三個半圓、弧狀構件 所包圍，此圓形部份係配置在三條電纜蕊線1 〇2之間而使 其中心實質地位在被蕊線1 0 2包圍之空間之中心，藉此第 -17- 200529249 1固定器1 l〇a把持分開之蕊線1〇2。第2及第3固定器1 l〇b 及110c具有實質上與第1固定器ll〇a者相同之基本結構 ，唯有圓形部份之直徑係大於第1固定器1 1 〇a之圓形部份 這點不同。另外，固定器1 l〇a〜1 10c具有實質地與連接箱 1之內周面做點接觸之滑動部份（未圖示）俾當電纜蕊線102 膨脹/收縮時能在連接箱1內移動。滑動部份係附裝在圓形 部份之外周部，在此附裝滑動部之部份上無裝設半圓、弧 狀構件。雖然本實施例之固定器1 10a〜1 10c係作成能在連 φ 接箱內移動，但也可作成固定。 -連接箱- 超導電纜100之各個連接末端係被引入連接箱1並在 ' 其內連接在一起。連接箱1具有由盛裝冷媒10並收容導體 接頭之冷媒容器11;及收容冷媒容器11之熱絕緣容器12 所形成之雙重結構。本實施例之容器1 1及1 2係形成爲能 在電纜蕊線1 02之縱向上拆離之結構。更具體言之，如果 具有大約4米之連接箱1裝設在出入孔內時此出入孔則典 # 型地具有大約5到6米長X大約5到6米深X大約2米高之 尺寸，而連接箱1如果不能拆離時則難於將連接箱放入具 有前述尺寸之出入孔。另外也不容易在出入孔內進行.連接 作業。另外，雖然導體接頭應設置在連接箱內靠近中央， 但要移動整件（one-piece)連接箱朝向電纜1〇〇之根俾能連 接超導體，則需要大的餘地（margin)以移離連接箱。再者， 導體接頭係形成在與被移動後之連接箱相反之地點，當爾 後再度朝導體接頭移動連接箱時導體接頭則可能被配置在 -18- 200529249 連接箱內朝其一側偏離之地點（亦即，進行連接作 )而不在中央附近。相反地，如果連接箱係f (s e m i p i e c e )而能在電纜蕊線1 〇 2之縱向拆離時此 作成大約2米，這種長度有助於將連接箱放入出 需大的作業範圍。更甚者，將半件分別移開到兩 之電纜100之根，能容許成型之導體接頭容易設 箱1內之中央附近。另外，本實施例之連接箱1 圓筒狀俾降壓縮冷媒在流通時之壓力損失。 φ 〈冷媒容器> 冷媒容器1 1盛裝液態氮或相似之冷媒。本實 媒容器1 1係由不銹鋼作成。另冷媒容器1 1係由 ' 成，每個半件包含具有相對末端開口之管構件1 1 於管構件1 1 A之一端之端面板。亦即，管構件1 1 上有附裝端面板1 1B ;另係開口，此開口係與其 1 1 A之開口端連接以形成如第1圖所示之封閉空 件1 1 A相互係藉，例如，焊接而行連接。 φ 〈熱絕緣容器> 熱絕緣容器1 2收容冷媒容器1 1。本實施例 容器1 2係由不銹鋼作成。另外，本實施例之冷| 及熱絕緣容器1 2兩者之間形成空間，此空間內部 空以行熱絕緣。熱絕緣容器1 2係由兩個半件作成 件包含具有相對兩端皆開口之管構件1 2 A及附裝 1 2 A之一端上之端面板1 2 B。亦即，管構件1 2 A 有附裝端面板1 2B ;另一開口端係與其它管構件 業之地點 ，成半件 兩半件可 入孔且不 條要連接 置在連接 係形成爲 施例之冷 半件所作 R及附裝 A之一端 它管構件 間。管構 之熱絕緣 I容器11 係被抽真 ，每個半 在管構件 之一端上 1 2 A之端 -19- •200529249 連接俾形成如第1圖所示之封閉空間。管構件1 2 A係藉， 例如I’焊接而行連接。