一个含有被补偿的电力电缆段的网络制造技术

一个电功率传输网络包括经由各连接件进行互联的多个超导电缆段，所有电缆都具有每单位长度一定的电感和一定的电容。因此，根据负载情况，在电流和电压之间引入了相位移，并且这个相位移取决于沿着电缆的位置。根据本发明专利技术，在介于各超导电缆段之间的每一个连接件上，都安排了一个相位补偿单元，例如一个串联电感（６），或者一个通用电源控制器，借助于例如用于冷却各超导电缆的冷却剂，来冷却所述串联电感。本发明专利技术还涉及一个电功率传输网络，它包括多个常规电缆段，其中，该相位补偿单元包括一个超导线圈或一个通用电源控制器。由此，沿着电缆的相位补偿单元可以被制造成比以前所知的（相位补偿单元）小很多和／或此种自动补偿能动态地将相位移保持在预定的范围内。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及含有经由各连接节点互相连接的多个超导电缆段的电能传输网络。本专利技术还涉及含有经由各连接节点互相连接的多个电缆段的电能传输网络。它更具体地涉及在用于配电的高压电缆中，对电压和电流之间的相位差的补偿。
技术介绍
所有电力电缆或自由悬挂的传输线都具有每单位长度一定的电感和一定的电容。因此，在电流和电压之间引入了依赖于负载情况的相位移，并且这个相位移取决于在电缆中处于什么位置。人们已经知道，沿着超导电缆的线路引入多个串联电感的方法，请参看，例如，B.M.Weedy和B.J.Cory合著的《电力系统》一书第四版，该书于1998年由Wiley公司在伦敦出版，在下文中用Weedy&Cory来表示。这些串联电感被用来补偿沿着线路的相位移，后者是由于具体的电缆在每单位长度中都有一定的电容量而引起的。在已知的结构中，这些串联电感都必须被装入一个占据很大空间的专门的外壳之中。人们还知道，特别是在冷电介质类型的超导电缆的两端引入串联电感，请参看，例如，WO00/39811。然而，在这里，其目的在于，当发生短路或过电流时，能增加电缆本身的电感，以便使电缆受到保护。
技术实现思路
本专利技术的目的就是补偿沿着一根电力传输电缆的电流和电压之间的相位移，使得该相位移保持在一个预定范围之内，最好是小于30°，上述相位移是由于电缆的结构、在一定电压下被传输的功率以及负载等因素引起的。根据本专利技术的一个用于传输电能的网络包括各超导电缆段以及各连接节点，所述各超导电缆段在所述各连接节点中互相连接，其中，所述节点中的至少一个，最好是全部，含有以串联方式连接两个相邻段的相位补偿单元，所述相位补偿单元适于补偿在一个或多个相邻段中引入的、介于电流和电压之间的相位移。在本文中，名词“超导电缆段”指的是被用来作为所讨论的网络中的一个积木块的一定长度的超导电缆，例如，在不用拼接内导体的前提下，按照在一段上来处理、排列和其他实际问题的观点来生成这样一个长度。段的长度可能是500m或1km或符合上述考虑的其他长度。换句话说，可以用一个接头自然地将两个超导电缆段连接起来。根据本专利技术的网络包括至少两个电缆段，以及一个连接节点，用以电气上把它们连接在一起。在本文中，名词“连接节点”指的是一个接头或者任何其他的自然连接点，例如，包括介于相继的电缆段之间的接头(原来设计时就有的或者在一个稍后的时间点上建立的，例如，在电缆损坏或断裂之后)。人们预料，各超导电缆段在低于临界温度的温度下运行，因此，临界电流为足够大，能维持实质上无损耗的电传导。本专利技术的一个好处就是，在电缆上通常无论以什么方法(例如在一个城市区域)都能提供的、某种相对容易接入的点上(例如每1公里左右)进行补偿。这样做的好处是可以提供一种“标准尺寸的”系统，它能增加系统的灵活性以及便于维修(导致较低的成本)。通过提供一种具有相对地较小的间隔的补偿，使得每一次的补偿量保持相对地小，并且其物理实现也是如此。这样一种“分布式”补偿的好处就是，由于网络的每一段都有其本身的补偿，使得电缆系统或网络变得更加稳定，所以降低了电缆受到伤害的损伤程度。这在一个含有超导电缆的网络中是特别重要的，因为在一次电缆故障中(过电流导致过热等)，可能引起相当可观的损坏。再有，这种补偿策略允许网络的大小不受限制(该网络含有大量的超导电缆段)。最后，根据本专利技术的补偿方案意味着所需的充电电流较小，由此导致较大的网络传输容量。名词“相位补偿单元”被理解为，在采用矢量表示法的条件下，能减少介于电流和电压之间的相位角的绝对大小的部件或装置。相位补偿单元的实例可以是一个有源或无源的、固定的或可变的阻抗(包括一个电阻和一个电抗)、电抗(例如，一个电感和一个电容的组合)、电感或电容。在一个优选实施例中，该网络还包括一个或多个终端节点，该终端节点含有介于一段超导电缆以及终端设备之间的连接，其中，所述一个或多个终端节点中的至少一个含有一个相位补偿单元，它以串联方式将所述超导电缆段跟所述终端设备连接在一起。在本文中，名词“终端设备”指的是被连接到该电缆段的任何设备，它可能位于一个发电厂子站，一个变电站，一个用户负载，等等。可以方便地在一个终端单元中实现(易于安装和维护)被连接到该终端设备(可能在一个或多个先前的段中)的电缆段中引入的相位移的补偿。还有，相位补偿单元可以跟故障电流限制或转换装置以及用于阻抗匹配的装置相结合。在一个优选实施例中，所述相位补偿单元包括一个电抗，最好是有源电抗，例如一个通用电源控制器。在本文中，名词“通用电源控制器”(UPC)指的是一种半导体大功率高压器件，它能注入一个跟一个线相串联的电压，后者与相电压的相位角之间可以具有任何所需的关系(参看例如Weedy&Cory合著的书，p.204)。它可以包括一个能量存储装置，例如一个电池，一个电容器或者一个能存储一个周期能量的超导电感。使用有源电抗(例如一个UPC)的好处是，即使面对着网络负载改变的情形，仍然可以动态地对补偿量进行调整，以保证介于电流和电压之间的相位差被保持在一个预定的范围内，例如±30°，最好是±10°。可供替代地，可以经由一个监测和控制网络(通常跟配电网并行建立)，对相位补偿单元进行集中控制。在一个优选实施例中，所述电抗包括一个电感。超导电缆的电感处于10μH/km到1mH/km量级的范围内，处于0.1Ω/km到10Ω/km量级范围内的电感补偿(元件的电阻值)可能是适当的。对于一个给定的电缆段以及预期的负载来说，可以确定一个预定的平均补偿量，并且作为一个固定的数值被插入，或者，最好是，可以根据实际的负载情况来进行调节。在一个优选实施例中，所述电感包括一个超导线圈。其优点在于，构成一个给定电感的超导线圈可以被制作成比常规线圈小很多。不妨加以比较，一个常规的铜空气线圈(1.5Ω，400A)，具有每相大约1m3的体积，而一个等效的超导线圈则为每相大约0.1m3的体积(不算冷却装置)。而且，在串联电感中因欧姆损耗而导致的产热得以避免，所以在一个低温环境、例如一根超导电缆中，这是特别有利的。通过将一个超导线圈跟一个常规的电力电缆系统连接在一起，就能有利地应用于相同目的，其中，用于补偿各种相位移的安装典型地都具有相当于建筑物那样的大小，并且表现出可观的系统造价。例如，在由作者Daumling，M.和Flukiger，R.发表于《低温学》杂志1995年第35卷第12期第867-870页的论文“确定由具有临界电流各向异性的超导体制成的螺线管所产生的磁场的若干因素”，以及由Martin N.Wilson于1983年由牛津大学出版社出版的手册《超导磁体》(标准书号0198548052)中，都给出了关于各种超导线圈的设计实例。在一个优选实施例中，所述相位补偿单元被冷却到基本上跟各超导电缆段相同的温度。其优点在于，在各连接节点中消除了介于电缆系统冷暖两部分之间的(热量的)转移，由此节省了冷却剂，同时减少了由于冷凝而导致的覆冰或部件发潮的问题。在本文中，名词“基本上相同的温度”指的是彼此相差在10％以内，最好是在5％以内。在一个优选实施例中，相位补偿单元以及一个或两个被连接的超导电缆段共享相同的冷却剂。这具有简化的优点，可能(通过减少独立冷却系统的数目)来产本文档来自技高网...

