專利名稱：超導(dǎo)電纜以及使用該超導(dǎo)電纜的超導(dǎo)線路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超導(dǎo)電纜以及包含這種超導(dǎo)電纜的超導(dǎo)線路。更特別地，本發(fā)明涉及一種超導(dǎo)電纜，其中能減少由故障，例如短路故障所引起的損壞，也涉及一種使用該類型超導(dǎo)電纜的超導(dǎo)線路。
背景技術(shù)：
熟知的超導(dǎo)電纜具有，例如由bi基高臨界溫度(Tc)超導(dǎo)帶形成的超導(dǎo)電纜導(dǎo)體(例如參見，日本未審專利申請No.2001-325836)。圖3是說明包含多個電纜芯102的三芯三相超導(dǎo)電纜的橫截面圖。在該超導(dǎo)電纜100中，三個纜芯102被絞合并容放于熱絕緣管101中。
熱絕緣管101為雙管結(jié)構(gòu)以使熱絕緣材料(未示出)被設(shè)置在外管101a和內(nèi)管101b之間的空隙內(nèi)，其中所述空隙保持在真空狀態(tài)。每個纜芯102從中心依次包括定徑管(former)200，超導(dǎo)導(dǎo)體層201，(例如，由超導(dǎo)線材制成，在下文稱作“超導(dǎo)導(dǎo)體層”)，電絕緣層202，屏蔽層203，以及保護(hù)層204。所述超導(dǎo)導(dǎo)體層201和屏蔽層203都是超導(dǎo)層，它們分別是圍繞定徑管200和電絕緣層202以多層方式螺旋纏繞超導(dǎo)線材而形成。通常，在內(nèi)管101b和每個纜芯102之間的空隙103用作冷卻劑通道。在熱絕緣管101的外圍設(shè)置由聚氯乙烯制成的防腐層104。
當(dāng)上述多相超導(dǎo)電纜被相互連接或這樣的一個電纜被連接到一普通傳導(dǎo)電纜時，或在形成終端結(jié)構(gòu)時，根據(jù)每個電纜相位，也就是通過分離所述纜芯來完成這樣的工作。在此情況中，所述纜芯在分離器(splitter)中被分離，其中所述分離器通過冷卻劑被保持在低溫，并且所述纜芯被固定在分離器中使得它們相互分開。
當(dāng)普通傳導(dǎo)電纜中出現(xiàn)短路故障時，導(dǎo)線中流有大的電流。例如，在66kV傳統(tǒng)傳導(dǎo)電纜中，大約有31.5kA的短路電流流經(jīng)導(dǎo)體。如同在普通傳導(dǎo)電纜中一樣，在發(fā)生短路故障的情況時，大的短路電流流入超導(dǎo)導(dǎo)體層。
在常規(guī)的運(yùn)作中，因為超導(dǎo)電纜中流過的電流是幾千安培，所以超導(dǎo)層的直流電流(DC)的臨界電流值IC相對于交流電(AC)的額定電流IO而例如設(shè)置為IC≥2×IO.]]>可是，因為形成超導(dǎo)層的超導(dǎo)導(dǎo)體通常是昂貴的，鑒于成本效率很難增加關(guān)于臨界電流值IC的余量。當(dāng)發(fā)生短路故障而引起短路電流流經(jīng)在臨界電流值IC方面具有相對小余量的超導(dǎo)導(dǎo)體層時，因超過臨界電流值IC而不能維持所述的超導(dǎo)狀態(tài)，使得超導(dǎo)層從超導(dǎo)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槠胀▊鲗?dǎo)狀態(tài)。也就是，產(chǎn)生俗稱的“淬火”，引起超導(dǎo)層發(fā)熱，并且超導(dǎo)電纜由于溫度的增加可能被損壞。
在諸如圖3中所示的多相超導(dǎo)電纜中，當(dāng)容放于分離器中的纜芯發(fā)熱時，升高的溫度蒸發(fā)了纜芯附近的冷卻劑，如液氮，可能導(dǎo)致分離器中壓力的過度增長，從而損壞電纜。
這種損壞可在超導(dǎo)電纜的任何部分發(fā)生，因此很難確定損壞的部分。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個主要目的是提供一種超導(dǎo)電纜，在短路故障的情況下能阻止所述超導(dǎo)電纜嚴(yán)重?fù)p壞。