本實施例，爲便於連接管構件丨2 a ’管構件12A具有其上設置環構件12C之內周面。另外， 在熱絕緣容器12內自長度方向上看，設有支撐型架（jig) 12a 以支撐冷媒容器11之自重；及定位架（fixture)12b以將冷 媒容器1 1定位於容器12內，支撐用型架12a係由強度優 良之不銹鋼作成，具有沿著冷媒容器1 1之管構件1 1 A之外 周及熱絕緣容器12之管構件12A之內周延伸之弧狀幾何。 • 定位架12b係爲由較小導熱性之FRP作成之環形，其尺寸 係作成爲能緊靠在冷媒容器1 1之端面板1 2B上。 -導體接頭- ^ 參照第2圖，本實施例係提供一種由自每相之電纜蕊 線剝出之超導體201之一端及收容並讓超導體201之末端 穿入之連接套筒4所形成之導體接頭。 本發明係在導體接頭之外周上包覆固體絕緣構件2。 具體言之，本實施例係在連接套筒4之外周上包固體絕緣 # 構件2。連接套筒4係爲導電性材料形成之棒狀構件，在 相對之兩端上設有收容超導體20 1之接頭4a及尺寸能容納 固體絕緣構件2設置在其上之中央部。本實施例之連接套 筒係由銅作成。替選地，也可由鋁等作成。另外，連接套 筒4可在，例如，工廠即裝設固體絕緣構件2，及連接套 筒4和超導體201可在出入孔內或在連接結構實際存在之相 似地點，連接在一起。 -固體絕緣構件 - -20- 200529249 本實施例之固體絕緣構件2係爲由環氧樹脂作成之應 力錐（stress cone)。藉應力錐之收縮力，固體絕緣構件2緊 密地結合在連接套筒4之外周。應力錐係爲整件（〇ne-piece) ，其之兩端逐漸尖細（tapered)。爲便於固於後述之金屬凸 緣3,應力錐具有用於藉固定用五金33裝設於凸緣3(固定 凸緣3 1)之周圍環形突部2 1。本實施例之突部2 1係與固體 絕緣構件2 —體成形。 -增強層 - B 導體接頭（亦即，包含電氣絕緣層202之末端、超導體 201之末端、及連接套筒4之末端）具有被第1圖及第2圖 所示之增強層20包覆之外周俾增強絕緣。本實施例之增強 ^ 層20係由捲繞在導體接頭上之牛皮紙所形成。 -金屬凸緣 - 固體絕緣構件2係經金屬凸緣3固定於連接箱1 (冷媒 容器1 1)。本實施例之金屬凸緣3包括收容及使三個固體絕 緣構件2穿過之固定凸緣3 1，及用於夾緊固體絕緣構件2 • 之夾緊用凸緣32。本實施例之凸緣31及32係由強度優良 之不銹鋼（SUS 304)形成。 本實施例之凸緣3 1，如第.3 A圖所示，係形成爲配合 連接箱（冷媒容器）之幾何形狀之碟狀，設有能讓凸緣收容 及通過固體絕緣構件2之孔3 0。本實施例之孔3 0係設置 成三角。另外，因凸緣3 1將冷媒容器分割爲2，右及左之 空間（參照第1圖），故在本實施例所示之凸緣3 1上，如第 3 A圖所示，設有多數流孔（fl〇w holes)31a，俾便於使冷媒 -21- 200529249 在此兩空間之間流通。這能使冷媒容器更順暢地讓液氮或 相似之冷媒在其內流通。凸緣3 2係爲環形構件，其尺寸能 配合凸緣3 1將固體絕緣構件2之突部2 1夾住在其等之間 (參照第1圖及第2圖）。這兩凸緣3 1及3 2將固體絕緣構 件2之突部21夾住，然後用螺栓或相似之固定用構件（fixture me mb er)33、夾緊凸緣31及32俾將固體絕緣構件2固定於 金屬凸緣3。 俟固體絕緣構件2插入並固定於金屬凸緣3後將金屬 φ 凸緣3固定於連接箱1 (冷媒容器1 1)。本發明之凸緣係藉 焊接而固定於連接箱1。藉此，將導體接頭定位在連接箱 "1(冷媒容器1 1)上。