超导电缆芯和超导电缆制造技术

一种超导电缆芯，包括超导导体和覆盖所述超导导体的外周围的绝缘层；　所述超导电缆芯纵向地分为电缆部分和连接结构形成部分，所述连接结构形成部分位于所述电缆部分的每个端部，并且当与另一传导件连接时用作在其内形成互补的绝缘结构的部分；　对于所述超导电缆芯，所述连接结构形成部分至少在从所述超导电缆芯的端部到所述互补的绝缘结构的端部的范围内；　所述连接结构形成部分具有绝缘层，其绝缘性能高于所述电缆部分的所述绝缘层的绝缘性能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及超导电缆芯和装有该超导电缆芯的超导电缆的结构。 具体地，本专利技术涉及在相互连接超导电缆的中间接头和将超导电缆与另一电力设备连接的端接接头具有良好绝缘性能的超导电缆芯，并涉 及装有该超导电缆芯的超导电缆的结构。
技术介绍
近年来，研究者和工程师提倡使用比普通传导电缆具有更高传输 能力的超导电缆作为电力电缆。作为超导电缆，例如，超导电缆可具 有三根电缆芯扭绞在一起并被容纳在热绝缘管内的结构，如专利文献1 中所述。每根超导电缆芯从中心起按以下顺序包括支撑管(former)、超 导导体、绝缘层、外导体层和保护层。通常，超导导体和外导体层都 由超导线形成。绝缘层通过成螺旋形地搭叠绝缘纸而形成，以保证所 需的绝缘性能。超导导体、绝缘层和外导体层沿电缆芯的总长度各具 有一致的厚度。热绝缘管具有由内管和外管组成的双管结构，在内管和外管之间 放置有热绝缘材料。双管中的空间被抽成真空。在热绝缘管的外部形 成有防腐蚀覆盖物。通常，在前述的超导电缆中，由内管和电缆芯包 围的空间成为冷却剂通道。超导电缆芯由于被冷却剂冷却到极低温度而收縮。这种收縮在超 导线上施加张力，在某些情况中损坏超导线。因此，在多芯超导电缆 中，通过在芯的扭绞被松弛的情况下将芯放置在热绝缘管中，从而保留电缆芯的收縮的容许量。当这种超导电缆用于构建覆盖长距离的输电线时，需要以下类型 的接头。 一种接头是中间接头，它在电线的中间位置将相邻电缆的芯 彼此连接。另一种接头是端接接头，它在电线的端部将电缆芯与另一 电力设备(常规传导导体或另一传导件)连接。(下文中，中间接头 和端接接头简称为接头)。在这些接头中，超导电缆的端部以阶梯的 形状被剥去以露出超导导体。接下来，露出的超导导体与另一超导件 连接，该超导件以和前述超导导体相同的方式露出。随后，形成互补 的绝缘结构以覆盖露出的导体的及其附近的外周边。通常，互补的绝 缘结构的两个端部各设置有应力消除锥部分，该应力消除锥部分的直 径向着端部减少，以消除接头处的电场集中。专利文献1:已公开的日本专利申请Tokukai 2006-59695(见图5)。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题工程师们一直研究用超导电缆替代普通传导电缆安装在已装有普 通传导电缆的已有的管中。考虑到以上情况，可能的是，超导电缆在 其直径上具有限制，以便它能装入直径已固定的管中。因此，电缆芯 的外径也受到此限制，从而难以提供厚的绝缘层。结果，难以以充足 裕量进行电缆芯本身的绝缘设计。当通过使用上述超导电缆形成接头时，将变得更难以在接头的绝 缘设计中保证裕量。首先，接头倾向于具有电弱点，该电弱点由电场 在超导电缆芯的端部以阶梯的形状被剥去的地方局部地集中而产生。 特别地，电场集中在互补的绝缘结构中的应力消除锥部分的开始位置。 结果，在一些情况下，在该部分不能实现充分的设计裕量。因此希望 开发出一种超导电缆，该超导电缆允许形成具有进一步增强的可靠性 的接头。鉴于上述情况，本专利技术的主要目的是提供一种超导电缆芯，该超 导电缆芯允许形成高度可靠性的接头，即使电缆直径受限制。本专利技术 的另一目的是提供一种装有上述超导电缆芯的超导电缆和一种装有前 述超导电缆的超导电缆线。解决问题的手段本专利技术通过对电缆芯的端部提供不同于其他部分的绝缘结构来实 现前述目的。本专利技术的超导电缆芯包括超导导体和覆盖超导导体外围的绝缘 层。本专利技术的超导电缆芯纵向地分为电缆部分和连接结构形成部分， 该连接结构形成部分位于电缆部分的每个端部，并且当电缆芯与另一 传导件连接时用作形成互补绝缘结构的部分。在超导电缆芯中，连接 结构形成部分至少在从超导电缆芯的端部到互补绝缘结构的端部的范 围内。连接结构形成部分具有绝缘性能比电缆部分的绝缘层的绝缘性 能高的绝缘层。以上描述说明了本专利技术的特征。互补绝缘结构是由绝缘件形成的结构，该绝缘件覆盖在连接部分 中以阶梯状剥去而露出的超导导体和露出的导体的附近的外周围。互 补绝缘结构形成为使得在超导导体和超导电缆芯的绝缘层的外周围 中，至少以阶梯的形状剥去的整个部分覆盖有互补绝缘结构。互补绝 缘结构通常具有形成为直径朝每个端部减小的锥形的应力消除锥部 分。