[发明专利]超导电缆线路

说明书

技术领域

本发明涉及具有终端连接部或中间连接部的超导电缆线路。 

背景技术

以往已知在极低温度条件下将处于超导状态的超导线材用作导体的超导电缆。超导电缆作为能够以低损耗输送大电流的电缆而备受期待，并正面向实用化进行开发。 

图2示出超导电缆的一例。图2所示的超导电缆10是在隔热管12内收纳了单芯的电缆芯11的单芯型超导电缆。 

电缆芯11由支撑管111、超导导体层112、电绝缘层113、超导屏蔽层114、常电导屏蔽层115、保护层116等构成。超导导体层112通过在支撑管111上螺旋状地缠绕多条超导线材而形成。同样地，超导电缆层114是通过在电绝缘层113上螺旋状地缠绕多条超导线材而形成的。 

形成超导导体层112和超导屏蔽层114的超导线材例如具有在带状金属基板上按顺序形成中间层、超导层、保护层的层叠结构。作为构成超导层的超导体，例如有在液氮温度（大气压下的-196℃）以上的温度下表现出超导的RE类超导体（RE：稀土类元素）。尤其代表性的是化学式YBa₂Cu₃O_7-y所表示的钇类超导体（以下称之为Y类超导体）。 

隔热管12具有由内管121和外管122构成的双重环结构。在内管121和外管122之间存在多层隔热层（超绝热体）123，并被抽真空。另外，外管122的外周被聚氯乙烯（PVC）和聚乙烯等防蚀层124覆盖。 

在超导电缆10的稳定运转时，液氮等制冷剂在内管121的内部循环，供电电流在极低温状态下流到超导导体层112。 

对连接这种超导电缆10与电力设备等实际系统的部位实施使用终端连接部的终端处理。在终端连接部，在作为低温部的低温容器中收纳着超导电缆10的端部，经过电流导线与作为常温部的实际系统连接。 

另外，对于将超导电缆10彼此连接起来的部位实施使用了中间连接部的终端处理。在中间连接部中中，将2根超导电缆10导入低温容器，在该低温容器内连接电缆芯11。 

在上述具有终端连接部或中间连接部的超导电缆线路中，超导电缆10在组装施工时和维修点检时从常温被冷却至液氮温度，或从液氮温度升温至常温。在这种热循环过程中，已知电缆芯11以超导电缆长度的大约0.3%进行热伸缩。 

尤其在终端连接部或中间连接部中，在电缆芯11难以在长度方向上移动的情况下，若电缆芯11进行热伸缩则会对超导电缆10施加局部的应力。而且在构成超导导体层112和超导屏蔽层114的超导线材中产生压曲等，使得超导电缆10的性能显著降低。 

于是提出了在终端连接部中使用编织线等具有挠性的连接端子（挠性连接端子）将超导导体层与电流导线连接起来，吸收电缆芯的热伸缩的技术（例如专利文献1）。还提出了在终端连接部内对超导电缆设置补偿，使得终端连接部能够在超导电缆的长度方向上滑动，从而吸收电缆芯的热伸缩的技术。 

还提出了在中间连接部的两侧设置补偿部，由于电缆芯的热伸缩而在超导电缆中产生了变形的情况下，使中间连接部上下移动以消除变形的方法（例如专利文献2）。如上，所谓补偿部意味着使电缆蛇行来铺设，这是一种吸收电缆的热伸缩的方法。 

先行技术文献 

专利文献 

专利文献1：日本特开2009-140912号公报 

专利文献2：日本特开2000-331547号公报 

发明内容

发明要解决的问题 

然而在实际的超导电缆线路中，超导电缆并非伴随电缆芯的热伸缩而在整个线路上发生移动，而是存在不动区域（超导电缆不移动的区域）。即，终端连接部和中间连接部受到与最近的不动区域之间的区域中的电缆芯的热伸缩的影响。因此对超导电缆线路的不动区域进行预测，推测在终端连接部和中间连接部发现的电缆芯的热伸缩距离，在此基础上进行终端连接部和中间连接部的设计以吸收该热伸缩距离。 

然而由于超导电缆的冷却方法、超导电缆线路中的局部倾斜、摩擦系数等会使得不动区域发生变化，因而难以正确把握不动区域，难以推测在终端连接部和中间连接部发现的电缆芯的热伸缩距离。另外，还已知在组装施工时的冷却工序中产生的热收缩量与维护点检时的升温工序中所产生的热伸缩量并不相同（在冷却时和升温时不动区域发生变化）。 

其结果，需要将热伸缩距离估计得多一些来设计终端连接部或中间连接部，因此难以实现终端连接部和中间连接部的小型化。而若使终端连接部或中间连接部可动，则会对与其他设备的连接和向台架的固定带来障碍，因而难以实用。