具體言之，本發明之固體絕緣構件2係 - 設置於多條之電纜蕊線102上，且這些固體絕緣構件2係 固定於車一之金屬凸緣3，進而使這些導體接頭在位置上 不會相互偏移。另外，由強度佳之金屬形成之凸緣3能阻 止當冷媒冷卻導致電纜蕊線1 02收縮時導體接頭在蕊線 102之方向上大幅移動。另外，藉凸緣3之固定，能決定 φ 超導體在連接箱1內之位置。這能避免裝設電纜時偏離既 定之位置。本發明因此能把持導體接頭於所要之位置（例如 ，設計之位置）。 -處理遮蔽層- 另外’本實施例之從每條超導電纜1 00剝出之電纜蕊 線102’其寺各自之遮蔽層係用遮蔽接頭40連接而短路。 藉此不易在每條蕊線100之外部產生洩漏磁通（leakge flux：) -22- 200529249 - 本實施例之遮蔽接頭40係如第3B圖所示，組合包jji 遮蔽層203之圓筒構件（cylindrical me mb er)41及鏈結這些 圓筒構件41之鏈結構件42。本實施例之遮蔽接頭40係由 銅作成。具體言之，鏈結構件42係爲便於在連接箱1或相 似之有限空間內將圓筒構件41及鏈結構件42連接在〜起 並在進行組裝作業時吸收尺寸上之偏移之可撓性編織材料 。另外’本實施例之遮蔽層203及圓筒構件4 1係藉低熔點 焊料連接。更具體言之，其等係藉具有熔點約爲7 8 °C，且 • 化學成份爲9.3%鋅（Sn)質量、34.5 %鉑（Pb)質量、50 %鉍（Bi) 質量、及6.2%鎘（Cd)之焊料所連接。 本實施例之遮蔽接頭係由正常導電材料作成。替選地 •，其也可由超導電材料作成。例如，圓筒構件，如上述， 可由銅形成，而鏈結構件可由超導電材料作成。更具體言 之’可使用藉管內粉末方法作成之多數圓線將圓筒構件連 接在一起。另外，本實施例之遮蔽接頭係設在連接箱1內 之單一地點。替選地，每條電纜可在單一地點上，設置遮 φ 蔽接頭總計爲兩個地點，或也可省掉。 如果設置遮蔽接頭時則如第4圖所示，良好地設有遮 蔽鏈結300以將一條電纜.之遮蔽層203和其它電纜之遮蔽 層203連接在一起。本實施例之遮蔽鏈結3〇〇係由銅之編 織材料作成，沿著遮蔽層203從一條電纜之遮蔽層2〇3及 固體絕緣構件2延伸到另外一條電纜之遮蔽層203並藉焊 料將遮蔽層203相互連接在一起。本實施例之遮蔽鏈結係 由正常導電材料作成。替選地，也可由超導電材料作成， -23- 200529249 或也可藉摺捲（crimped)而行連接。 旁通流路 - 本實施例之金屬凸緣3 (固定凸緣3 1)上設有讓冷媒流 通之流孔3 1 a。替選地，如第5圖所示，可設置旁通流路5 以聯通在冷媒容器1 1內被凸緣3分割之兩個副空間 (sub spaces)。旁通流路5，例如，係由具有與連接箱1相似 之熱絕緣結構之管（tube)所形成。更具體言之，如第5圖所 示，其包含使用當從橫截面看時係形成馬蹄型並具有由冷 0 媒容器及熱絕緣容器形成之雙重結構之管50。另外，管50 之兩相對端各具有配備凸緣51之開口；冷媒容器11及熱 絕緣容器1 2各具有圓筒構件，各圓筒構件上設有能與管 '50連接之連接管13;連接管13具有配備凸緣14之開口， 凸緣5 1係與凸緣1 4對接。旁通流路5之凸緣5 1與連接箱 1 一起之凸緣14對接並以，例如，夾緊用五金5 2鎖緊。 另外，旁通流路5上最好設置開關閥5 3俾調整冷媒流率。 良好地，冷媒容器1 1具有中間部份係作成能拆裝組態 _ (detachably attachable configuration)，例如，附裝之接頭 、之連接管15俾便於使其配置在熱絕緣容器12上。