[发明专利]一种一代二代高温复合超导电缆

说明书

本发明涉及一种一代二代高温复合超导电缆。目前，第二代高温超导带材具有较高的电流密度以及良好的外磁场特性，已在超导电力装置中大规模应用。但相对于具有银基包套且具有更高转变温度的第一代高温超导带材(BSCCO带材)，第二代高温超导带材(REBCO带材)金属基体较薄，稳定性欠佳。基于上述考虑，本发明提出一种一代二代高温复合超导电缆，此电缆由中心金属骨架、液氮回送槽、一代高温超导带材与二代高温超导带材构成的导体层、绝缘层、保温层、屏蔽层和金属护套构成，由内到外第一导体层与第二导体层采用BSCCO带材紧密螺旋缠绕，第三导体层与第四导体层采用REBCO带材紧密螺旋缠绕。该电缆结合了第一代高温超导带材与第二代高温超导带材的优势，具有多场合适应能力强(不同角度外磁场或自场，以及稳定性要求高的场合)，在保证热稳定性良好的同时具有优良载流能力的优点。

技术领域

本发明涉及一种高温超导电缆，属于超导电工领域。

背景技术

城市化的发展伴随而来的是数量级更大的负荷的供电问题，而输电走廊面积在城市化的进程中遭受挤压，超导电缆是解决这一矛盾的关键所在。随着生产工艺的成熟，超导电缆的生产建设成本逐渐降低，应用越来越广泛。不同的应用场合也对超导电缆提出了不同的要求。一些超导电缆的运行环境相对恶劣，可能要求更高的稳定性，但又不能损失工程电流密度；一些超导电缆可运行在不同的磁场环境，但同样对稳定性有较高的要求……同时满足各种环境需求的超导电缆较少，这就造成了生产上的多样性，间接增加了生产成本。本发明专利提出一种一代二代高温复合超导电缆，充分发挥了第一代BSCCO高温超导带材高稳定，高临界温度，高载流能力的优势，在第一导体层、第二导体层采用第一代BSCCO高温超导带材，极大的提升了超导电缆的热稳定性，同时兼顾在不同运行环境下——例如运行在外磁场环境中——超导电缆的运行要求，对于第三导体层、第四导体层采用第二代REBCO高温超导带材。既满足了工程电流密度的需求，也提高了超导电缆的稳定性，一定程度上节省了成本(铋系带材生产成本下降)。

发明内容

本发明提出一种一代二代高温复合超导电缆，充分利用了第二代REBCO 带材优良磁场特性与第一代BSCCO带材的良好热稳定性与高转变温度的优势，使得该电缆在拥有较大工程电流载流能力的同时，可以适应不同的外磁场环境，并兼具优良的热稳定性。本发明所提出的高温超导电缆具有应用的普遍性，一定程度上可以降低生产成本。本发明涉及的一代二代高温复合超导电缆从外到内的结构由金属外包套、保温层、液氮回送槽、绝缘层、第四导体层到第一导体层(导体层与导体层之间有绝缘层)、绝缘层、中心金属骨架组成。

所述的金属外包套材料为不锈钢或其他具有高机械强度的金属材料，起到保护的作用。

所述的保温层材料为酚醛树脂或者岩棉或真空玻璃丝棉等低热导率或者隔热性能佳的材料。

所述的液氮回送槽为多开孔圆筒结构，所述的多开孔圆筒结构可以依据液氮传输的量确定开孔数量，其材料为铜或其他高热导材料。此结构可提高液氮的利用效率，节约液氮使用量。

所述的绝缘层其材料可以为聚乙烯、交联聚乙烯和乙丙橡胶等。

所述的第一导体层、第二导体层、第三导体层、第四导体层从内向外呈同心圆状排列。所述第一导体层与第二导体层采用第一代BSCCO高温超导带材，所述第三导体层与第四导体层采用第二代REBCO高温超导带材。第一导体层与第四导体层电流方向相同，第二导体层与第三导体层电流方向相同，第一、第四导体层电流大小之和与第二、第三导体层电流大小之和相同。一四层、二三层电流产生的磁场相互抵消从而减小对外电磁污染。

所述的中心金属骨架为圆筒状，中间通道用以传输液氮，其材料为铜或其他高热导材料。