[发明专利]使用两相超导电缆作为供电电缆

说明书

技术领域

本发明涉及两相超导电缆作为供电电缆的使用。

背景技术

例如可适用于交流电和直流电的超导电缆在WO2008/148390A1中公开。

具有超导电缆的配置和供电系统是已知的并已在世界范围内使用多年。在这种情况下，其可以是用于高压直流输电(HVDCT)的配置，例如，其使用了配有两根电缆的传输元件。一种这样的传输元件例如是水下电缆，其可用于桥接远距离。然而，诸如这样的配置还用在两相交流电网中，例如用于电气铁路的电源。相应的两相供电系统的两个相，例如在该情况下悬挂在铁塔上，彼此分开。在已知的两相供电系统中产生有电气损耗和不期望的电压降。

开始时提及的WO2008/148390A1公开了一种通过两相电缆为负载提供电流的配置，该两相电缆的形式为具有两相导体的超导电缆，该两相导体彼此同轴，通过内部电介质彼此分开，并且结合在一起而形成一个单元。

发明内容

本发明基于的目的是，设计一种具有超导电缆的配置，从而能低损耗和低压降地将该电缆用在两相供电系统中。

该目的通过专利权利要求1中所述的特征的总体而实现。该电缆允许为两相交流系统提供一种很低损耗的电源，以及为直流系统提供一种实质上无损耗的电源。与已知的交流领域中所使用的单导体技术和三导体技术相比，在该情况下，使用了一种仅设有两个超导相导体的超导电缆。使用该电缆的两相供电系统能够被特别容易地安装，这是因为仅有一个元件需要装配，就是制冷器，其中配置有结合形成一个单元的两个超导相的超导电缆。这对设计用于电气铁路的电源的两相配电网络尤为有利。在德国诸如该网络的网络中的相电压为例如110kV。由于许多欧洲国家的电气铁路使用频率为16.7Hz的交流电，这另外导致与用于一般电源的50Hz多相系统相比，交流损耗减少3倍。

由于电缆的两个同轴相导体-用于直流电和两相交流电-以180°的相移工作，其电磁场彼此抵消，其结果是在该配置或制冷器外部不存在电磁场。

通过现代技术，超导电缆具有由复合材料构成的电导体，该复合材料包含在充分低的温度下改变到超导状态的陶瓷材料。适当设计的导体的电气直流阻抗为零，只要使用了充分的冷却，以及只要未超过特定电流大小。作为示例，适合的陶瓷材料为ReBCO(稀土钡铜氧化物)，特别是YBCO(钇钡铜氧化物)或BSCCO(铋锶钙铜氧化物)。作为示例，将这种材料改变到超导状态的充分低的温度为67K到110K之间。作为示例，适合的冷却剂为氮气、氦气、氖气和氢气，或这些物质的混合物。

附图说明

本发明主题的典型实施例在图中示出，其中：

图1和2示出了被冷却器包围的两个电缆的横截面，在不同的实施例中其可根据本发明而使用。

具体实施方式

图1示出了一种超导电缆SK，其配置在冷却器KR中并具有冷介质。电缆SK包括内部相导体1、围绕内部相导体的内部电介质2、和围绕该内部电介质2的外部相导体3，外部电介质4配置在外部相导体上。两个相导体1和3可有利地由YBCO或BSCCO构成。它们可由例如由铜构成并放置在其上的正常导体所稳定。在该情况下，内部正常导体5放置在内部相导体1内部，而外部正常导体6放置在外部相导体3外部。内部相导体1-可能插入有内部正常导体5-装配至圆形横截面的支承7，其优选为管状，如图中所示。当该装置工作时，冷却剂可通过该管。然而，支承7也可为实心截面的形式。

冷却器KR包括两个金属管8和9，它们彼此同心并间隔一定距离设置。真空绝缘10位于两个管8和9之间。管8和9有利地由不锈钢构成，并且相对于其纵向横向起皱。冷却器KR包围供冷却剂通过的自由空间FR，且其中布置有电缆SK。

图2中所示的超导电缆SK为具有冷介质和热介质的电缆。其设计与图1中所示电缆SK基本上相对应，但不具有围绕外部相导体3的外部电介质4。在该实施例的电缆SK或整个装置中，冷却器KR由外部电介质11所包围，在该外部电介质上可装配由绝缘材料构成的壳体12。