另外 ，良好地前述中間部份係爲易彎曲之管，俾改善可插入性 (insertability) ° -組裝步驟- 上述之中間連接結構（連接箱）係良好地依下述步驟組 裝（參照第1圖）··將要連接之一對超導電續100各自之末 端連同熱絕緣管剝掉俾露出電纜蕊線1 02，這些蕊線1 02 -24- 200529249 接著依序穿過用於連接熱絕緣管及連接箱1之管接頭（tube c〇nnect)120，熱絕緣容器12之端面板12B、管構件12A和 定位架1 2b、及冷媒容器1 1之端面板1 1 B和管構件1 1 A。 然後連接箱之兩半件朝向每條電纜1 00之根移動。藉此使 每條電纜100露出一端要連接之蕊線102。在此一提者， 如果超導電纜係被放入維持真空結構之連接箱時則電纜之 一端可無需剝掉熱絕緣管。 在這種情況下，固定器1 1 0 a〜1 1 〇 C係配置成使兩條超 φ 導電纜100之各自之電纜蕊線102之間隔朝向要連接之一 端逐漸增大。另外，一條超導電纜（第1圖上之左側電纜） ~ 之蕊線102穿過凸緣31，接著該凸緣31朝該電纜（第1圖 f 上之左側電纜）之根移動。如果有設置遮蔽層時則剝除蕊線 102位在遠離導體接頭處之保護層以露出遮蔽層，然後將 遮蔽接頭40裝設在其上。 使兩條超導電纜1〇〇之每條蕊線1〇2之一端皆露出超 導體201。使其中一條電纜（第1圖上之右側電纜）之超導體 φ 201穿過凸緣32。在連接套筒4之外周上事先裝設固體絕 緣構件2，將事前已移開之凸緣3 1及3 2移近以夾住固體 絕緣構件2之突部2 1，然後用固定用五金33夾緊以將固 體絕緣構件2固定於金屬凸緣3上。凸緣3因此相對於連 接箱1(冷媒容器1 1)而定位，接著藉焊接而固定於連接箱1 ，然後另一條電纜之同相之電纜蕊線102之超導體201穿 過連接套筒4之各個接頭4a，藉摺捲而與另一條同相之電 纜蕊線連接在一起。在進行這樣的作業時須調整超導體20 1 -25- 200529249 之長度以如上述，定位固體絕緣構件2。這種連接作業須 每相進行。這種作業係使用在導體接頭之外周設置固體絕 緣構件2之結構。另外，固定於連接箱1上之金屬凸緣3 能助於定位導體接頭。然後，固體絕緣構件2適宜地被增 強層2 0包覆。如果提供遮蔽接頭4 0時則良好地也提供遮 蔽鏈結（參照第4圖）以將一條電纜蕊線102之遮蔽層和另 一條電纜蕊線1 02之遮蔽層連接在一起。接著，事先朝各 自之電纜根移開之冷媒容器1 1之管構件1 1 A則朝向要連接 φ 之各自電纜末端移動，然後藉焊接連接在一起。因此，導 體接頭係經固體絕緣構件2及金屬凸緣3而固定於冷媒容 —器 11。 將冷媒容器1 1之每個端面板1 1 B皆藉焊接而與容器連 接，接著使含有定位架12b及支撐型架12a之熱絕緣容器 12之管構件12A朝向要連接之末端移動，然後藉焊接而與 對於管構件1 2 A連接。然後，熱絕緣容器1 2之端面板1 2B 藉焊接而與管構件1 2 A連接，另外，將管構件1 2 A之管接 Φ 頭1 20藉焊接而接於其上。如此，實現一體，中間之連接 結構（連接箱）。接著，將冷媒容器1 1及熱絕緣容器1 2兩 者間之空間抽真空，然後將壓縮冷媒送入冷媒容器1 1之內 部後超導電纜線即可使用。 這種在電纜蕊線之縱向上能分開之連接箱便於在出入 孔或相似之有限空間內進行電纜連接作業。 雖然本發明已詳述如上，但請瞭解上述者僅係爲舉例 說明’而非受限制於該專利；本發明之精神及範圍僅受限 -26- 200529249 於申請專利範圍各項所陳述者。 