專(zhuān)利名稱(chēng)：具有雙層冷卻通道結(jié)構(gòu)的熱絕緣高溫超導(dǎo)電纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱絕緣高溫超導(dǎo)電纜，特別是一種具有雙層冷卻通道結(jié)構(gòu)的熱絕緣高溫超導(dǎo)電纜。
背景技術(shù)：
與傳統(tǒng)電纜相比，超導(dǎo)電纜具有能耗小、占地小、初投資大的特點(diǎn)，這主要是由超導(dǎo)線材的特性和低溫行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀所決定的，短期內(nèi)這兩個(gè)因素對(duì)超導(dǎo)電纜性能的影響不會(huì)有很大的改變。在目前的生產(chǎn)技術(shù)水平基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)生產(chǎn)者提高超導(dǎo)電纜綜合性能所采取的主要方法之一是選擇適合于超導(dǎo)電纜自身特點(diǎn)的冷卻通道。
冷絕緣高溫超導(dǎo)電纜，從內(nèi)而外依次由支撐管、多層超導(dǎo)線、低溫電絕緣層、超導(dǎo)屏蔽層、低溫保持器和外保護(hù)層組成。熱絕緣高溫超導(dǎo)電纜，從內(nèi)而外依次由支撐管、多層超導(dǎo)線、低溫保持器、電絕緣層、屏蔽層和外保護(hù)層組成。二者相比，熱絕緣高溫超導(dǎo)電纜的電絕緣層處于室溫狀態(tài)，與常規(guī)電纜相同，冷絕緣高溫超導(dǎo)電纜的電絕緣層處于低溫環(huán)境，需要專(zhuān)門(mén)的電絕緣材料。
無(wú)論冷絕緣還是熱絕緣高溫超導(dǎo)電纜，冷卻通道可以有不同的形式，如目前，德國(guó)Simense(圖6)和美國(guó)Southwire(圖7)研制成功的冷絕緣高溫超導(dǎo)電纜均采用雙層逆流冷卻通道結(jié)構(gòu)，日本研制成功的冷絕緣高溫超導(dǎo)電纜為三芯三相結(jié)構(gòu)，采用雙層平行流冷卻通道，目前正在對(duì)雙層逆流冷卻通道進(jìn)行研制；丹麥NKT、Pirelli公司、Detroit研制成功的熱絕緣高溫超導(dǎo)電纜，如NKT申請(qǐng)的專(zhuān)利WO0133578A1和WO0133579A1，均采用的是單通道冷卻結(jié)構(gòu)(圖8)。各種冷卻通道結(jié)構(gòu)相比，單通道結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、可靠；但對(duì)三相電纜而言，這種結(jié)構(gòu)或者需要設(shè)立專(zhuān)門(mén)的回流通道(增加初投資和占用面積、能耗增加)或者不能保證三相電纜輸電性能的均勻；由于超導(dǎo)線材兩側(cè)均有制冷劑通過(guò)，雙層平行流冷卻結(jié)構(gòu)比單通道冷卻結(jié)構(gòu)的冷卻效果要好一些，但同樣存在需要設(shè)立專(zhuān)門(mén)的回流通道或者不能保證三相電纜輸電性能均勻的問(wèn)題；雙層逆流冷卻結(jié)構(gòu)則可以解決這一問(wèn)題，即保證三相電纜的輸電均勻性又不需要設(shè)立專(zhuān)門(mén)的回流通道，同時(shí)減少占地空間和初投資，環(huán)境漏熱也減少，從而提高超導(dǎo)電纜的綜合性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，為熱絕緣高溫超導(dǎo)電纜提供一種更好的冷卻通道，在現(xiàn)有技術(shù)水平的基礎(chǔ)上使熱絕緣高溫超導(dǎo)電纜的綜合性能得到進(jìn)一步提高。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明提出一種具有雙層冷卻通道結(jié)構(gòu)的熱絕緣高溫超導(dǎo)電纜，其由內(nèi)向外包括支撐管、在其外纏繞的多層超導(dǎo)線、低溫保持器、以及再外面的半導(dǎo)體層、電絕緣層、屏蔽層和保護(hù)層，在多層超導(dǎo)線與低溫保持器之間有一供制冷劑通過(guò)的環(huán)形空間，該環(huán)形空間在電纜的端部與支撐管中心空間相通，從而形成雙層冷卻通道。
