一种二分型三相同轴超导电缆及其设计方法技术

一种二分型三相同轴超导电缆及其设计方法，二分型三相同轴超导电缆包括波纹管骨架，波纹管骨架的内部形成制冷工质流入通道，波纹管骨架的外部由内至外依次同轴设置有A相通电超导体层、B相通电超导体层、C相通电超导体层以及屏蔽层；所述的A相通电超导体层、B相通电超导体层以及C相通电超导体层中的任意一相、任意两相或全部三相由绕制方向不同的两段带材连接组成。所述的屏蔽层由带材绕制而成，屏蔽层的带材也可以选择在超导电缆长度的二分之一处改变节距和方向继续绕制。本发明专利技术将三相同轴超导电缆三相通电超导体层和铜屏蔽层二分后，每层分为两段，各段的节距和绕制方向都可以不同，阻抗调节更加容易，有利于三相同轴超导电缆阻抗平衡。超导电缆阻抗平衡。超导电缆阻抗平衡。

【技术实现步骤摘要】
一种二分型三相同轴超导电缆及其设计方法


[0001]本专利技术属于超导电缆
，具体涉及一种二分型三相同轴超导电缆及其设计方法。

技术介绍

[0002]随着国民经济高速发展，我国城市化的进程仍在不断推进，电力工业作为社会经济发展的重要保障，也面临着越来越多的新挑战：一方面，城市经济高速发展拉动电力需求攀升，大中城市电力负荷及电力负荷密度屡创新高，对城市电力负荷中心的电网进行升级改造尤为迫切；另一方面，城市建设土地资源极为紧张，城市电网改造存在很大的阻力，城市负荷中心电网规划建设的迫切性与困难性之间的矛盾愈加突出。需要采用更高输送能力的输电方式来解决输电通道紧张等问题。作为先进的电网技术之一，超导输电技术利用超导材料处于超导态时高密度(>104
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107A/cm2)无阻载流能力，替代常规的铜、铝等金属材料作为载流导体，实现高密度的电能传输。与传统的铜电缆相比，超导电缆具有以下几个优点：
[0003](1)极低的损耗，直流高温超导电缆的导体损耗几乎为零，交流高温超导电缆的损耗是常规电缆的十分之一；相同截面情况下，超导电缆的载流能力是传统铜电缆的五到十倍；
[0004](2)超导电缆可以在更低的电压水平下承载高电压水平的功率容量，通过在低电压等级下的高功率传输，可替代城市变电站和相关辅助设备，大大减少资本投资；
[0005](3)超导电缆采用液氮等作为冷却介质，不会有漏油污染环境和发生火灾的隐患；
[0006](4)超导电缆结构紧凑，减少了电缆隧道和相应支持机构的尺寸，可以在现有的地下管道中安装超导电缆。因此，超导电缆应用在城市负荷中心的地下电缆系统或在特定环境下实现大容量输电方面具有很大的技术优势。
[0007]三相同轴超导电缆相比于一般超导电缆，结构更加紧凑，在稳态运行时，三相电流平衡，屏蔽层电流较小，不需要超导带材作为其屏蔽层，超导带材用量减小一半以上，成本更低。
[0008]在常规的三相同轴超导电缆结构中，三相同轴超导电缆的导体层，即A、B、C三相是通过一定数量的超导带材绕制而成的，屏蔽层是由一定数量的铜带绕制而成的。电缆的导体层和屏蔽层的节距和绕制方向在绕制过程中不发生改变。由于常规三相同轴超导电缆的各相半径不同，导致三相电磁参数，如自感、相间互感和相间电容存在固有不平衡问题，会引起通流时三相电流不平衡，而三相电流的不平衡会导致三相同轴超导电缆各相损耗增大，屏蔽层也感应出电流，令电缆总体的损耗增加，降低了电网的电能质量。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种二分型三相同轴超导电缆及其设计方法，将三相同轴超导电缆导体层和屏蔽层根据需要进行二分化，阻抗调节更
加容易。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术有如下的技术方案：
[0011]一种二分型三相同轴超导电缆，包括波纹管骨架，波纹管骨架的内部形成制冷工质流入通道，波纹管骨架的外部由内至外依次同轴设置有A相通电超导体层、B相通电超导体层、C相通电超导体层以及屏蔽层；所述的A相通电超导体层、B相通电超导体层以及C相通电超导体层中的任意一相、任意两相或全部三相由绕制方向不同的两段带材连接组成。
[0012]作为本专利技术二分型三相同轴超导电缆的一种优选方案，所述的屏蔽层由带材绕制而成，屏蔽层的带材在超导电缆长度的二分之一处改变节距和方向继续绕制。
[0013]作为本专利技术二分型三相同轴超导电缆的一种优选方案，所述的A相通电超导体层、B相通电超导体层以及C相通电超导体层中的任意一相、任意两相或全部三相的两段带材之间采用焊接进行连接，所述屏蔽层的带材采用铜带。
[0014]作为本专利技术二分型三相同轴超导电缆的一种优选方案，所述A相通电超导体层依次经A相保护层和内绝缘层设置在波纹管骨架的外部。