本發(fā)明的另一目的是提供使用上述類型的超導(dǎo)電纜的超導(dǎo)線路，其中能夠很快地確定損壞的部分并且在短路故障的情況下可獲得極好的修復(fù)工作能力。
在本發(fā)明中，能夠通過區(qū)分超導(dǎo)層的臨界電流實現(xiàn)上述目的。
更特別地，本發(fā)明提供一種包括超導(dǎo)層的超導(dǎo)電纜，其擁有臨界電流不同的幾個部分。
在DC臨界電流值方面具有相對小余量的超導(dǎo)電纜中，在發(fā)生短路故障的情況下，超導(dǎo)層由于淬火而產(chǎn)生熱量，所述電纜可能由于溫度的增加而被損壞。因此在本發(fā)明中，故意提供一個在發(fā)生故障而流有大電流的情況時被損壞的部分并防止其他部分的損壞，進(jìn)而降低了全部超導(dǎo)電纜被損壞的可能性。所述被損壞部分通過區(qū)分超導(dǎo)層的臨界電流而被設(shè)定。
更特別地，在超導(dǎo)層中，可提供一個比其他部分具有較小臨界電流的電流限定部分。也就是，在本發(fā)明中，所述電流限定部分被設(shè)定成滿足Ic>Ica≥2×Io]]>表示的條件，其中Io表示AC額定電流，Ica表示為超導(dǎo)層所設(shè)置的電流限定部分的臨界電流，以及Ic代表其他部分的臨界電流。如果提供多個具有小臨界電流值的部分，在發(fā)生故障的情況下將使得這些部分損壞，減少了被保護(hù)而免于損壞的部分。因此，通過僅提供一個或幾個電流限定部分，能減少對整個超導(dǎo)電纜的損壞并獲得極好的修復(fù)工作能力。
為超導(dǎo)導(dǎo)體層或屏蔽層中至少一個設(shè)置具有小臨界電流或電流限定部分。也就是，可以僅為超導(dǎo)導(dǎo)體層或屏蔽層，或它們二者設(shè)置上述部分。
以上所構(gòu)造的本發(fā)明的超導(dǎo)電纜能適用于超導(dǎo)線路中。特別地，如果本發(fā)明的超導(dǎo)電纜是由多個纜芯構(gòu)成的多相超導(dǎo)電纜，每個纜芯均包含一個超導(dǎo)層，那么可以適當(dāng)?shù)匦纬梢韵鲁瑢?dǎo)線路。本發(fā)明的線路包括上述本發(fā)明的超導(dǎo)電纜，以及容納纜芯分離部分(在下文，這種部分稱作“纜芯分離部分”)的分離器。臨界電流值不同的所述部分容納于分離器中。
如上所述，在使用已知超導(dǎo)電纜的線路中，線路的任何部分在短路故障情況中都可能被損壞，因此很難確定損壞的部分?？墒牵诒景l(fā)明的超導(dǎo)電纜中，于特定位置提供了在發(fā)生故障的情況下故意損壞的部分，并更特別地該部分容納于分離器中，以簡化損壞部分的檢測。通常，超導(dǎo)電纜被鋪設(shè)在地下管線中。因此，當(dāng)本發(fā)明的超導(dǎo)電纜被設(shè)置在線路的一個不確定位置時，將要損壞的部分可能位于地下管線中。通常在所述管線中，很難并且?guī)缀醪豢赡芡瓿尚迯?fù)工作?？墒侨绻诜蛛x器中，就能完成各種工作；為了檢查或替換電纜來核查分離器的內(nèi)部是可行的。相應(yīng)地，能很容易的完成損壞部分的修復(fù)。
所述分離器用于在其中容納多相超導(dǎo)電纜的分離的纜芯。有很多類型的分離器，例如，像設(shè)置在線路端部的終端接線箱，以及設(shè)置在線路中間連接處并用于連接電纜的中間接線箱。所述分離器填充以冷卻劑使得纜芯的纜芯分離部分可被冷卻以維持它們的超導(dǎo)狀態(tài)。相應(yīng)地，分離器優(yōu)選地具有熱絕緣結(jié)構(gòu)。在短路故障的情況下，在分離器中的纜芯部分處產(chǎn)生熱量，在該處的臨界電流值小。進(jìn)而使圍繞被加熱部分的冷卻劑蒸發(fā)，而過度地增加分離器中的壓力，導(dǎo)致纜芯的損壞。因此，為了阻止由冷卻劑蒸發(fā)所引起的壓力增長，優(yōu)選地在分離器中設(shè)置調(diào)節(jié)閥。
具有小臨界電流值的部分可以被設(shè)置在分離器中纜芯的任何部分。優(yōu)選地，其被設(shè)置在遠(yuǎn)離集合纜芯的纜芯分離部分的位置以獲得更高的修復(fù)工作能力，所述位置也就是，分離的纜芯之間距離較大的位置例如，在終端接線箱情況下為所述纜芯分開的端部一側(cè)，以及在中間接線箱情況下為中間部分處。