【圖式簡單說明】 第1圖係爲本超導電纜連接結構之組態之示意圖。 第2圖係爲本超導電纜連接結構之導體接頭之結構之 大體示意圖。 第3A圖係爲沿著第1圖之線III A-IIIA之橫截面圖， 其示出固體絕緣構件及金屬凸緣連接在一起，第3B圖係爲 沿著第1圖之線IIIB-IIIB之橫截面圖，其示出短路接通各 φ 條蕊線之遮蔽層之遮蔽接頭之結構。 第4圖係爲包含遮蔽鏈結之本超導電纜連接結構之組 態之大體示意圖。 第5圖係爲包含舉例之旁通流路之本超導電纜連接結 構之旁通流路之結構之示意放大圖。 弟6圖係爲具有集合在一·起之三條蕊線之3 -相超導電 纜之橫截面。 【主要元件符號說明】 1 連接箱 2 固體絕緣構件 3 金屬凸緣 4 連接套筒 4 a 接頭 10 冷媒 11 冷媒容器 1 1 A，11B 管構件 -27- 200529249

12 熱絕緣容器 12A，12B 端面板 12a 支撐型架 12b 裝具 20 增強層 2 1 夾緊突部 3 1 固定凸緣 32 夾緊凸緣 33 固定構件 40 遮蔽接頭 4 1 圓筒構件 42 鏈結構件 100 電續 102 電纜蕊線 1 10a〜110c 固定器 120 管接頭 200 型模 20 1 超導體 202 電氣絕緣層 203 遮蔽層 204 保護層 300 遮蔽鏈結

Claims (1)

1. 200529249 · 十、申請專利範圍： 1 · 一種多相超導電纜連接結構，其特徵爲包括： 一對多相超導電纜（100)，其包含具有超導體（201) 之複數電纜蕊線（1 〇 2 ); 一個連接箱，其係收容用於連接自各條電纜（100)剝 出之電纜蕊線（102)之超導體（201)之複數導體接頭； 固定於每個該導體接頭之外周之固體絕緣構件（2) •，及 p 用於將複數之該固體絕緣構件（2)固定於連接箱（1) 之金屬凸緣（3)。 ' 2 .如申請專利範圍第1項之多相超導電纜連接結構，其中 該連接箱（1)內具有導入之冷媒俾冷卻該電纜蕊線 (102);及 該金屬凸緣（3)上設有讓該冷媒流通之流孔（31a)。 3 .如申請專利範圍第1項之多相超導電纜連接結構，其中 該連接箱（1)係由能在該電纜蕊線（102)之縱向上分離之 φ 物件所形成。 4 .如申請專利範圍第1項之多相超導電纜連接結構，其中 該連接箱（1)係爲圓筒。 5 .如申請專利範圍第1項之多相超導電纜連接結構，其中 另包括環繞在該超導體（20 1)上之遮蔽層（203)，及用於將 自各條電纜（100)剝出之各條蕊線（1〇2)之遮蔽層（203)短 路接通之遮蔽接頭（40)。 6 .如申請專利範圍第5項之多相超導電纜連接結構，其中 -29-

   9. 一種多相超導電纜 多相超導電纜連接 200529249 該遮蔽接頭（40)係由正常導電材料及超導電 之一形成。 7 .如申請專利範圍第5項之多相超導電纜連接翁 另包括用於將自一條電纜（1 〇〇)剝出之各條蕊 遮蔽層（2〇3)和自另一條電纜（100)剝出之各條 之遮蔽層（2〇3)連接在一起之遮蔽鏈結（300)。 8 ·如申請專利範圔第7項之多相超導電纜連接 該遮蔽鏈結（3 〇〇)係由正常導電材料及超導 少之一形成。 線，其包括如申請專利範圍 結構。 ‘料之至少 ί構，其中 線（1 0 2 )之 蕊線（1 〇 2) ί構，其中 材料之至 第1項之

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