所述的電纜可以為單芯單相電纜或三芯三相電纜。
所述的三芯三相電纜的每一芯的外部沒(méi)有各自獨(dú)立的保護(hù)層，而是三芯電纜共用同一外保護(hù)層。
一種用于所述的具有雙層冷卻通道結(jié)構(gòu)的熱絕緣高溫超導(dǎo)電纜的冷卻方法，所述的制冷劑在支撐管中心空間內(nèi)和環(huán)形空間內(nèi)的流動(dòng)方式為逆流方式或平行流方式。
所述的逆流方式為制冷劑自支撐管中心空間進(jìn)入，從環(huán)形空間返回。
所述的逆流方式為制冷劑自環(huán)形空間進(jìn)入，從支撐管中心空間返回。
所述的平行流方式為制冷劑進(jìn)入電纜后，一部分由支撐管中心空間通過(guò)，另一部分由環(huán)形空間通過(guò)。
本發(fā)明的效果在于，對(duì)于熱絕緣高溫超導(dǎo)電纜，提供了一種更好的冷卻通道，尤其是采用新型雙層逆流冷卻通道結(jié)構(gòu)，不需要采用專(zhuān)門(mén)的回流通道即可以實(shí)現(xiàn)三相電纜輸電特性均勻，低溫系統(tǒng)集中布局，同時(shí)使得電纜系統(tǒng)本身結(jié)構(gòu)更加緊湊、環(huán)境漏熱減少，即總損耗減小，從而使初投資降低，改善了熱絕緣高溫超導(dǎo)電纜的綜合性能。


圖1為本發(fā)明單芯單相具有雙層冷卻通道結(jié)構(gòu)的熱絕緣高溫超導(dǎo)電纜實(shí)施例的橫截面示意圖；圖2為本發(fā)明三芯三相具有雙層冷卻通道結(jié)構(gòu)的熱絕緣高溫超導(dǎo)電纜實(shí)施例的橫截面示意圖；圖3為具有雙層冷卻通道結(jié)構(gòu)的熱絕緣高溫超導(dǎo)電纜的冷卻方法中的逆流方式之一示意圖；圖4為具有雙層冷卻通道結(jié)構(gòu)的熱絕緣高溫超導(dǎo)電纜的冷卻方法中的逆流方式之二示意圖；圖5為具有雙層冷卻通道結(jié)構(gòu)的熱絕緣高溫超導(dǎo)電纜的冷卻方法中的平行流方式示意圖；圖6為現(xiàn)有技術(shù)德國(guó)Simense研制成功的冷絕緣高溫超導(dǎo)電纜的橫截面示意圖；圖7為現(xiàn)有技術(shù)美國(guó)Southwire研制成功的冷絕緣高溫超導(dǎo)電纜的立體示意圖；
圖8為現(xiàn)有技術(shù)丹麥NKT研制成功的熱絕緣高溫超導(dǎo)電纜的立體示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。
如圖1所示，為本發(fā)明提出的一種具有雙層冷卻通道結(jié)構(gòu)的熱絕緣高溫超導(dǎo)電纜的單芯單相電纜的實(shí)施例，其由內(nèi)向外包括支撐管1、在其外纏繞的多層超導(dǎo)線2、低溫保持器3、以及再外面的半導(dǎo)體層4、電絕緣層5、屏蔽層6、防水內(nèi)襯層7和保護(hù)層8，在多層超導(dǎo)線2與低溫保持器3之間有一供制冷劑通過(guò)的環(huán)形空間9，該環(huán)形空間9在電纜的端部與支撐管中心空間10相通，從而形成雙層冷卻通道。
如圖1和圖2所示，所述的電纜可以為單芯單相電纜或三芯三相電纜。
如圖2所示，為三芯三相電纜的實(shí)施例，所述的三芯三相電纜的每一芯的外部沒(méi)有各自獨(dú)立的防水內(nèi)襯層7和保護(hù)層8，而是三芯電纜共用同一外保護(hù)層，包括防水內(nèi)襯層7’和保護(hù)層8’。
本發(fā)明提供一種用于所述的具有雙層冷卻通道結(jié)構(gòu)的熱絕緣高溫超導(dǎo)電纜的冷卻方法，所述的制冷劑在支撐管中心空間10內(nèi)和環(huán)形空間9內(nèi)的流動(dòng)方式為逆流方式或平行流方式。
如圖3所示，為具有雙層冷卻通道結(jié)構(gòu)的熱絕緣高溫超導(dǎo)電纜的冷卻方法中的逆流方式之一，所述的逆流方式為制冷劑自支撐管中心空間10進(jìn)入，從環(huán)形空間9返回。
如圖4所示，為具有雙層冷卻通道結(jié)構(gòu)的熱絕緣高溫超導(dǎo)電纜的冷卻方法中的逆流方式之二，所述的逆流方式為制冷劑自環(huán)形空間9進(jìn)入，從支撐管中心空間10返回。
