專利名稱：超導(dǎo)電纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超導(dǎo)電纜。
背景技術(shù)：
超導(dǎo)電纜作為一種致密并且能夠傳輸大量的電力而損耗低的新型電力電纜越來越得到關(guān)注。超導(dǎo)電纜通常包含圍繞柔性框架(former)依次分層堆積的超導(dǎo)體層、絕緣層和超導(dǎo)屏蔽層。超導(dǎo)體層通過纏繞多條帶狀氧化物超導(dǎo)線構(gòu)造而成。絕緣層通過纏繞絕緣帶構(gòu)造而成。超導(dǎo)屏蔽層通過纏繞多條帶狀氧化物超導(dǎo)線構(gòu)造而成。專利文獻(xiàn)I公開了一種超導(dǎo)電纜，其中超導(dǎo)體層3a、絕緣層 51a和超導(dǎo)屏蔽層7a等圍繞框架Ia依次分層堆積，如圖4所示。例如，使用釔類氧化物超導(dǎo)線材，如Y1Ba2Cu3CVx(O ( X<D作為用于超導(dǎo)體層3a的帶狀氧化物超導(dǎo)線材。絕緣層51a通過纏繞絕緣紙，如合成紙、半合成絕緣紙或牛皮紙構(gòu)造而成。當(dāng)超導(dǎo)電纜通過液氮冷卻時，絕緣層51a將液氮保持在絕緣紙內(nèi)和絕緣紙紙張之間的空隙中(不良空隙)。數(shù)值表達(dá)式I表不由均一的絕緣材料形成的絕緣層51a中的電場分布。絕緣層51a的耐電壓性能需要高于絕緣層51a中的最大電場。根據(jù)以下表達(dá)式1，絕緣層51a中的電場在r=rl時達(dá)到最大。就絕緣設(shè)計而言，超導(dǎo)電纜被設(shè)計為使絕緣層51a中的最大電場低于其耐電壓性能。[數(shù)值表達(dá)式I]
^ V = ~ΓΤ …⑴(V :電壓；r :半徑，Γι :絕緣層的內(nèi)半徑，r2 :絕緣層的外半徑)另一方面,專利文獻(xiàn)2公開了一種稱作分級(grading)的絕緣層構(gòu)造。不同于由均一的絕緣材料形成的專利文獻(xiàn)I中所述絕緣層，分級的絕緣層具有兩個層。在這兩個絕緣層中，內(nèi)絕緣層的介電常數(shù)ε i高，而外絕緣層的介電常數(shù)ε2低。通過使內(nèi)絕緣層的介電常數(shù)ε i高而外絕緣層的介電常數(shù)ε 2低，考慮到直流電特性而可實(shí)現(xiàn)高耐電壓性能。數(shù)值表達(dá)式2表示內(nèi)絕緣層與外絕緣層之間的邊界電壓Va。施加于內(nèi)絕緣層的電壓AV為(V-Va)。電壓Λ V很小，因?yàn)閮?nèi)絕緣層的介電常數(shù)ε !被設(shè)置得高而外絕緣層的介電常數(shù)ε 2被設(shè)置得低(ε P ε 2)。結(jié)果，分級具有減弱(降低)內(nèi)電場的作用。因此，可使直接作用于導(dǎo)體上的最大電場降低，從而實(shí)現(xiàn)高耐電壓性倉泛。[數(shù)值表達(dá)式2]
權(quán)利要求
1.一種超導(dǎo)電纜，所述超導(dǎo)電纜包括 圍繞導(dǎo)體的外周形成的絕緣層，其中 所述絕緣層具有由內(nèi)層至外層分別為第一絕緣層、第二絕緣層和第三絕緣層的至少三個層，并且所述絕緣層浸潰有液氮， 所述第一絕緣層的介電常數(shù)ε I與介電損耗正切值tan δ I的乘積和所述第二絕緣層的介電常數(shù)ε 2與介電損耗正切值tan δ 2的乘積滿足ε I X tan δ 1> ε 2 X tan δ 2的關(guān)系，并且 所述第二絕緣層的介電常數(shù)ε 2與介電損耗正切值tan δ 2的乘積和所述第三絕緣層的介電常數(shù)ε 3與介電損耗正切值tan δ 3的乘積滿足ε 2 X tan δ 2〈 ε 3 X tan δ 3的關(guān)系。
