[发明专利]超导电缆和包含该超导电缆的DC传输系统

说明书

本申请是申请日为2005年12月16日、发明名称为“超导电缆和使用该超导电缆的DC电力传输”、申请号为：200580049113.X的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及通过将多个电缆芯绞合到一起形成的超导电缆和包括该超导电缆的DC传输系统。本发明尤其涉及可以容易地形成绞合结构的超导电缆。

背景技术

作为AC超导电缆，公知的三芯绞合型电缆是通过将三个电缆芯绞合到一起形成的。图7是用于三相AC的三芯绞合型电缆的横截面图。超导电缆100具有这样的结构，其中，三个电缆芯102被绞合到一起并容纳在热绝缘管101中。该热绝缘管101具有由外管101a和内管101b组成的双管结构，在这两管之间设置了热绝缘材料(未示出)。外管101a和内管101b之间的空隙被抽成真空。在热绝缘管101的外周上提供了防腐蚀覆盖物104。每个电缆芯102从中心开始按以下的顺序包括成形器200、超导导体层201、绝缘层202、超导屏蔽层203以及保护层204。被内管101b和电缆芯102包围的空隙103形成用于冷却剂例如液氮的通道。

在使用上述超导电缆进行AC传输时，不仅由电感引起的AC损耗大而且短路时的电流也大，以至于由于那时的损耗使得温度可能过度上升。和AC传输相比，使用超导电缆的DC传输不仅消除了AC损耗而且还降低了短路电流。作为DC超导电缆，专利文献1已经提出了通过将三个电缆芯绞合到一起形成的超导电缆，每个电缆芯具有超导导体和绝缘层。在该超导电缆中，每个芯包括超导导体、在该导体的外周上提供的绝缘层以及回流导体，该回流导体由在绝缘层的外周上提供的超导导线组成。通过使用该超导导体作为去程线路并且使用回流导体作为回流线路来进行单极传输。

专利文献1：公布的日本专利申请Tokukai 2003-249130。

发明内容

发明解决的技术问题

在前述专利文献1中公开的超导电缆中，使用一个电缆就能进行DC传输，例如单极传输和双极传输。因为该超导电缆具有通过将多个电缆芯绞合到一起而形成的结构，该电缆可以具有用于电缆冷却时的收缩的余量。然而，该电缆具有电缆芯，每个电缆芯提供有均由超导材料制成的超导导体和回流导体。因此，通过使用大量的超导材料来制造每个芯。这增加了芯的抗挠刚度增大的趋势。结果，将三个电缆芯绞合到一起就相当困难。所以，需要改进该性能。另外，在图7所示的AC超导电缆的情况下，还因为该电缆具有电缆芯，每个电缆芯具有均由超导材料制成的超导导体和超导屏蔽层，使得将芯绞合到一起相当困难。

考虑到上述情况，本发明的主要目的是提供即使在使用多个电缆芯时还能容易形成绞合结构的超导电缆。本发明的另一个目的是提供适用于DC传输的超导电缆。还有另一个目的是提供包括上述超导电缆的DC传输系统。

解决问题的方法

本发明通过减小用于整个电缆的超导材料的量来实现上述目的。

(通过在结构中将具有两种不同类型的电缆芯绞合到一起所形成的类型：类型1)

作为减小用于整个电缆的超导材料的量的方法，本发明首先提出减小用于每个电缆芯的超导材料的量。

本发明提出一种超导电缆，该超导电缆通过将多个电缆芯绞合到一起而形成，每个电缆芯具有超导层和绝缘层。该电缆具有这样的特点，也就是该电缆包括具有下列结构的下列芯：

(a)具有第一超导层的第一芯；以及

(b)具有第二超导层的第二芯，该第二超导层的内径比第一超导层的外径大。

本发明提出了DC传输系统，该传输系统包括类型1的超导电缆，该超导电缆包括上述第一和第二芯。下面描述该传输系统。

(单极传输)

在第一芯中提供的第一超导层被用作去程线路，在第二芯中提供的第二超导层被用作回流线路。

(双极传输)

提供多个第一芯。在至少一个第一芯中提供的第一超导层被用来为一个极进行传输，该一个极是正极或负极。在剩下的至少一个第一芯中提供的第一超导层被用来为另一个极进行传输。在第二芯中提供的第二超导层被用作中性线路。

本发明还提出了不同于具有上述两种不同类型电缆芯的实施例类型的另一个实施例。新提出的实施例具有这样的结构，其中，该结构通过将每个具有由超导材料制成的超导层和没有超导层的部件的一个芯或多个芯绞合到一起而形成。

(提供有冷却剂循环管的类型：类型2)