固定夾具可以用于將纜芯固定在分離器中。固定夾具可以在所述纜芯相互分離狀態(tài)下固定每個纜芯，以及優(yōu)選地，固定夾具根據(jù)纜芯的膨脹和收縮而在分離器中是可以移動的。
在本發(fā)明的超導(dǎo)電纜中，通過故意提供一個臨界電流值不同的部分，由于短路故障產(chǎn)生的損壞可能僅出現(xiàn)在所述部分，并且能抑制所述損壞出現(xiàn)在整個超導(dǎo)電纜中。因此，能減少電纜全部損壞的可能性。此外，在發(fā)生短路故障的情況下，能很容易地確定損壞的部分。在使用本發(fā)明超導(dǎo)電纜的超導(dǎo)線路中，所述要損壞的部分置于分離器中，并因此能很容易地確定損壞的部分，提供極好的修復(fù)工作能力。
在本發(fā)明中，通過提供用于調(diào)節(jié)分離器中壓力的調(diào)節(jié)閥，能夠有效地阻止由于短路電流產(chǎn)生的熱量引起冷卻劑蒸發(fā)所導(dǎo)致分離器內(nèi)部壓力的增加，并相應(yīng)地，能降低或消除由壓力增加引起的纜芯損壞。


圖1為說明了具有本發(fā)明超導(dǎo)電纜的線路終端部分的示意圖；纜芯的電流限定部分位于終端接線箱中；圖2為說明了具有本發(fā)明超導(dǎo)電纜的線路中間接合處的示意圖；纜芯的電流限定部分位于中間接線箱中；圖3為說明了三芯三相超導(dǎo)電纜的橫截面圖。
具體實施例方式
下面詳細(xì)描述本發(fā)明。本發(fā)明的超導(dǎo)電纜具有包括由超導(dǎo)線材制成的超導(dǎo)導(dǎo)體層以及屏蔽層的纜芯。所述電纜可以是包括一個纜芯的單相超導(dǎo)電纜或包括多個纜芯的多相超導(dǎo)電纜。在后者的情況中，三芯三相超導(dǎo)電纜可通過在熱絕緣管中安置絞合的三個纜芯予以實現(xiàn)。所述屏蔽層圍繞覆蓋超導(dǎo)導(dǎo)體層外圍的電絕緣層設(shè)置，并且由流入超導(dǎo)導(dǎo)體層的電流感應(yīng)電流在屏蔽層中流動，進(jìn)而產(chǎn)生具有取消超導(dǎo)導(dǎo)體層中所產(chǎn)生的磁場功能的磁場。
在本發(fā)明的超導(dǎo)電纜中，上述超導(dǎo)層包含具有不同臨界電流值的部分。例如，設(shè)置具有大臨界電流值的部分和具有小臨界電流值的部分使得在發(fā)生故障的情況下，用后者受損壞來保護(hù)前者。在發(fā)生短路故障的情況下，當(dāng)流有大電流時，所述電流在具有小臨界電流值的部分比具有大臨界電流值的部分較早地超過臨界電流限制，并且所述具有小臨界電流值的部分產(chǎn)生大的阻抗并產(chǎn)生熱量使得具有小臨界電流值的部分被損壞。也就是，具有小臨界電流值的部分比具有大臨界電流值的部分要更早淬火，從而減少或消除具有大臨界電流值的部分的損壞。
在超導(dǎo)層中，所述臨界電流值可通過改變形成超導(dǎo)層的超導(dǎo)電纜導(dǎo)體的各種因素予以變化，更特別地，通過改變(1)超導(dǎo)電纜導(dǎo)體中所使用的超導(dǎo)線材量，(2)構(gòu)成超導(dǎo)線材的相應(yīng)材料量，以及(3)超導(dǎo)線中所使用材料的種類等予以變化。
在上述實施例(1)中，具有小臨界電流值的部分所使用的超導(dǎo)線材的數(shù)量，對比于具有小臨界電流值的部分所使用的超導(dǎo)線材可以被減少。也就是，減少纏繞在定徑管和電絕緣層上的超導(dǎo)線的數(shù)量。由于這種構(gòu)造，形成具有小臨界電流值部分的超導(dǎo)線材與形成具有大臨界電流值部分的超導(dǎo)線材的一部分相連接。在此情況中，各超導(dǎo)線材的接合可優(yōu)選地通過產(chǎn)生小接頭阻抗的方法實現(xiàn)，例如，通過使用焊錫或銅壓縮片的方法予以完成。使用Bi基，例如，Bi 2223-相氧化物超導(dǎo)體的超導(dǎo)帶可以被用作超導(dǎo)線材?？梢酝ㄟ^，例如管內(nèi)填充粉末(power-in-tube)的方法形成所述超導(dǎo)帶。更特別地，超導(dǎo)相例如，Bi2223相的材料粉末被注入到例如由銀制成的金屬管中，并且包含所述粉末的金屬管被拉進(jìn)包材(clad wire)中。如此制得的包材被捆扎并插入到例如由銀制成的金屬管中，包含包線的金屬管被拉成多絲線材(multifilament wire)。隨后，多絲線材被碾壓以及熱處理以形成超導(dǎo)帶。
