电缆、构制电缆的方法和电缆的使用技术

本发明专利技术涉及一种电缆和用于构制电缆的方法，所述电缆具有至少一个电缆芯，所述电缆芯具有３个或多个被绝缘层、电阻层或减少的电接触表面相互隔离的导电层。所述导电层包括电导体，它们以预定的螺距角被螺旋地设置。按照本发明专利技术，所述预定的螺距角从径向最内的导电层到位于径向最内的导电层和径向最外的导电层之间的中间导电层逐层地逐步增加，并且所述预定的螺距角从所述中间导电层到径向最外的导电层基本上保持恒定或者逐层地逐步减小。其结果是，可以获得均匀的电流分布，因而减少交流损耗。本发明专利技术还涉及按照本发明专利技术的交流电缆用作电力电缆的使用。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电缆，其具有至少一个电缆芯，所述电缆芯包括3个或多个由绝缘层隔开的导电层，其中所述导电层包括以预定的螺距角(pitch angle)被螺旋地设置的电导体。本专利技术尤其涉及具有减少的交流损耗的电缆。当使用电力电缆时，一般需要获得尽可能低的功率损耗。适用于具有低损耗的电缆在现有技术中是公知的。现有技术中披露了一种具有至少一个电缆芯的交流电缆，所述电缆芯包括由绝缘层相互隔开的若干个导电层。所述导电层一般由电导体构成，它们以预定的螺距角被螺旋地设置。由超导材料制成的最内部的导体一般围绕一个中心骨架螺旋地缠绕，借以形成导电层。同样，也由超导材料制成的其它的导电层一般围绕适用于把导电层分开的绝缘层螺旋地缠绕。所需的导电层的数量取决于电缆的特定用途，并且取决于所用的带的电流传输能力。层之间的电流分布取决于缠绕的螺距、层的半径、层的厚度以及导体的层的电阻率，因为层之间的电感取决于缠绕的螺距。因此，按照现有技术，螺距逐层地以给定的方式被改变。结果，使得在导电层之间的电流分布更均匀，从而使交流损耗减小。WO 96/39705公开了一种电缆，其具有中心承载本体，围绕着所述中心承载本体至少在3个导体位置以预定的螺距角(pitch angle)被螺旋地设置。在各个导体位置的导体的螺距角被这样选择，使得它们从一个位置到一个位置在径向最内的导体位置的第一值和径向最外的导体位置的第二值之间逐步地增加或者减小。虽然按照现有技术的交流电缆是有用的，但是它们具有这样的缺点，即，为了获得相等的电流分布，要求缠绕的螺距具有非常大的改变。因此，实际上，难于生产具有这样大的改变的螺距的电缆。本专利技术的目的在于提供一种具有低的交流损耗的并且克服了现有技术中的缺点的电缆。本专利技术的目的是通过一种电缆实现的，所述电缆具有至少一个电缆芯，所述电缆芯具有3个或多个被绝缘层相互隔离的导电层，其中所述导电层包括电导体，它们以预定的螺距角被螺旋地设置，其中所述预定的螺距角从径向最内的导电层到位于径向最内的导电层和径向最外的导电层之间的中间导电层逐层地逐步增加，并且所述预定的螺距角从所述中间导电层到径向最外的导电层逐层地基本上保持恒定或者逐层地逐步减小。因而，在这种电缆中获得了均匀的电流分布，因而减少了交流损耗。此外，和现有技术的电缆相比获得了螺距改变较少的电缆。这是有益的，因为具有较大螺距改变的电缆在电缆的冷却期间导致不同层的不同的热收缩。此外，希望在层与层之间的螺距具有小的改变，因为这可以改善电缆的机械性能。本专利技术基于这样的事实，即为了设计上述类型的具有小的交流损耗的电缆要解的方程是非常复杂的，因而不可能用解析法求解。所述方程包括多个耦联的参数，使得系统难于求解，即当改变一个参数时，可能影响一个或几个其它的参数。当使用简化模型时，可以解释一些参数之间的关系，例如，发现电感随着导电层半径的增加而减少，并且导电层的自感随着螺距角的增加而增加。在不合超导体的电缆中，层电阻也起作用。实际上，已经发现，当按照本专利技术设计电缆时，可以在上述类型的电缆的截面上获得均匀的电流分布，从而获得上述的优点。本专利技术的目的也可以通过一种电缆来实现，其中·至少一个所述的绝缘层具有和其它绝缘层中的至少一个不同的厚度，·至少一个所述的导电层具有和其它导电层中的至少一个不同的厚度，·至少一个所述的绝缘层包括和其它绝缘层中的至少一个的材料不同的材料，或者至少一个所述的导电层包括和其它导电层层中的至少一个的材料不同的材料。从而获得在电缆中的电流的均匀分布，因而减少了在电缆中的交流损耗。虽然电缆可以构成具有上述特性的单一特性，但是也可以组合两个或多个特性。因而，当设计上述类型的电缆时，获得了增加的自由度，因为可以获得所需的电流均匀分布的电缆，其中通过改变一个或几个附加的参数，即除去改变螺距之外，还可以改变绝缘层的厚度、导电层的厚度、绝缘层的材料与/或导电层的材料。其结果是，可以减少螺距的改变，借以进一步改变电缆的机械性能。在一优选实施例中，至少一个所述的绝缘层比径向最外的相邻的绝缘层较厚。在另一优选实施例中，至少一个所述的导电层比径向最外的相邻的导电层较厚。按照另一个实施例，所述的绝缘层的厚度与/或所述的导电层的厚度在径向最内的绝缘层的第一值和径向最外的绝缘层的第二值之间逐层地逐步减少。在一优选实施例中，导电层材料的电阻率从径向最内的导电层的第一值逐层地增加到径向最外的导电层的第二值，即，本专利技术可以用于非超导电缆中。在另一个优选实施例中，所述导体包括超导材料，即本专利技术可以用于超导电缆中。例如，所述超导材料是高超导温度的超导材料。本专利技术还涉及一种用于生产上述类型电缆的方法。本专利技术还涉及按照本专利技术的电缆作为电力电缆的使用。下面结合附图详细说明本专利技术，其中附图说明图1表示按照现有技术的电缆的载流部分的示意的截面图，图2表示按照本专利技术的电缆的载流部分的第一实施例，图3表示按照本专利技术的电缆的载流部分的第二实施例，图4表示按照本专利技术的电缆的载流部分的第三实施例，以及图5表示在电缆的导电层中的导体的螺距和螺距角。一般地说，例如，当电缆被用作交流电力电缆如地下电缆或架空电力线，例如用作驱动例如火车的电力线时，在电缆中希望获得尽可能低的功率损耗。现有技术中披露了一种具有一个电缆芯的电缆，所述电缆芯具有若干个导电层，它们由绝缘层、电阻层或减少的电接触表面相互分开。在本文中绝缘层这个术语应当包括绝缘层、电阻层或减少的电接触表面。导电层一般由电导体形成，它们以预定的螺距角螺旋地设置。图1是按照现有技术的电缆1的截面图，用于说明电缆1的结构。电缆1包括一中心骨架2，电导体围绕该中心骨架以预定的螺距角螺旋地设置。因而该导体形成一导电层3，其适用于在电缆1中载送电流。由图可见，所示的电缆1包括4个导电层3，6，9和12。导电层由所谓的绝缘层5，8，11相互隔离，即导电层3和6由绝缘层5隔离，导电层6和9由绝缘层8隔离，依此类推。绝缘层具有给定的恒定的或基本上恒定的厚度。其它的导电层6，9和12也包括围绕用于把导电层隔开的绝缘层螺旋地绕制的导体。在电缆中的导电层的数量取决于电缆的用途和所使用的带的电流输送能力。在电缆中的螺距和螺距角如图5所示。该图表示电缆501，其包括由图的左面的图示出的若干层。在图的右方，示出了同一个电缆501。图中还示出了围绕着电缆中的给定层缠绕的导体502。导体502表示在电缆501的导电层中的导体。在图中，WP表示导体的螺距，即从一匝开始到该匝结束时的距离，还示出了螺距角。层之间的电流分布取决于导体的螺距的不同，因为层之间的电感取决于螺距。按照现有技术，螺距按以下方式改变。在导电层3，6，9和12中的导体的螺距角都具有给定的不同的数值，所述数值被这样选择，使得它们在径向最内的导电层即导电层3的第一值和径向最外的导电层即导电层9的第二值之间逐层地逐步增加或减小。结果，使得电流在各个导电层之间更加均匀地分布，因而和类似的已知的在所有层中的螺距相等或近似相等的电缆相比，可以减小交流损耗。按照本专利技术，选择绝缘层或导电层的层半径与/或材料，使得满足(至少近似地)以下的电感方程 对于 和Vi＝Vj其中Mij是电感矩阵，Vi和Ii是层的电压和电流，Ai是层的截面积。根据规定，所有的Vi是相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电缆，所述电缆具有至少一个电缆芯，所述电缆芯具有３个或多个被绝缘层相互隔离的导电层，其中所述导电层包括电导体，它们以预定的螺距角被螺旋地设置，其特征在于，其中所述预定的螺距角从径向最内的导电层到位于径向最内的导电层和径向最外的导电层之间的中间导电层逐层地逐步增加，并且所述预定的螺距角从所述中间导电层到所述径向最外的导电层逐层地基本上保持恒定或者逐层地逐步减小。

