[发明专利]含有N相的多相超导电缆的构造方法

说明书

本发明涉及一种由N个相组成的多相超导电缆的构造方法，其中电缆的各相被分成诸多的导体，而且电缆中还有绝缘设施，这些相被分作n组，各个组有N个不同的相。

超导电缆利用了处在低于所谓的临界温度之下的超导材料所表现出的低电阻。这个温度可以是例如4-7K(低温超导体LTS)，或是30-10K(高温超导体，HTS)。若在常温下使用，一般则需用人工致冷剂及热绝缘材料将该电缆导体与其环境作热隔绝。

超导电缆可按沿一中央冷却通道外围围以超导条带方式制作；再围一层同轴的导电材料；之后，再用超导或是普通传导的一个同轴屏蔽。在该内超导层与电绝缘层之间、或是该电绝缘的外边还可采用热绝缘层。这样，该电绝缘不是暴露于高温(常温)就是暴露于于一个低温之下(低温学意义中的温度)。还有，这种电缆一般外径在8-15厘米之间。

采用沿冷却通道缠绕超导条带或线的方式可减少该超导体内产生的电交流损失，所述的缠绕以一种带爬升角的方式完成，这样在所获得的各个条带／线中就能有均匀的电流分布。它们也可有如美国专利US 4，327，244中所说的那样，沿着几个致冷通道作缠绕。

要使此类电缆的载流能力增加，可增加其超导材料的数量。但这也会加剧电感力的发生，由于该电缆的电抗／自感相对变高，这就造成了在电压和电流传输中所不希望有的周相偏移，特别是在长电缆部分，以及在低压大电流传输中的短电缆部分中。通常，为减小这种电抗／自感，可采用增加该内部半导体的直径至如大约30-50厘米。尽管这种电抗／自感因此得以减小，但这种减小也带来诸如是更大的电缆直径，增加了材料的消耗，以及因热绝缘面积加大造成的最终热传递加大等缺点。

以下介绍使一个超导电缆系统的电抗／自感减小的其他方法。一般而言，在已知的交流单相电缆的电缆系统中采用了电绝缘和电屏蔽，各有一相导体的三个电缆被用来提供3种周相。

在欧州专利EP 0786783A1中所公开的一种多相超导电缆中，各相被分作许多单独的导体。该单独导体的每一个都相互分离，并装备有超导的屏蔽隔离。显然，因为每个单独导体即构成了带有导体、屏蔽及两层绝缘的一根“电缆”，这很自然地是一种相对昂贵和笨重的电缆。

德国专利DE 4340046A1中的超导电缆制成由一个公共回路围绕、相互同轴布置的三相。由于三相导体共用一个屏蔽，就有可能减少材料消耗。当采用3个单独电缆时，为了在不增加电压的前题下减小自感的目的，就必须增大该单相导体的直径。然而，由于电抗与直径间的关系是成对数关系，其缺点是仍然不能充分地降低自感。

与之类似，公开于日本专利JP 1231217中的多相超导电缆当中，是由冷却通道、超导的相导体、电绝缘构成该单独相导体，其中各个单独相导体由一个传导屏蔽所环绕。这减少了超导材料的消耗。按这种技术，由于这种普通传导屏蔽的电阻，则必须将这些单独的相导体布置成三角形形式，每个单独的相导体具有与相邻的相导体不同的相，以使得在这些有电阻的屏蔽中的感应电流降至最小。

以上讨论的两种相间隔技术的优点都是降低了该电抗力的产生，参阅关于电抗／自感的平行耦合定律。减小了各单独相导体中的电流也就减小了该相导体表面的磁场并减少了超导材料中的电交流损失。

因此，现有技术中的不足在于该单独相导体是由完全的，有冷却通道、电缆导体、电绝缘和电屏蔽隔离的单独电缆所组成。在实际应用中，要是需要采用一个有很大数目的组、而且每组中又有许多相的电缆，则不可能生产出一种结构紧凑且价格便宜的电缆。

本发明的一个目的是有利于制造一种超导电力电缆、最好是用作1KV-132KV下的电缆，该超导输电电缆在相当大数目组的情况下，以及相对其输电能力而言，既不那么笨重，而且高效和制造成本低。

本发明再一个目的是使一个超导电缆系统中的电抗／自感降低，不比目前已知的电缆系统更重、更贵。

本发明的目的是通过在各组中装配有N组相导体，并且这些组中之一或多个被装备有一个共用电屏蔽隔离而实现的。

按这种方法，是这样来制作一种电缆，即，其电绝缘基本是用一个工步生产的，而且是在这些各式相导体被装配进电缆之前、在该各超导体的相导体上施用绝缘和／或以一种电绝缘膜产生绝缘作用来完成的。因此这样的产品迄今为止，更小更便宜，这是由于在生产过程中可省去诸多加工操作，各个相之间没有单独的电屏蔽隔离。

为使进一步降低生产成本，如权利要求2所限定的、最好是各单独相只含一个超导电线和一个绝缘系统。