使用兩相超導電纜作為供電電纜的製作方法

2023-12-11 14:00:42 1

專利名稱：使用兩相超導電纜作為供電電纜的製作方法
技術領域：
本發明涉及兩相超導電纜作為供電電纜的使用。
背景技術：
例如可適用於交流電和直流電的超導電纜在W02008/148390A1中公開。具有超導電纜的配置和供電系統是已知的並已在世界範圍內使用多年。在這種情 況下，其可以是用於高壓直流輸電(HVDCT)的配置，例如，其使用了配有兩根電纜的傳輸元 件。一種這樣的傳輸元件例如是水下電纜，其可用於橋接遠距離。然而，諸如這樣的配置還 用在兩相交流電網中，例如用於電氣鐵路的電源。相應的兩相供電系統的兩個相，例如在該 情況下懸掛在鐵塔上，彼此分開。在已知的兩相供電系統中產生有電氣損耗和不期望的電 壓降。開始時提及的W02008/148390A1公開了一種通過兩相電纜為負載提供電流的配 置，該兩相電纜的形式為具有兩相導體的超導電纜，該兩相導體彼此同軸，通過內部電介質 彼此分開，並且結合在一起而形成一個單元。

發明內容
本發明基於的目的是，設計一種具有超導電纜的配置，從而能低損耗和低壓降地 將該電纜用在兩相供電系統中。該目的通過專利權利要求1中所述的特徵的總體而實現。該電纜允許為兩相交流 系統提供一種很低損耗的電源，以及為直流系統提供一種實質上無損耗的電源。與已知的 交流領域中所使用的單導體技術和三導體技術相比，在該情況下，使用了一種僅設有兩個 超導相導體的超導電纜。使用該電纜的兩相供電系統能夠被特別容易地安裝，這是因為僅 有一個元件需要裝配，就是製冷器，其中配置有結合形成一個單元的兩個超導相的超導電 纜。這對設計用於電氣鐵路的電源的兩相配電網絡尤為有利。在德國諸如該網絡的網絡中 的相電壓為例如llOkV。由於許多歐洲國家的電氣鐵路使用頻率為16. 7Hz的交流電，這另 外導致與用於一般電源的50Hz多相系統相比，交流損耗減少3倍。由於電纜的兩個同軸相導體-用於直流電和兩相交流電-以180°的相移工作，其 電磁場彼此抵消，其結果是在該配置或製冷器外部不存在電磁場。通過現代技術，超導電纜具有由複合材料構成的電導體，該複合材料包含在充分 低的溫度下改變到超導狀態的陶瓷材料。適當設計的導體的電氣直流阻抗為零，只要使用 了充分的冷卻，以及只要未超過特定電流大小。作為示例，適合的陶瓷材料為ReBCO(稀土 鋇銅氧化物)，特別是YBC0(釔鋇銅氧化物)或BSCC0(鉍鍶鈣銅氧化物)。作為示例，將這 種材料改變到超導狀態的充分低的溫度為67K到110K之間。作為示例，適合的冷卻劑為氮 氣、氦氣、氖氣和氫氣，或這些物質的混合物。


本發明主題的典型實施例在圖中示出，其中圖1和2示出了被冷卻器包圍的兩個電纜的橫截面，在不同的實施例中其可根據 本發明而使用。
具體實施例方式圖1示出了一種超導電纜SK，其配置在冷卻器KR中並具有冷介質。電纜SK包括 內部相導體1、圍繞內部相導體的內部電介質2、和圍繞該內部電介質2的外部相導體3，外 部電介質4配置在外部相導體上。兩個相導體1和3可有利地由YBC0或BSCC0構成。它 們可由例如由銅構成並放置在其上的正常導體所穩定。在該情況下，內部正常導體5放置 在內部相導體1內部，而外部正常導體6放置在外部相導體3外部。內部相導體1-可能插 入有內部正常導體5-裝配至圓形橫截面的支承7，其優選為管狀，如圖中所示。當該裝置工 作時，冷卻劑可通過該管。然而，支承7也可為實心截面的形式。冷卻器KR包括兩個金屬管8和9，它們彼此同心並間隔一定距離設置。真空絕緣 10位於兩個管8和9之間。管8和9有利地由不鏽鋼構成，並且相對於其縱向橫向起皺。 冷卻器KR包圍供冷卻劑通過的自由空間FR，且其中布置有電纜SK。圖2中所示的超導電纜SK為具有冷介質和熱介質的電纜。其設計與圖1中所示 電纜SK基本上相對應，但不具有圍繞外部相導體3的外部電介質4。在該實施例的電纜SK 或整個裝置中，冷卻器KR由外部電介質11所包圍，在該外部電介質上可裝配由絕緣材料構 成的殼體12。
權利要求
一種用作電氣鐵路的兩相配電網絡中的供電電纜的兩相超導電纜(SK)，所述超導電纜具有彼此同軸配置並用內部電介質(2)彼此分開的兩個相導體(1，3)，並且所述超導電纜配置在冷卻器(KR)中，所述冷卻器包括兩個管(8，9)，所述兩個管同軸放置並且彼此間間隔一距離，在這兩個管之間具有真空絕緣物(10)，並且除該電纜(SK)之外，所述管圍繞一供冷卻劑通過的自由空間(FR)，其中外部電介質(4，11)裝配在該電纜(SK)的外部相導體(3)之上。
2.根據權利要求1的電纜，其特徵在於，外部電介質(4)位於外部相導體(3)之上。
3.根據權利要求1的電纜，其特徵在於，外部電介質(11)位於冷卻器(KR)的外側之上。
4.根據權利要求1至3任一項的電纜，其特徵在於，兩個相導體(1，3)中的每一個由位 於其上的正常導體(5，6)所穩固。
全文摘要
一種用作電氣鐵路的兩相配電網絡中的供電電纜的兩相超導電纜(SK)，所述超導電纜具有彼此同軸配置並用內部電介質(2)彼此分開的兩個相導體(1，3)，並且所述超導電纜配置在冷卻器(KR)中，所述冷卻器包括兩個管(8，9)，所述兩個管同軸放置並且彼此間間隔一距離，在這兩個管之間具有真空絕緣物(10)，並且除該電纜(SK)之外，所述管圍繞一供冷卻劑通過的自由空間(FR)，其中外部電介質(4，11)裝配在該電纜(SK)的外部相導體(3)之上。
文檔編號H01B12/16GK101853717SQ20101017410
公開日2010年10月6日 申請日期2010年2月4日 優先權日2009年2月4日
發明者雷納·索伊卡, 馬克·斯泰莫爾 申請人:尼克桑斯公司