【技术特征摘要】
DK 1999-2-19 PA1999002211.一种电缆，所述电缆具有至少一个电缆芯，所述电缆芯具有3个或多个被绝缘层相互隔离的导电层，其中所述导电层包括电导体，它们以预定的螺距角被螺旋地设置，其特征在于，其中所述预定的螺距角从径向最内的导电层到位于径向最内的导电层和径向最外的导电层之间的中间导电层逐层地逐步增加，并且所述预定的螺距角从所述中间导电层到所述径向最外的导电层逐层地基本上保持恒定或者逐层地逐步减小。2.如权利要求1所述的电缆，其特征在于，至少一个所述的绝缘层具有和其它绝缘层中的至少一个不同的厚度。3.如权利要求1或2所述的电缆，其特征在于，至少一个所述的导电层具有和其它导电层中的至少一个不同的厚度。4.如权利要求1-3中任何一个所述的电缆，其特征在于，至少一个所述的绝缘层比径向最外的相邻的绝缘层较厚。5.如权利要求1-4中任何一个所述的电缆，其特征在于，至少一个所述的导电层比径向最外的相邻的导电层较厚。6.如权利要求1-5中任何一个所述的电缆，其特征在于，所述的绝缘层的厚度在径向最内的绝缘层的第一值和径向最外的绝缘层的第二值之间逐层地逐步减少。7.如权利要求1-6中任何一个所述的电缆，其特征在于，所述的导电层的厚度在径向最内的导电层的第一值和径向最外的导电层的第二值之间逐层地逐步减少。8.如权利要求1-7中任何一个所述的电缆，其特征在于，至少一个所述的绝缘层包括和其它绝缘层中的至少一个的材料不同的材料。9.如权利要求8所述的电缆，其特征在于，所述绝缘层的磁化系数逐层地改变。10.如前面任何一...

【专利技术属性】
技术研发人员：曼弗雷德道姆凌，
申请(专利权)人：NKT研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：DK[丹麦]