【技术保护点】
一个用于传输电能的网络包括各超导电缆段以及各连接节点，所述各超导电缆段在所述各连接节点中互相连接，其中，所述节点中的至少一个，最好是全部，含有以串联方式连接两个相邻段的相位补偿单元，所述相位补偿单元适于补偿在一个或多个相邻段中引入的、介于电流和电压之间的相位移。

【技术特征摘要】
DK 2001-3-12 PA2001004091.一个用于传输电能的网络包括各超导电缆段以及各连接节点，所述各超导电缆段在所述各连接节点中互相连接，其中，所述节点中的至少一个，最好是全部，含有以串联方式连接两个相邻段的相位补偿单元，所述相位补偿单元适于补偿在一个或多个相邻段中引入的、介于电流和电压之间的相位移。2.根据权利要求1所述网络，所述网络还包括一个或多个终端节点，该终端节点含有介于一段超导电缆以及终端设备之间的连接，其中，所述一个或多个终端节点中的至少一个含有一个相位补偿单元，它以串联方式使所述超导电缆段跟所述终端设备相连接。3.根据权利要求1或2所述网络，其中，所述相位补偿单元包括一个电抗，最好是一个有源电抗，例如一个通用电源控制器。4.根据权利要求3所述网络，其中，所述电抗包括一个电感。5.根据权利要求4所述网络，其中，所述电感包括一个超导线圈。6.根据上述各项权利要求中任何一项所述网络，其中，相位补偿单元被冷却到基本上跟各超导电缆段相同的温度。7.根据权利要求6所述网络，其中，相位补偿单元以及一个或两个被连接的超导电缆段共享相同的冷却剂。8.根据上述各项权利要求中任何一项所述网络，其中，各超导电缆段包括一组以上的导电元件，每一组都适于分配一...

【专利技术属性】
技术研发人员：曼弗雷德多姆宁，
申请(专利权)人：NKT电缆乌尔拉有限公司，
类型：发明
国别省市：DK[丹麦]