專(zhuān)利名稱(chēng)：混合式超導(dǎo)輸電電纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超導(dǎo)輸電電纜，特別是一種混合式超導(dǎo)輸電電纜。
背景技術(shù)：
目前，國(guó)內(nèi)外超導(dǎo)電纜導(dǎo)體的設(shè)計(jì)和制造都毫無(wú)例外的采用多層超導(dǎo)帶材繞制而成。例如，美國(guó)Southwire公司牽頭研制的30米，三相，12.5kV/1250A，冷絕緣高溫超導(dǎo)電纜；丹麥NKT公司研制的30米長(zhǎng)，30kV/2kA熱絕緣結(jié)構(gòu)實(shí)用化高溫超導(dǎo)電纜；日本住友電氣和東京電力公司合作完成的100米，三相，66kV/1kA，三芯平行軸高溫超導(dǎo)電纜等，其中的電纜導(dǎo)體都是由多層超導(dǎo)帶材繞制而成的。通過(guò)大量試驗(yàn)和研究發(fā)現(xiàn)，由多層超導(dǎo)帶材繞制的超導(dǎo)電纜導(dǎo)體存在一些明顯的問(wèn)題，例如，超導(dǎo)帶材的通電能力不能充分利用，電纜造價(jià)昂貴，電纜導(dǎo)體機(jī)械強(qiáng)度不高，失超保護(hù)能力有限等。由于這些問(wèn)題的存在，影響了超導(dǎo)電纜的開(kāi)發(fā)速度和應(yīng)用規(guī)模。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提出一種混合式超導(dǎo)輸電電纜，將普通超導(dǎo)輸電電纜導(dǎo)體的部分超導(dǎo)帶材改由金屬帶材代替，以達(dá)到節(jié)約超導(dǎo)帶材，降低輸電電纜制造成本的目的。在相同的載流容量下，混合式超導(dǎo)輸電電纜與普通超導(dǎo)輸電電纜相比，不但電纜制造工藝簡(jiǎn)化，成本降低，而且電纜導(dǎo)體的機(jī)械強(qiáng)度和失超保護(hù)能力大大提高，更適合工業(yè)化大規(guī)模開(kāi)發(fā)和使用。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種混合式超導(dǎo)輸電電纜，包括電纜骨架、電纜導(dǎo)體、絕熱層、屏蔽層和保護(hù)外殼，其中，所述的電纜導(dǎo)體為混合電纜導(dǎo)體，該混合電纜導(dǎo)體由混合層或混合層、超導(dǎo)層和金屬層的組合而形成。
所述的混合電纜導(dǎo)體的組成方式，根據(jù)電纜載流容量的不同，可以選自A.全部由混合層組成；B.由部分超導(dǎo)層和部分金屬層組成；C.由部分超導(dǎo)層和部分混合層組成；D.由部分混合層和部分金屬層組成；E.由部分超導(dǎo)層、部分混合層和部分金屬層組成。
所述的混合層由超導(dǎo)帶材和金屬帶材交替排列繞制而成。
所述的混合層、超導(dǎo)層和金屬層各自的層數(shù)根據(jù)電纜載流量不同可以為1～20層。
所述的超導(dǎo)帶材和金屬帶材的橫截面形狀選自矩形、方形、圓形、扁平橢圓形或橢圓形。
所述的金屬帶材的材質(zhì)選自銅、鋁、銀及其合金。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于在相同傳輸容量下，本發(fā)明的混合式超導(dǎo)輸電電纜與現(xiàn)有超導(dǎo)電纜相比，不但簡(jiǎn)化了超導(dǎo)電纜的制造工藝，減低了超導(dǎo)電纜的制造成本，而且，增大了超導(dǎo)電纜導(dǎo)體的機(jī)械強(qiáng)度，提高了超導(dǎo)電纜失超保護(hù)能力，從而為我國(guó)工業(yè)化生產(chǎn)超導(dǎo)輸電電纜奠定了基礎(chǔ)。


圖1為本發(fā)明混合式超導(dǎo)輸電電纜的立體分層示意圖；圖2為全部由混合層組成電纜導(dǎo)體的電纜立體分層示意圖；