应力消除锥部分在没有以阶梯形状剥去的绝缘层的外周围具有开 始位置(互补绝缘结构的端部)。因此，当形成应力消除锥部分时， 本专利技术的超导电缆芯的连接结构形成部分形成为至少从超导电缆芯的 端部延伸到应力消除锥的开始位置。电缆芯中，除上述连接结构形成 部之外的部分是电缆部分。位于超导电缆的端部的连接结构形成部分可形成有不同于上述电缆部分的绝缘结构的原因是，对于超导电缆，可以预先确定用来形成 接头的电缆端部的位置。对于普通传导电缆而言，电缆可在任意期望位置被切断以形成接 头。因此，不是精确地依照电缆线的单元长度来生产电缆。换言之， 用于形成接头的电缆的端部的位置不必在运输电缆时确定。在另一方 面，超导电缆通常配备有热绝缘管，该热绝缘管具有真空热绝缘结构。 如果该热绝缘管在任意期望的位置被切割，则不能维持真空状态。因 此，依照与线的单元长度精确一致的长度来生产超导电缆。换言之， 对于超导电缆，用来形成接头的电缆的端部的位置被预先确定。结果， 可以容易地改变用于形成接头的电缆的端部的绝缘性能，使其不同于 其它部分的绝缘性能。通过设计电缆芯的连接结构形成部分使其具有高于电缆部分的绝 缘性能，当形成接头时，接头在设计中可具有进一步增加的裕量。为了实现超导电缆芯的连接结构形成部分具有比电缆部分的绝缘性能好的绝缘性能的设计，推荐的是，例如，(a)增加连接结构形成部分的绝缘层的厚度以保留超导导体和外导体层之间的绝缘距离，以 及(b)形成互补绝缘结构的应力消除锥部分以避免电场的集中。在上面(a)的情况下，最简单的设计可能是另外搭叠带状绝缘件 到连接结构形成部分的绝缘层中。这种结构增强了电缆端部的绝缘性 能。因此，当形成接头时，接头在绝缘设计上可具有进一步增加的裕在上面(b)的情况下，典型的例子是直接在超导导体上放置介电 常数e比其他部分高的绝缘层。更具体地，绝缘层被分成主绝缘层和内 绝缘层，内绝缘层直接布置在超导导体上且具有高于主绝缘层的介电 常数。上述结构能减轻布置成靠近导体的绝缘层位置处的电介质应力， 且因此遭受高强度的电场。因此，由于应力消除锥的绝缘设计，电缆 的接头能具有进一步增加的裕量。此外，希望的是，主绝缘层被分为 具有不同介电常数的层，以将这些层布置成使得介电常数￡于从直接位 于超导导体上的位置按高值、中值到低值的顺序变化。这种布置被称 为e分级。当使用电力电缆(超导电缆或常用传导电缆)进行电力传输时， 负极闪电脉冲或开关脉冲可能施加到电缆线上，使得电场的最大强度 出现在布置在绝缘层的外围上的外导体层(屏蔽层)的直接下方的位 置。因此，希望的是，本专利技术的超导电缆芯具有考虑上述可能性而设计的结构。例如，除内绝缘层之外，具有比主绝缘层高的介电常数e 的外绝缘层可设置在绝缘层的外围上的位置并直接位于外导体层下 方。在提供内绝缘层和外绝缘层以形成e分级的情况下，希望的是，内 绝缘层、主绝缘层和外绝缘层分别具有高值、中值和高值的介电常数e。 此外，主绝缘层可分成多层以进行e分级。此外，本专利技术的电缆芯可应用到直流超导电缆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超导电缆芯，包括超导导体和覆盖所述超导导体的外周围的绝缘层；　所述超导电缆芯纵向地分为电缆部分和连接结构形成部分，所述连接结构形成部分位于所述电缆部分的每个端部，并且当与另一传导件连接时用作在其内形成互补的绝缘结构的部分；　对于所述超导电缆芯，所述连接结构形成部分至少在从所述超导电缆芯的端部到所述互补的绝缘结构的端部的范围内；　所述连接结构形成部分具有绝缘层，其绝缘性能高于所述电缆部分的所述绝缘层的绝缘性能。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种超导电缆芯，包括超导导体和覆盖所述超导导体的外周围的绝缘层；所述超导电缆芯纵向地分为电缆部分和连接结构形成部分，所述连接结构形成部分位于所述电缆部分的每个端部，并且当与另一传导件连接时用作在其内形成互补的绝缘结构的部分；对于所述超导电缆芯，所述连接结构形成部分至少在从所述超导电缆芯的端部到所述互补的绝缘结构的端部的范围内；所述连接结构形成部分具有绝缘层，其绝缘性能高于所述电缆部分的所述绝缘层的绝缘性能。2. 如权利要求l所述的超导电缆芯，其中(a) 所述连接结构形成部分的所述绝缘层设置有主绝缘层和内绝 缘层，所述内绝缘层布置在所述主绝缘层和所述超导导体之间；和(b) 所述内绝缘层具有比所述主绝缘层的介电常数高的介电常数。3. 如权利要求2所述的超导电缆芯，其中所述连接结构形成部分 还设置有外绝缘层，所述外绝缘层布置在所述主绝缘层的所述外周围 上并具...

【专利技术属性】
技术研发人员：芦边祐一，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP