[发明专利]超导石墨烯复合电缆

说明书

本发明涉及一种超导石墨烯复合电缆，包括：内支撑管芯、石墨烯层、超导体层、绝热层、电气绝缘层、超导屏蔽层和保护层；所述石墨烯层一面与流通液氮的内支撑管芯外侧面相连接，石墨烯层另一面与超导体层相连接，它们共同构成石墨烯复合超导协同结构体，其类型包括：低温超导石墨烯复合电缆、高温超导石墨烯复合电缆；所述超导石墨烯复合电缆包括：单相冷绝缘型高温超导石墨烯复合电缆、单相热绝缘型高温超导石墨烯复合电缆、三相平行轴冷绝缘型高温超导石墨烯复合电缆、三相同轴冷绝缘型高温超导石墨烯复合电缆。

技术领域

本发明属于电力传输系统领域，涉及一种超导电缆，更具体地涉及一种超导石墨烯复合电缆。

背景技术

随着国民经济的快速发展，人们对电能的需求量不断地增长，传统的供电方式及系统难以满足人们的需求，提高电力传输能力显得十分迫切。当前电网输电密度和输电容量逐渐增大，但是大容量输电存在一些问题，如：占地空间较大，对周边环境有一定的电磁污染等系列问题。超导电缆发展及推广应用具有突出的优势，如：传输容量大、功率密度高、体积小、重量轻、传输损耗低、无火灾隐患、环境友好等；因此，超导电缆技术是克服现有电力传输技术存在的缺陷，实现大容量电力传输发展需要的重要技术之一。但目前超导电缆的发展也面临系列技术问题，如：超导电缆及带材存在一些技术缺陷，电力系统的系列故障电流常常对超导电缆存在一定冲击。鉴于超导电缆系统比较复杂，运行条件比较苛刻，失超发展速度十分迅速，传统结构的超导电缆明显存在有效抵抗较弱及承受故障电流冲击能力较弱等问题；当前采用的超导电缆还存在不稳定性问题，这些不稳定因素与电磁扰动、机械扰动等密切相关，也与当前超导电缆的结构设计存在一定的缺陷有关，以往人们为了提高超导电缆的稳定性，采用了超导体敷大量常导金属的技术，因此耗费常导金属量较多；由于快速传热与分流电流常常与常导金属接触面积及方位有关，与常导金属的导热能力和导电性能有关，与采用的常导金属材料种类与采用量多少有关，以及与采用常导金属材料的方式有关，因此当前超导电缆结构及技术还面临需要解决及克服的系列缺陷问题。

如何将超导电缆结构的优化设计与超导电缆的稳定化技术相结合，如何将超导电缆的失超保护与结构优化相结合，如何提高超导电缆的高效导电、快速传热能力，以及提高稳定化性能，这些都是亟待解决的系列重要技术问题。

发明内容

针对当前超导电缆存在的系列问题，本发明提供一种超导石墨烯复合电缆，以达到优化提升超导电缆的高效导电、快速传热以及稳定化性能的目的。

本发明的一种超导石墨烯复合电缆的实现具体技术方案包括：

提供一种超导石墨烯复合电缆，包括：内支撑管芯、石墨烯层、超导体层、绝热层、电气绝缘层、超导屏蔽层和保护层；所述石墨烯层包括：石墨烯薄膜层、石墨烯涂层、石墨烯复合材料层、超导石墨烯层；所述超导石墨烯层包括：石墨烯插层复合材料层；所述石墨烯层设有一层或多层；所述超导体层由超导带材或超导线材绕制而成，设有一层或多层；所述石墨烯层一面与流通液氮的内支撑管芯外侧面相连接，石墨烯层另一面与超导体层相连接，它们共同构成石墨烯复合超导协同结构体，其类型包括：低温超导石墨烯复合电缆、高温超导石墨烯复合电缆；所述超导石墨烯复合电缆包括：单相冷绝缘型高温超导石墨烯复合电缆、单相热绝缘型高温超导石墨烯复合电缆、三相平行轴冷绝缘型高温超导石墨烯复合电缆、三相同轴冷绝缘型高温超导石墨烯复合电缆。

上述方案中，所述单相冷绝缘型高温超导石墨烯复合电缆结构从内到外分别为：内支撑管芯、石墨烯层、超导体层、石墨烯层、电气绝缘层、超导屏蔽层、石墨烯层、绝热层、保护层；其主要结构特点是：电气绝缘层位于绝热层内，工作在液氮温度环境下；其主要结构特征在于：石墨烯层、超导体层、石墨烯层组成三明治夹芯构型，所述石墨烯层一面与流通液氮的内支撑管芯外侧面相连接，石墨烯层另一面与超导体层相连接，它们共同构成石墨烯复合超导协同结构体；所述超导屏蔽层一面与石墨烯层一面相连接，石墨烯层另一面与流通液氮的绝热层波纹管面相连接，它们共同构成石墨烯复合超导屏蔽层协同结构体。