[发明专利]一种高可靠性超导电缆结构

说明书

本发明公开一种高可靠性超导电缆结构，包括：第一骨架，所述第一骨架外套设有低温杜瓦管，所述第一骨架与所述低温杜瓦管之间绕所述固件绞合设置有四个单芯；所述单芯中去除了常规设置中的铜稳定层，所述四个单芯的一端位于终端容器内；所述终端容器内设置有高压出线单元和末端短接器，其中三个所述单芯分别与所述高压出线单元和末端短接器电性连接；另一所述单芯与所述末端短接器电性连接；所述高压出线单元电性连接有常规电网，所述常规电网电性连接有常规导体导线，三个所述单芯和所述常规导体导线与所述常规电网并联设置。

技术领域

本发明涉及超导电力电缆技术领域，特别是涉及一种高可靠性超导电缆结构。

背景技术

高温超导电缆具有线损低、传输容量大、走廊占地小、环境友好等诸多优点，经过十几年的发展，超导电缆在基础研究方面已经取得巨大的进展。考虑电力能源需求持续增长、新能源占比快速上升等诸多因素，能同时实现高效低损耗和大容量电力输送的超导输电技术将在未来发挥更大的作用，应用前景十分广阔。

超导电缆由于其特有的大电流传输能力，一种典型的应用模式是使用较低电压等级替代常规较高电压等级线路，例如使用10kV超导电缆替代35kV或者110kV常规线路；使用35kV超导电缆替代110kV或者220kV常规线路等。

短路故障是超导电缆运行过程中遇到的最严苛运行条件。故障电流通过时，超导材料失超，随着短路能量的积累、导体层温度升高，可能导致超导材料发生不可逆的损坏。一般来说，超导通电导体自身的限流能力都不强，需要配合其他措施达到一定的故障电流耐受能力，例如串联超导限流器、为通电导体的超导层并联铜导体层等。

一般而言，单相接地故障是电网最常见的短路故障。在这种情况下，存在一个很大的风险，就是：在某一单相短路故障下，超导电缆的单相受损，而其他另外两相完好。由于超导电缆的通电导体均处于低温环境，并且需要在工厂内进行指定节距绞合等预处理操作，单相受损实质上相当于整条电缆失效，必须全面退出使用。考虑到超导电缆的造价昂贵、保障程度重要，采取一定的措施降低上述风险的发生或者提供应对上述风险的措施，就显得十分重要。

因此，亟需一种高可靠性超导电缆结构来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高可靠性超导电缆结构，一方面保持三芯式超导电缆结构紧凑的特点，不降低载流能力高、机械弯曲柔性好的能力，另一方面还将提高三芯式超导电缆的抗短路电流能力、可靠性、适应性。此外，低温制冷系统在暂态条件下的负荷水平也将得到显著的缓解。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种高可靠性超导电缆结构，包括：第一骨架，所述第一骨架外套设有低温杜瓦管，所述第一骨架与所述低温杜瓦管之间绕所述第一骨架绞合设置有四个单芯；所述单芯中去除了常规设置中的铜稳定层，所述四个单芯的一端位于终端容器内；所述终端容器内设置有高压出线单元和末端短接器，其中三个所述单芯分别与所述高压出线单元和末端短接器电性连接；另一所述单芯与所述末端短接器电性连接；所述高压出线单元电性连接有常规电网，所述常规电网电性连接有常规导体导线，三个所述单芯和所述常规导体导线与所述常规电网并联设置。

优选的，所述单芯包括由内向外依次套设的第二骨架、第一半导电层、超导层、第二半导电层、第一绝缘层、第三半导电层、超导屏蔽层、第二绝缘层和保护层。

优选的，其中三个所述单芯的所述超导层与所述高压出线单元分别电性连接，且三个所述单芯的所述超导屏蔽层与所述末端短接器电性连接，另外一个所述单芯的所述超导屏蔽层和所述超导层均与所述末端短接器电性连接。

优选的，所述常规电网设置有三条母线，三条所述母线分别通过所述高压出线单元与所述三个所述单芯的所述超导层电性连接。

优选的，四个所述单芯围绕所述第一骨架等节距绞合，完成绞合后进行统包捆扎。