2.如權(quán)利要求I所述的超導(dǎo)電纜，其中所述第二絕緣層的介電常數(shù)ε2與介電損耗正切值tan δ 2的乘積等于或小于O. 04%。
3.如權(quán)利要求I所述的超導(dǎo)電纜，其中 所述第一絕緣層的介電常數(shù)ε I與介電損耗正切值tan δ I的乘積等于或大于O. 1%， 所述第二絕緣層的介電常數(shù)ε 2與介電損耗正切值tan δ 2的乘積等于或小于O. 04%,并且 所述第三絕緣層的介電常數(shù)ε 3與介電損耗正切值tan δ 3的乘積大于O. 04%且等于或小于O. 3%ο
4.如權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的超導(dǎo)電纜，其中 所述第一絕緣層通過纏繞多張牛皮紙或者多層牛皮紙和塑料膜的復(fù)合帶材而構(gòu)造成， 所述第二絕緣層通過纏繞多層由塑料纖維制造的無紡布所形成的帶材而構(gòu)造成，并且 所述第三絕緣層通過纏繞多張牛皮紙或者多層牛皮紙和塑料膜的復(fù)合帶材而構(gòu)造成。
5.如權(quán)利要求4所述的超導(dǎo)電纜，其中 所述第三絕緣層為牛皮紙和塑料膜的復(fù)合帶材，并且圍繞所述第三絕緣層的外周進(jìn)一步纏繞多張牛皮紙。
6.如權(quán)利要求4或5所述的超導(dǎo)電纜，其中構(gòu)成所述第二絕緣層的由塑料纖維制造的所述無紡布為非極性塑料。
7.如權(quán)利要求4 6中任一項(xiàng)所述的超導(dǎo)電纜，其中構(gòu)成所述第二絕緣層的由塑料纖維制造的所述無紡布被砑光以進(jìn)行致密化。
8.如權(quán)利要求I 7中任一項(xiàng)所述的超導(dǎo)電纜，其中 所述第一絕緣層的厚度等于或小于整個絕緣層厚度的1/4， 所述第二絕緣層的厚度為整個絕緣層厚度的1/10 1/3， 所述第三絕緣層具有通過從整個絕緣層厚度中減去所述第一絕緣層厚度和所述第二絕緣層厚度而獲得的厚度。
9.如權(quán)利要求I 7中任一項(xiàng)所述的超導(dǎo)電纜，其中 所述第二絕緣層的厚度等于或小于5_。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有低材料成本和良好的耐電壓性能的超導(dǎo)電纜，所述電纜能夠抑制介電損耗。具體公開了具有位于導(dǎo)體外周上的絕緣層(5)的直流超導(dǎo)電纜(10)，并且所述電纜的特征在于絕緣層(5)由內(nèi)層至外層依次由第一絕緣層(5a)、第二絕緣層(5b)和第三絕緣層(5c)形成；絕緣層(5)浸漬有液氮；第一絕緣層(5a)的介電常數(shù)ε1與介電損耗正切值tanδ1的乘積和第二絕緣層(5b)的介電常數(shù)ε2與介電損耗正切值tanδ2的乘積滿足ε1×tanδ1>ε2×tanδ2的關(guān)系；并且第二絕緣層(5b)的介電常數(shù)ε2與介電損耗正切值tanδ2的乘積和第三絕緣層(5c)的介電常數(shù)ε3與介電損耗正切值tanδ3的乘積滿足ε2×tanδ2<ε3×tanδ3的關(guān)系。
文檔編號C01G29/00GK102859613SQ20118001955
公開日2013年1月2日 申請日期2011年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月10日
發(fā)明者向山晉一, 八木正史, 米村德偉, 野村朋哉 申請人:古河電氣工業(yè)株式會社, 公益財團(tuán)法人國際超電導(dǎo)產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究中心