[发明专利]具有至少一根超导电缆的系统

说明书

技术领域

本发明涉及一个具有至少一根超导电缆和一个低温恒温器的系统。超导电缆至少具有一根超导导体，低温恒温器围绕电缆设置，由两根金属管，即内管和外管构成，所述内管和外管同心布置，相距一定的距离，相对于它们的纵向形成有波纹，且在它们之间布置有真空绝缘层(EP1 720 176 B1)。

背景技术

在现代技术中，超导电缆具有由复合材料制成的导电体，复合材料包括陶瓷材料，其在足够低的温度下可以转变为超导态。如果不超过一定的电流等级，在提供了足够的冷却时，由此形成的导体的直流电阻是0。比如，YBCO(钇钡铜氧化物)、BSCCO(铋锶钙铜氧化物)就是合适的陶瓷材料。再比如，将诸如这些的材料转变为超导态的足够低的温度在67K到110K之间。例如，氮气、氦气、氖气、氢气或者它们的混合物都是合适的冷却剂。

DE601 29 172 T2公开了一种具有低温介电超导电缆的输电系统，超导电缆置于由两根管构成的低温恒温器中，这两根管同心布置，并被真空绝缘层隔开。电缆具有设于管状支撑体上的超导体、围绕该支撑体的介电层和设于该支撑体上的超导回路导体。在低温恒温器中留有用于通过冷却剂的空间，该冷却剂还可以通过管状支撑体。由于电场强度增大，诸如这种的系统的交流损耗比较高，结果需要设置较厚的绝缘介电层。电缆并于是低温恒温器的直径也都相应增大。

在根据本文开头引用的EP1 720 176B1所公开的系统中，带波纹轮廓的超导电缆设置于低温恒温器中，低温恒温器由两根金属管构成，这两根金属管相对于彼此同心布置并相对于它们的纵向横向褶皱。在管间设置有真空绝缘层。电缆上的波纹轮廓由在特定点上与其连接的网状结构构成。这个例子的目的是为了补偿电缆遇冷时的收缩。在这个系统中，由于低温恒温器不仅包围电缆，而且包围冷却剂通过的空穴，因此具有DE601 29 172T2中的系统同样的缺点。

发明内容

本发明的目的是对上面描述的系统进行改进，从而在一方面使得降低交流损耗成为可能，在另一方面使得降低介电层的电场强度成为可能。

在本发明中通过以下方法实现了上述目的：

-电缆具有中心管形支撑体，用于通过冷却剂并支撑超导电缆。

-电缆的周围包围有由绝缘材料构成的缓冲层，该缓冲层用于保护电缆免受机械损害，并且，

-低温恒温器的内管至少以密封方式置于缓冲层上。

在本系统中，低温恒温器的内导体置于超导电缆上并插入缓冲层，在内导体和超导电缆之间没有任何实质性的自由空间。因此，至少低温恒温器在径向上的尺寸可以减小。通过将内导体上的波纹槽(wave trough)挤入缓冲层，上述尺寸被进一步减小。因此，冷却剂实际上只在中心管形支撑体内流动，从而使得超导导体直接被冷却。相比于在低温恒温器中设置围绕电缆的空腔以供冷却剂通过的情况，这种做法使得导体的温度能够以相当好的方式被监测。电缆的交流损耗、以及介电层的电场强度都同样被降低，也就使得介电层的厚度减低成为可能。总之，因此得到的系统具有更好的电力特性和更小的外部尺寸。

在一个优选实施例中，由低温恒温器的内管和超导电缆构成的单元紧密连接，并且以大约0.3％的额外长度布置在低温恒温器的外管内。由于波纹内管是高度柔性的，并且具有机械强度，因此这可通过将上述单元变形成波纹状来实现。这使得可以通过一种简单的方式来补偿电缆冷却时的收缩。

附图说明

本发明的实施例可由下面的附图图解说明：

图1是本发明的系统的横截面图。

图2是图1所示系统的部分纵剖面图。

图3是由图2的系统改进的一个实施例。

具体实施方式

至少一根超导电缆设置于低温恒温器中，并被缓冲层包围，低温恒温器的内管置于该缓冲层上。也可以在低温恒温器内容纳超过一根超导电缆，比如三根，这些电缆共同被缓冲层包围。作为所有实施方式的代表，下文将描述具有一根超导电缆的系统。

图2和图3仅仅概略地显示了超导电缆，缓冲层和围绕缓冲层的低温恒温器的内管将更详细地描述。

1代表一根优选地由铜构成的管，这根管可以是平滑管形式，虽然它也可以沿着它的纵向形成有横向波纹，从而提高其柔性。一方面，管1用作超导电缆SK的管状支撑体，超导电缆SK由围绕管1设置的超导导体2、围绕超导导体2的介电层3、布置在介电层上并由超导材料制成的屏蔽结构4构成。另一方面，管1用于供将电缆SK、电缆的导体2和电缆的屏蔽结构4转变为超导态的冷却剂通过。