如圖5所示，為具有雙層冷卻通道結(jié)構(gòu)的熱絕緣高溫超導(dǎo)電纜的冷卻方法中的平行流方式，所述的平行流方式為制冷劑進(jìn)入電纜后，一部分由支撐管中心空間10通過(guò)，另一部分由環(huán)形空間9通過(guò)。
通過(guò)以上所述的各實(shí)施例可見(jiàn)，本發(fā)明對(duì)于熱絕緣高溫超導(dǎo)電纜，確實(shí)提供了一種更好的冷卻通道，尤其是采用新型雙層逆流冷卻通道結(jié)構(gòu)，不需要采用專(zhuān)門(mén)的回流通道即可以實(shí)現(xiàn)三相電纜輸電特性均勻，低溫系統(tǒng)集中布局，使電纜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加緊湊、減少環(huán)境漏熱，減小總損耗，可使初投資降低，并改善熱絕緣高溫超導(dǎo)電纜的綜合性能。
權(quán)利要求
1.一種具有雙層冷卻通道結(jié)構(gòu)的熱絕緣高溫超導(dǎo)電纜，其由內(nèi)向外包括支撐管、在其外纏繞的多層超導(dǎo)線、低溫保持器、以及再外面的半導(dǎo)體層、電絕緣層、屏蔽層和保護(hù)層，其特征在于，在多層超導(dǎo)線與低溫保持器之間有一供制冷劑通過(guò)的環(huán)形空間，該環(huán)形空間在電纜的端部與支撐管中心空間相通，從而形成雙層冷卻通道。
2.如權(quán)利要求1所述的具有雙層冷卻通道結(jié)構(gòu)的熱絕緣高溫超導(dǎo)電纜，其特征在于，所述的電纜為單芯單相電纜或三芯三相電纜。
3.如權(quán)利要求2所述的具有雙層冷卻通道結(jié)構(gòu)的熱絕緣高溫超導(dǎo)電纜，其特征在于，所述的三芯三相電纜的每一芯的外部沒(méi)有各自獨(dú)立的保護(hù)層，而是三芯電纜共用同一外保護(hù)層。
4.一種用于權(quán)利要求1所述的具有雙層冷卻通道結(jié)構(gòu)的熱絕緣高溫超導(dǎo)電纜的冷卻方法，其特征在于，所述的制冷劑在支撐管中心空間內(nèi)和環(huán)形空間內(nèi)的流動(dòng)方式為逆流方式或平行流方式。
5.如權(quán)利要求4所述的具有雙層冷卻通道結(jié)構(gòu)的熱絕緣高溫超導(dǎo)電纜的冷卻方法，其特征在于，所述的逆流方式為制冷劑自支撐管中心空間進(jìn)入，從環(huán)形空間返回。
6.如權(quán)利要求4所述的具有雙層冷卻通道結(jié)構(gòu)的熱絕緣高溫超導(dǎo)電纜的冷卻方法，其特征在于，所述的逆流方式為制冷劑自環(huán)形空間進(jìn)入，從支撐管中心空間返回。
7.如權(quán)利要求4所述的具有雙層冷卻通道結(jié)構(gòu)的熱絕緣高溫超導(dǎo)電纜的冷卻方法，其特征在于，所述的平行流方式為制冷劑進(jìn)入電纜后，一部分由支撐管中心空間通過(guò)，另一部分由環(huán)形空間通過(guò)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有雙層冷卻通道結(jié)構(gòu)的熱絕緣高溫超導(dǎo)電纜，其由內(nèi)向外包括支撐管、在其外纏繞的多層超導(dǎo)線、低溫保持器、以及再外面的半導(dǎo)體層、電絕緣層、屏蔽層和保護(hù)層，在多層超導(dǎo)線與低溫保持器之間有一供制冷劑通過(guò)的環(huán)形空間，該環(huán)形空間在電纜的端部與支撐管中心空間相通，從而形成雙層冷卻通道，本發(fā)明不需要采用專(zhuān)門(mén)的回流通道即可以實(shí)現(xiàn)三相電纜輸電特性均勻，低溫系統(tǒng)集中布局，同時(shí)使得電纜系統(tǒng)本身結(jié)構(gòu)更加緊湊、環(huán)境漏熱減少，即總損耗減小，從而使初投資降低，改善了熱絕緣高溫超導(dǎo)電纜的綜合性能。
文檔編號(hào)H01B12/00GK1530967SQ0312001
公開(kāi)日2004年9月22日 申請(qǐng)日期2003年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月10日
發(fā)明者贏 信, 信贏, 張京偉, 侯波, 席海霞 申請(qǐng)人:北京云電英納超導(dǎo)電纜有限公司