在上述實施例(2)中，如實施例(1)中所述，使用通過管內(nèi)填充粉末的方法形成的超導(dǎo)線。在此情況中，為了形成用于具有小臨界電流值部分的超導(dǎo)線材，超導(dǎo)體的量被設(shè)置得比用于具有大臨界電流值部分的要小，相反地，增加形成超導(dǎo)線材的銀或銀合金。也就是，具有小臨界電流值部分和具有大臨界電流值部分所用超導(dǎo)線材的數(shù)量相同，而用于形成超導(dǎo)線材的超導(dǎo)體數(shù)量對于兩部分是不同的。
在上述實施例(3)中，通過管內(nèi)填充粉末方法形成的Bi基氧化物超導(dǎo)體可用于具有大臨界電流值的部分，而所謂的“散超導(dǎo)體(bulksuperconductor)”，也就是，在沒有金屬基質(zhì)(matrix)例如銀的情況下由超導(dǎo)相制成的超導(dǎo)體，可以用于具有小臨界電流值的部分。散超導(dǎo)體的超導(dǎo)相特別地包括上述Bi基氧化物超導(dǎo)相，和具有組合式Re-Ba-Cu-O(表示鑭系元素，如Y，Sm，Nd或Pr)稀土基的超導(dǎo)相。稀土基超導(dǎo)相的特殊合成物可以是YBa2Cu3Ox，Y2BaCuOx，NdBa2Cu3Ox，Nd4Ba2Cu2Ox，SmBa2Cu3Ox，Sm2BaCuOx，PrBa2Cu3Ox，Pr2BaCuOx，或HoBa2Cu3Ox。因為散超導(dǎo)體僅由氧化相形成而沒有使用金屬，如銀，所以在發(fā)生故障的情況下很容易產(chǎn)生大的阻抗。如果散超導(dǎo)體能被形成以適合的構(gòu)型，例如帶形，則可以被容易地控制。
在發(fā)生故障的情況下，產(chǎn)生大阻抗的另一種超導(dǎo)材料可以是這樣一種超導(dǎo)體，它通過于金屬底板上形成上述Re超導(dǎo)層而制得。例如，不銹鋼，能用作金屬底板。Re超導(dǎo)層的薄膜形成可通過已知的方法予以完成，如化學(xué)汽相沉積(CVD)或物理汽相沉積(PVD)。例如在金屬底板和Re超導(dǎo)層之間可用氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯(yttria-stabilized zirconia)(YSZ)形成中間層。如果底板形成以適合的形狀，例如帶形，也能較容易地控制該超導(dǎo)層。
在本發(fā)明的超導(dǎo)電纜中，在電纜制作過程中形成超導(dǎo)層時可以部分地提供具有小臨界電流值的部分。另外，具有大臨界電流值超導(dǎo)層的電纜和具有小臨界電流值超導(dǎo)層的電纜可以相互連接。也就是，在形成超導(dǎo)電纜的第一方法中，超導(dǎo)電纜的定徑管和電絕緣層是連續(xù)的沒有斷開地形成。在第二方法中，超導(dǎo)電纜的定徑管和電絕緣層是不連續(xù)的并且通過連接部分相互連接。
下面參照附圖通過優(yōu)選實施例的說明將更詳細(xì)地描述本發(fā)明。在附圖中，相同的元件標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記并不再重復(fù)它們的說明。附圖中的大小比例與那些實施例中給定的大小比例不必相等。
實施例1圖1為說明了具有本發(fā)明超導(dǎo)電纜的線路的終端部分的示意圖；它們的電流限定部分11位于終端接線箱2中。下面給出的對實施例1和實施例2的描述是關(guān)于如圖1和2中所示在通過絞合三個纜芯10形成三芯電纜1的情況下予以給出。