[0015]作为本专利技术二分型三相同轴超导电缆的一种优选方案，所述B相通电超导体层依次经B相保护层和AB相间绝缘层设置在A相通电超导体层上。
[0016]作为本专利技术二分型三相同轴超导电缆的一种优选方案，所述C相通电超导体层依次经C相保护层和BC相间绝缘层设置在B相通电超导体层上。
[0017]作为本专利技术二分型三相同轴超导电缆的一种优选方案，所述屏蔽层通过外绝缘层设置在C相通电超导体层上，屏蔽层的外部设置保护层。
[0018]作为本专利技术二分型三相同轴超导电缆的一种优选方案，所述A相保护层、B相保护层以及C相保护层均采用铜保护层。
[0019]一种所述的二分型三相同轴超导电缆的设计方法，包括以下步骤：
[0020]从A相通电超导体层、B相通电超导体层以及C相通电超导体层中选择需要对带材进行二分化处理的任意一相、任意两相或全部三相；
[0021]调节二分化处理带材每段的节距和绕制方向来调整三相同轴超导电缆的自感、相间互感，使三相同轴超导电缆达到阻抗平衡。
[0022]作为本专利技术设计方法的一种优选方案，还包括对屏蔽层的带材在超导电缆长度的二分之一处改变绕制节距和方向，进而配合调整三相同轴超导电缆的自感、相间互感，使三相同轴超导电缆达到阻抗平衡。
[0023]相较于现有技术，本专利技术至少具有如下的有益效果：
[0024]常规三相同轴超导电缆的导体层和屏蔽层的节距和绕制方向在绕制过程中不发生改变，由于各相半径不同，导致三相电磁参数，如自感、相间互感和相间电容存在固有的不平衡问题，会引起通流时三相电流不平衡，而三相电流的不平衡会导致三相同轴超导电缆各相的损耗增大，屏蔽层也感应出电流，令电缆总体的损耗增加，降低了电网的电能质量。本专利技术将A相通电超导体层、B相通电超导体层以及C相通电超导体层中的任意一相、任意两相或全部三相进行二分化处理，每层分为两段，各段的节距和绕制方向都可以不同，基于三相同轴超导电缆的自感、相间互感与每段的节距和绕制方向有关，因此二分化处理后，三相同轴超导电缆的阻抗调节更加容易，有利于三相同轴超导电缆实现阻抗平衡。
[0025]进一步的，本专利技术屏蔽层的带材在超导电缆长度的二分之一处改变节距和方向继
续绕制，将三相同轴超导电缆导体层和屏蔽层根据需要进行二分化，既可以任意一相超导层二分，也可以任意两相或三相超导层二分，屏蔽层也可以选择是否二分化处理，便于阻抗平衡调节。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1本专利技术实施例二分型三相同轴超导电缆结构示意图；
[0028]图2本专利技术实施例二分型三相同轴超导电缆二分化通电超导体层结构示意图；
[0029]图3本专利技术实施例二分型三相同轴超导电缆二分化屏蔽层结构示意图；
[0030]附图中：1
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制冷工质流入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二分型三相同轴超导电缆，其特征在于：包括波纹管骨架(2)，波纹管骨架(2)的内部形成制冷工质流入通道(1)，波纹管骨架(2)的外部由内至外依次同轴设置有A相通电超导体层(11)、B相通电超导体层(12)、C相通电超导体层(13)以及屏蔽层(14)；所述的A相通电超导体层(11)、B相通电超导体层(12)以及C相通电超导体层(13)中的任意一相、任意两相或全部三相由绕制方向不同的两段带材连接组成。2.根据权利要求1所述的二分型三相同轴超导电缆，其特征在于：所述的屏蔽层(14)由带材绕制而成，屏蔽层(14)的带材在超导电缆长度的二分之一处改变节距和方向继续绕制。3.根据权利要求1所述的二分型三相同轴超导电缆，其特征在于：所述的A相通电超导体层(11)、B相通电超导体层(12)以及C相通电超导体层(13)中的任意一相、任意两相或全部三相的两段带材之间采用焊接进行连接，所述屏蔽层(14)的带材采用铜带(18)。4.根据权利要求1所述的二分型三相同轴超导电缆，其特征在于：所述A相通电超导体层(11)依次经A相保护层(4)和内绝缘层(3)设置在波纹管骨架(2)的外部。5.根据权利要求4所述的二分型三相同轴超导电缆，其特征在于：所述B相通电超导体层(12)依次经B相保护层(6)...

【专利技术属性】
技术研发人员：诸嘉慧，杨启帆，陈盼盼，曹京荥，陈杰，杨艳芳，张宏杰，韦德福，刘佳鑫，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司电力科学研究院国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：