[发明专利]一种冷绝缘低损耗高载流容量高温超导交流电缆

说明书

本发明公开了属于高导电缆领域的一种冷绝缘低损耗高载流容量高温超导交流电缆；其中，包括：由内而外依次设置的电缆骨架、半导体内层、至少一层超导‑屏蔽组和保护层；其中超导‑屏蔽组包括：主超导层、超导外半导体层、组内绝缘层、主屏蔽层和屏蔽外半导体层，在每层超导‑屏蔽组中主超导层和主屏蔽层运行的电流相位相差为180°。当所述超导‑屏蔽组的层数大于1时，各组超导‑屏蔽组由内而外依次设置且各组超导‑屏蔽组间设有组间绝缘层，各主超导层之间并联连接；各主屏蔽层之间并联连接。本发明传输容量大且交流损耗低，且可根据实际传输需求进一步增加各导体的层数。

技术领域

本发明属于高导电缆技术领域，具体为一种冷绝缘低损耗高载流容量高温超导交流电缆。

背景技术

随着我国用电量的不断增长，对于提高电网传输容量的需求愈发迫切。采用常规导体的传统电能传输方式产生了大量的能耗。相比之下，高温超导电缆由于其传输容量大、损耗低、占用空间小等优点，为大容量电能传输提供了一种更有效的方式。由于我国当前的电能传输主要以交流为主，因此交流高温超导电缆在当前电力系统中的应用也更具有现实意义。

对于现有的冷绝缘高温超导电缆，它是由多层导体层以及屏蔽层构成。屏蔽层仅位于最后一层导体层的外侧，其目的是屏蔽电缆输电时产生的交变磁场，降低外部金属导体中的涡流损耗，减少制冷功率。对于内部的导体层，一般采用靠绕制不同的螺距改变各层电感，实现各层均流的方式降低交流损耗。但实际上，带材流过交流电流时会受到自场以及相邻带材磁场的影响，层间的均流关系会被打破，因而仍会产生较多的交流损耗。对于高传输电流情况，交变磁场很大，导致交流损耗极大地增加，降低电缆的传输能力和效率。本专利可以极大地降低交变磁场和交流损耗，进而提高传输能力和传输效率，尤其适用于短距离高载流容量高温超导电缆应用场合。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明提供了一种冷绝缘低损耗高载流容量高温超导交流电缆，在电缆传输电流时能有效屏蔽超导层间磁场，从而降低交流损耗，起到提高电缆传输能力的功能；其特征在于，包括：由内而外依次设置的电缆骨架、半导体内层、至少一层超导-屏蔽组和保护层；其中超导-屏蔽组包括：内而外依次设置的主超导层、超导外半导体层、组内绝缘层、主屏蔽层和屏蔽外半导体层，在每层超导-屏蔽组中主超导层和主屏蔽层运行的电流相位相差为180°。

当所述超导-屏蔽组的层数大于1时，各组超导-屏蔽组由内而外依次设置且各组超导-屏蔽组间设有组间绝缘层，各主超导层之间并联连接；各主屏蔽层之间并联连接。

所述主超导层连接负载；所述主屏蔽层接地。

所述超导外半导体层外设有辅助超导层和辅助超导外半导体层，所述屏蔽外半导体层外设有辅助屏蔽层和辅助屏蔽外半导体层；主超导层和辅助超导层之间并联连接，主屏蔽层和辅助屏蔽层之间并联连接；每层超导-屏蔽组中主超导层和辅助超导层运行的电流相位相差相同，每层超导-屏蔽组中主屏蔽层和辅助屏蔽层运行的电流相位相差也相同。

所述辅助超导层连接负载，所述辅助屏蔽层接地。

所述辅助超导层的层数为一层或w层，2≤w，所述辅助屏蔽层的层数、辅助超导外半导体层和辅助屏蔽外半导体层的层数与辅助超导层的层数相等；当辅助超导层的层数为w层时，一层辅助超导层、一层辅助超导外半导体层依次叠加w次的方式设置于超导外半导体层的外侧；一层辅助屏蔽层、一层辅助屏蔽外半导体层依次叠加w次的方式设置于屏蔽外半导体层的外侧。

所述电缆骨架的内部为用于冷却超导层的冷却通道。

所述主超导层和主屏蔽层均采用高温超导带材。

所述半导体内层、超导外半导体层和屏蔽外半导体层的材料均为碳纸。

所述组内绝缘层的材料采用聚丙烯复合纤维纸、牛皮纸或薄膜绝缘材料。

本发明的有益效果在于：