超導(dǎo)電纜1的基本構(gòu)型和圖3中所示超導(dǎo)電纜的基本構(gòu)型相類似。更特別地，超導(dǎo)電纜1由這樣的三個纜芯10相互絞合并置于熱絕緣管101予以形成，所述每個纜芯從中心開始依次包括，定徑管200，超導(dǎo)導(dǎo)體層20，電絕緣層202，屏蔽層21以及保護(hù)層204。定徑管200通過絞合許多覆蓋有絕緣材料的銅線予以形成。通過在超導(dǎo)導(dǎo)體層20的外圍纏繞半合成絕緣紙(由Sumitomo電子工業(yè)有限公司生產(chǎn)的PPLP(注冊商標(biāo)))形成電絕緣層202。通過在屏蔽層21的外圍纏繞牛皮紙形成所述保護(hù)層204。SUS波紋管被用作熱絕緣管101，以及在外管101a和內(nèi)管101b之間以多層形式設(shè)置熱絕緣材料來形成保持在真空狀態(tài)下的多層真空熱絕緣結(jié)構(gòu)。由聚氯乙烯制得的防腐層104被設(shè)置在熱絕緣管101的外圍。
本發(fā)明的特征是具有不同臨界電流值的部分被設(shè)置在形成本發(fā)明超導(dǎo)電纜1的每個纜芯10的超導(dǎo)層中。本發(fā)明的另一個特征是在使用本發(fā)明超導(dǎo)電纜1的超導(dǎo)線路中，具有不同臨界電流值的部分被置于設(shè)置在線路終端部分的終端接線箱2中。下面主要關(guān)于這些特性描述第一實施例。
具有不同臨界電流值的部分被設(shè)置在超導(dǎo)導(dǎo)體層20和屏蔽層21中。在這些超導(dǎo)層中，提供了電流限定部分11，該部分比其他部分(下文稱作“常規(guī)部分”)具有更小的臨界電流值。形成超導(dǎo)導(dǎo)體層20和屏蔽層21使得電流限定部分11的臨界電流值變?yōu)?，例?.9×IC，其中IC表示常規(guī)部分的臨界電流值。
通過螺旋纏繞多層Bi2223超導(dǎo)帶形成上述超導(dǎo)層，所述超導(dǎo)帶通過加工由管內(nèi)填充粉末方法制造的銀-錳鎧裝的超導(dǎo)線材而形成。在此情況中，用于電流限定部分11的超導(dǎo)帶被如此制作，使得相比于常規(guī)部分中所使用的包線材，其包線的數(shù)量減少，進(jìn)而以減少了超導(dǎo)體的量。用于電流限定部分11的超導(dǎo)帶以及用于常規(guī)部分的超導(dǎo)帶通過焊接予以連接。
為了容易控制根據(jù)本發(fā)明的具有電流限定部分11的超導(dǎo)電纜1的每個絞合纜芯10，纜芯10分離使得它們相互分開。在終端接線箱2中，纜芯10以纜芯之間的分開距離從纜芯分離部分起逐漸增加的方式被容納。相應(yīng)地，超導(dǎo)電纜1在以下狀態(tài)下容納于終端接線箱2中，其中三個纜芯10的絞合部分被插入到終端接線箱的一個表面上(圖1中的右表面)，而纜芯10的每個分離部分從終端接線箱的相對表面(圖1中的左表面)突出。冷卻劑，例如液氮，充滿終端接線箱2以冷卻纜芯10。相應(yīng)地，所述終端接線箱2形成為具有熱絕緣層2a的絕緣結(jié)構(gòu)。在此實施例中，終端接線箱2形成圓柱形。
容納于終端接線箱2中的纜芯10的間距隨著遠(yuǎn)離終端接線箱2的一個表面(在超導(dǎo)電纜的纜芯分離部分的一側(cè))而伸向另一表面(在纜芯10的分離部分端部的一側(cè))逐漸增加，同時纜芯10之間的距離從這些表面中間位置起保持恒定。在此實施例中，通過用于固定纜芯10的纜芯分離部分的第一固定夾具51，用于固定分開纜芯10的中間部分的第二固定夾具51，以及通過第一固定夾具50和第二固定夾具51之間用于固定纜芯10中間部分的三個中間固定夾具52來固定所述纜芯10。
第一固定夾具50在中心處具有一個環(huán)形部分，三個中間固定夾具52被固定在環(huán)形部分的外圍。第一固定夾具50設(shè)置在三個纜芯之間使得環(huán)形部分的中間部分基本位于由三個纜芯10所圍繞空間的中央。由于這種布置，纜芯能以它們之間一定距離而相互分離被固定。
第二固定夾具51的基本構(gòu)型與第一固定夾具50基本相似，并使得第二固定夾具51環(huán)形部分的直徑比第一固定夾具的要大。在此實施例中，提供了基本上與終端接線箱2的內(nèi)部點(diǎn)接觸的滑動部分51a，使得第二固定夾具51根據(jù)纜芯10的膨脹和收縮在終端接線箱2中可移動?；瑒硬糠?1a被固定在環(huán)形部分的外圍內(nèi)、中間固定夾具52沒有被固定的位置處。
