[发明专利]超导体电缆

说明书

技术领域

本发明涉及一种超导体电缆，其包括超导电缆芯和围住该超导电缆芯的低温恒温器，电缆芯包括超导体、围绕该超导体的绝缘层以及围绕该绝缘层的屏蔽层。

背景技术

WO00/39813公开了一种包括管状载体的超导体电缆，该管状载体上卷绕有超导条带(superconductive strip)的第一层。

该第一层由电介质包围，其上卷绕有超导条带的第二层。

超导条带位于金属层之内。

在该超导体电缆的情况下，第一层用作相导体(phase conductor)，第二层用作回路导线(return conductor)。相导体和回路导线彼此共轴。

在第二层上还有一铜条带层，其在电缆冷却失败或发生短路的情况下起到稳定作用。铜条带与超导体材料所在的金属层直接接触。

许多这样构造的导体位于低温恒温器(cryostat)中，该低温恒温器使超导体与外部产生的热量隔离。

该导体设计的缺点是超导体材料的导体与常规导电材料的导体直接接触以及小于不同层的最优合股(stranding)会导致电缆中的损耗。

发明内容

本发明基于这样的目的，即提供一种用于超导电缆的导体，其在正常工作期间保证电流主要在超导材料中流过，并最大程度地使常规导电材料中流过的电流减少。另一方面，常规导电材料的导体旨在能够在短路的情况下以及在超过转变温度的情况下传导全部的电流。

该目的通过这样来实现：电介质或半导体材料的层施加到由常规导电材料形成为股或管的中心元件，并且，至少一个超导材料的丝或条带的层螺旋状地设置在电介质或半导体材料的层上，并且，中心元件和超导材料的丝或条带的层以导电的方式在电缆芯的端部处相互连接。

本发明获得的效果是，通过考虑感性和阻性阻抗，实现了电流在电缆中的有利分布，使得在正常工作期间，电流主要在超导材料中流过，并且在多层超导材料的情况下最优地分布在各层之间，而在短路的情况下，电流主要由常规导电材料层携载。

附图说明

图1示出超导体电缆。

图2示出通过电缆芯1的横截面。

具体实施方式

根据由图1和2示意性示出的示例性实施例，更加详细地解释本发明。

图1示出超导体电缆，包括超导电缆芯1和低温恒温器2，超导电缆芯1布置在低温恒温器2中。电缆芯1具有超导体3、绝缘层4和屏蔽层5。

根据图2更加详细地解释超导体3和屏蔽层5的构造。

绝缘层4包括条带形式的多个绝缘材料层，优选地是纸或层叠有聚丙烯(PPLP)的纸。

低温恒温器2包括优选地由不锈钢制成的两个波纹金属管2a、2b，该两个波纹金属管2a、2b布置为彼此同心，并由一隔离件(spacer)(不再更加详细地示出)彼此隔开。电缆芯1和内波纹管2a之间的环形间隙以及波纹管2a和2b之间的环形间隙用于传输冷却介质。

在外波纹管2b上，还有一挤压形式的塑料套6。

三个相同的超导体电缆形成电力传输系统。

图2示出通过电缆芯1的横截面。

电缆芯1的导体3包括呈现为如图所示的管或其它形式的中心元件3a，一股(strand)包括多根扭绞在一起的铜丝。特别有利地，中心元件包括拧成股的常规导线的一层或多层。

在中心元件3a上，有电介质或半导体材料的第一层3b。该第一层3b包括纸或复写纸(carbon paper)的多个层。在第一层3b上存在至少一层扭绞到第一层3b上的超导丝或条带的第二层3c。第二层3c的超导丝或条带的铺设长度(length of lay)大于3D₁，其中D₁是第一层3b的外径。

在导体3的每个端部，带有超导材料的第二层3c的中心元件3a连接到连接部7。连接部7优选地为铜环的形式，其钎焊(solder)到中心元件3a以及第二层3c的丝或条带上。

第二层3c上是绝缘层4，其包括涂覆有聚丙烯的纸条带的多个单独层。

绝缘层4上是屏蔽层5，其包括超导材料的第三层5a。该第三层5a以与导体3的第二层3c相似的方式构造。第三层5a的丝或条带的铺设长度大于3D₂，其中D₂是绝缘层4的外径。

第三层5a上是第四层5b，其以与导体3的第一层3b相同的方式构造。