中間固定夾具52通過結(jié)合半圓形元件，例如槽形元件而形成為圓柱形。在此實施例中，一對槽形元件覆蓋纜芯10的外圍使得它們通過使用夾緊裝置，例如帶子(未示出)束縛槽形元件的外圍而得以固定在纜芯的相應(yīng)外圍，從而固定纜芯10。為了在中間固定夾具52中便于冷卻劑和纜芯10之間接觸，可在中間固定夾具52中設(shè)置貫通孔。
在此實施例中，電流限定部分11被設(shè)置在終端接線箱2中纜芯10的分離部分(圖1的左側(cè))處。
在此實施例中，如圖1所示，熱絕緣管60設(shè)置在從終端接線箱2伸出的每個纜芯10的外圍，與終端接線箱2一樣，在熱絕緣管60中充入冷卻劑。于是，從終端接線箱2伸出的纜芯10也能維持超導(dǎo)狀態(tài)?？蛇B接其他纜芯或連接裝置的終端部分61可以設(shè)置在纜芯10的分離部分的端部。
在上面設(shè)定的本發(fā)明超導(dǎo)電纜1中，在發(fā)生短路故障，過量電流流入超導(dǎo)層時，因為電流限定部分11的臨界電流值比常規(guī)部分的要小，所述過量電流首先超出電流限定部分11中的臨界電流值，并隨后產(chǎn)生大的阻抗以主要加熱電流限定部分11。結(jié)果，電流限定部分11被損壞；可是，能降低或消除常規(guī)部分的損壞。如上所述，故意提供了短路情況下將被損壞的部分，進(jìn)而有效地阻止其他部分的損壞。從而，根據(jù)使用本發(fā)明這樣的超導(dǎo)電纜的超導(dǎo)線路，能減少全部超導(dǎo)電纜線的損壞。
在此實施例中，因為電流限定部分11被容納于終端接線箱2中，能很容易地檢查出短路故障情況下的損壞部分，并進(jìn)而獲得極好的修復(fù)工作能力。也在此實施例中，電流限定部分11容納于終端接線箱2中纜芯10的分離部分處，在此纜芯10被充分地相互分離，進(jìn)而能很容易地修復(fù)損壞的部分。
實施例2圖2為說明了具有本發(fā)明超導(dǎo)電纜1的線路中間接合的示意圖；限定部分12被置于中間接線箱3內(nèi)。第二實施例的超導(dǎo)電纜1的基本構(gòu)型與圖1中所示第一實施例的相似，其中為每個纜芯10的超導(dǎo)層設(shè)置臨界電流值比其他部分(常規(guī)部分)小的電流限定部分12?？墒牵鲭娏飨薅ú糠?2的構(gòu)造與第一實施例中的電流限定部分11不同，并且所述電流限定部分12容納于中間接線箱3中。在下文，主要關(guān)于這些不同說明第二在此實施例中，在所述三個纜芯10的兩個纜芯中，通過使用于超導(dǎo)層的超導(dǎo)線材的數(shù)量與常規(guī)部分中的有所不同來形成電流限定部分12，并在纜芯10所余下的一個纜芯中，通過使超導(dǎo)層的超導(dǎo)材料與常規(guī)部分中的不同來形成所述電流限定部分12。
在此實施例中，通過螺旋纏繞多層Bi2223超導(dǎo)帶形成纜芯10的超導(dǎo)層(即，超導(dǎo)導(dǎo)體層20和屏蔽層21)，其中所述超導(dǎo)帶通過加工由管內(nèi)填充粉末方法制造的銀-錳鎧裝的超導(dǎo)線材而形成。至于三個纜芯10中的兩個纜芯10(圖2中最上邊的纜芯和最下邊的纜芯)，它們的電流限定部分12通過與常規(guī)部分相比減少所使用的構(gòu)成超導(dǎo)導(dǎo)體層20和屏蔽層21的超導(dǎo)帶的數(shù)量來形成，使得電流限定部分12的臨界電流值變?yōu)?.9Ic，其中Ic表示常規(guī)部分的臨界電流值。用于電流限定部分12的超導(dǎo)帶和用于常規(guī)部分的超導(dǎo)帶通過焊接彼此連接到一起。
纜芯10通過使用接合附件62相互連接。在使用接合附件62的連接纜芯中，被示為從圖2中頂部起的第二纜芯的纜芯10的連接通過在纜芯10之間提供超導(dǎo)部分、使得該超導(dǎo)部分與超導(dǎo)導(dǎo)體層20和屏蔽層21相接觸來實現(xiàn)。例如，該超導(dǎo)部分由Bi2223氧化超導(dǎo)相支撐的超導(dǎo)體在沒有金屬基質(zhì)情況下形成，使得其臨界電流值變?yōu)?.9Ic，其中Ic表示常規(guī)部分的臨界電流值。
在此實施例中，電流限定部分12基本被置于中間接線箱3的中心，即它們位于遠(yuǎn)離接線箱兩側(cè)的位置(也就是位于遠(yuǎn)離纜芯10集合部分的位置處)，在該位置纜芯10被充分地相互分離。
在本發(fā)明的具有上述電流限定部分12的超導(dǎo)電纜1中，通過分解絞合的纜芯10使得纜芯以分離距離逐漸增加的方式被彼此隔開從而促進(jìn)纜芯10的連接。分開纜芯10的連接部分容納于中間接線箱3中。于是，超導(dǎo)電纜1中的三根纜芯10被絞合的部分分別插入到中間接線葙3的一個側(cè)面(圖2中右側(cè)面)上和相對面(圖2中左側(cè)面)上。與終端接線箱2的情況一樣，如液氮的冷卻劑填充到中間接線箱3中以冷卻纜芯10。于是，中間接線箱3具有設(shè)置了熱絕緣層3a的絕緣結(jié)構(gòu)。在此實施例中，中間接線箱3形成為圓柱形。
在本實施例中，中間接線箱3具有一調(diào)節(jié)閥4，在由于短路故障在電流限定部分12中流動的電流產(chǎn)生熱量而蒸發(fā)在電流限定部分12周圍的冷卻劑時，所述調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)中間接線箱3內(nèi)的壓力。盡管在本實施例中僅設(shè)置一個調(diào)節(jié)閥4，但可以設(shè)置多于一個調(diào)節(jié)閥4。
權(quán)利要求
1.一種包括超導(dǎo)層的超導(dǎo)電纜，其中所述超導(dǎo)層具有一個臨界電流值不同于其他部分的臨界電流值的部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)電纜，其中，所述超導(dǎo)層具有一臨界電流值比其他部分的小的電流限定部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)電纜，其中，所述超導(dǎo)層至少是超導(dǎo)導(dǎo)體層和設(shè)置在超導(dǎo)導(dǎo)體層外圍的屏蔽層中的至少一個。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超導(dǎo)電纜，其中，所述超導(dǎo)層至少是超導(dǎo)導(dǎo)體層和設(shè)置在超導(dǎo)導(dǎo)體層外圍的屏蔽層中的至少一個。
5.一種超導(dǎo)線路，包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)電纜，該超導(dǎo)電纜具有多個包括超導(dǎo)層的纜芯；和分離器，其容納所述多個纜芯的分離部分以使得分離的纜芯彼此被充分地隔開，其中，臨界電流值不同于常規(guī)部分(即纜芯的其他部分)的部分被容納在分離器中。
6.一種超導(dǎo)線路，包括根據(jù)權(quán)利要求2所述的超導(dǎo)電纜，該超導(dǎo)電纜具有多個包括超導(dǎo)層的纜芯；和分離器，其容納所述多個纜芯的分離部分以使得分離的纜芯彼此被充分地隔開，其中，臨界電流值不同于常規(guī)部分(即纜芯的其他部分)的部分被容納在分離器中。
7.一種超導(dǎo)線路，包括根據(jù)權(quán)利要求3所述的超導(dǎo)電纜，該超導(dǎo)電纜具有多個包括超導(dǎo)層的纜芯；和分離器，其容納所述多個纜芯的分離部分以使得分離的纜芯彼此被充分地隔開，其中，臨界電流值不同于常規(guī)部分(即纜芯的其他部分)的部分被容納在分離器中。
8.一種超導(dǎo)線路，包括根據(jù)權(quán)利要求4所述的超導(dǎo)電纜，該超導(dǎo)電纜具有多個包括超導(dǎo)層的纜芯；和分離器，其容納所述多個纜芯的分離部分以使得分離的纜芯彼此被充分地隔開，其中，臨界電流值不同于常規(guī)部分(即纜芯的其他部分)的部分被容納在分離器中。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超導(dǎo)電纜，其中，用于冷卻超導(dǎo)電纜的冷卻劑填充分離器，并為分離器設(shè)置用于在冷卻劑蒸發(fā)時調(diào)節(jié)壓力的調(diào)節(jié)閥。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超導(dǎo)電纜，其中，用于冷卻超導(dǎo)電纜的冷卻劑填充分離器，并為分離器設(shè)置用于在冷卻劑蒸發(fā)時調(diào)節(jié)壓力的調(diào)節(jié)閥。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超導(dǎo)電纜，其中，用于冷卻超導(dǎo)電纜的冷卻劑填充分離器，并為分離器設(shè)置用于在冷卻劑蒸發(fā)時調(diào)節(jié)壓力的調(diào)節(jié)閥。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超導(dǎo)電纜，其中，用于冷卻超導(dǎo)電纜的冷卻劑填充分離器，并為分離器設(shè)置用于在冷卻劑蒸發(fā)時調(diào)節(jié)壓力的調(diào)節(jié)閥。
13.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超導(dǎo)電纜，其中，具有較小臨界電流值的部分被設(shè)置在分離器中、遠(yuǎn)離所述纜芯集合部分的位置，也就是，在分離器為終端接線箱情況下在分開的纜芯的端部一側(cè)，而在分離器為中間接線箱的情況下在中間位置處。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的超導(dǎo)電纜，其中，具有較小臨界電流值的部分被設(shè)置在分離器中、遠(yuǎn)離所述纜芯集合部分的位置，也就是，在分離器為終端接線箱情況下在分開的纜芯的端部一側(cè)，而在分離器為中間接線箱的情況下在中間位置處。
15.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超導(dǎo)電纜，其中，用于在分離器中固定纜芯的固定夾具在分離器中根據(jù)纜芯的膨脹和收縮可移動，并在纜芯相互分離的狀態(tài)下固定纜芯。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的超導(dǎo)電纜，其中，用于在分離器中固定纜芯的固定夾具在分離器中根據(jù)纜芯的膨脹和收縮可移動，并在纜芯相互分離的狀態(tài)下固定纜芯。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的超導(dǎo)電纜，其中，用于在分離器中固定纜芯的固定夾具在分離器中根據(jù)纜芯的膨脹和收縮可移動，并在纜芯相互分離的狀態(tài)下固定纜芯。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具有這樣結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)電纜，即每個包括超導(dǎo)層的纜芯被置于熱絕緣中，并且每個纜芯的超導(dǎo)層包含具有不同臨界電流值的部分。當(dāng)發(fā)生短路故障的情況下，超導(dǎo)層中流有過量電流時，所述電流首先超過具有較小臨界電流值部分的臨界電流值，導(dǎo)致該部分的損壞，從而抑制了損壞在其他常規(guī)部分處發(fā)生。也提供一種超導(dǎo)線路，其使用所述超導(dǎo)電纜和用于容納所述纜芯的分離器。
文檔編號H01R4/58GK1574109SQ20041003505
公開日2005年2月2日 申請日期2004年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月19日
發(fā)明者藤上純 申請人:住友電氣工業(yè)株式會社