圖3為混合式超導(dǎo)輸電電纜一實(shí)施例的立體分層示意圖；圖4為混合式超導(dǎo)輸電電纜另一實(shí)施例的立體分層示意圖；圖5為超導(dǎo)帶材和金屬帶材的橫截面形狀示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。
如圖1所示，為本發(fā)明混合式超導(dǎo)輸電電纜的立體分層示意圖，其包括電纜骨架1、電纜導(dǎo)體2、絕熱層3、屏蔽層4和保護(hù)外殼5，其中，所述的電纜導(dǎo)體2為混合電纜導(dǎo)體，該混合電纜導(dǎo)體由混合層21(如圖2所示)或混合層21、超導(dǎo)層22和金屬層23的組合(如圖1、圖3所示)而形成。下面對(duì)混合層21、超導(dǎo)層22和金屬層23的概念和原理解釋如下，為了充分利用超導(dǎo)導(dǎo)體的載流能力，降低電纜制造成本，超導(dǎo)導(dǎo)體和金屬導(dǎo)體組合原則為大電流層由超導(dǎo)導(dǎo)體組成，稱(chēng)為超導(dǎo)層22；小電流層由金屬導(dǎo)體組成，稱(chēng)為金屬層23；中電流層由超導(dǎo)導(dǎo)體和金屬導(dǎo)體混合組成，稱(chēng)為混合層21。同一層導(dǎo)體帶材的截面尺寸相同，包括超導(dǎo)導(dǎo)體帶材和金屬導(dǎo)體帶材的截面尺寸相同，不同層導(dǎo)體帶材的截面尺寸可以相同，也可以不相同。
所述的混合電纜導(dǎo)體2的組成方式，根據(jù)電纜載流容量的不同，可以選自A.全部由混合層21組成；B.由部分超導(dǎo)層22和部分金屬層23組成；C.由部分超導(dǎo)層22和部分混合層21組成；D.由部分混合層21和部分金屬層23組成；E.由部分超導(dǎo)層22、部分混合層21和部分金屬層23組成。
所述的混合層21由超導(dǎo)帶材211和金屬帶材212交替排列繞制而成。
所述的混合層21、超導(dǎo)層22和金屬層23各自的層數(shù)根據(jù)電纜載流量不同可以為1～20層，可以根據(jù)超導(dǎo)電纜的載流要求來(lái)設(shè)計(jì)各層的層數(shù)，圖中以斷裂圖示說(shuō)明其不同的層數(shù)。
如圖5所示，所述的超導(dǎo)帶材211和金屬帶材212的橫截面形狀可以選自矩形、方形、圓形、扁平橢圓形或橢圓形。
所述的金屬帶材212的材質(zhì)選自銅、鋁、銀及其合金。
如圖2所示，為全部由混合層21組成電纜導(dǎo)體的電纜立體分層示意圖，即A種組成方式，圖中混合電纜導(dǎo)體2全部由混合層21組成，混合層21均由超導(dǎo)帶材211和金屬帶材212交替排列繞制而成。混合層21的層數(shù)根據(jù)不同的電纜要求可以為1～20層，一般根據(jù)超導(dǎo)電纜的載流要求來(lái)確定層數(shù)，圖中以斷裂圖示說(shuō)明其不同的層數(shù)。
如圖3所示，為一種3米混合式超導(dǎo)輸電電纜實(shí)施例的立體分層示意圖，即E種組成方式的代表之一，其中電纜導(dǎo)體2包括六層，由里向外各層載流導(dǎo)體的編號(hào)為a、b、c、d、e、f，由試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，a層和f層的電流最大，b層和e層次之，c層和d層最小。因此，a層和f層為超導(dǎo)層22，全部由超導(dǎo)帶材211繞制而成，c層和d層為金屬層23，全部由金屬帶材212繞制而成，b層和e層為混合層21，由超導(dǎo)帶材211和金屬帶材212交替排列繞制而成。
該3米混合式超導(dǎo)電纜纏繞設(shè)計(jì)參數(shù)如下表所示

由表中所示參數(shù)可見(jiàn)，在相同載流容量下，本發(fā)明的混合式超導(dǎo)輸電電纜中合計(jì)用58根金屬帶材代替價(jià)格昂貴的超導(dǎo)帶材，本發(fā)明與普通高溫超導(dǎo)電纜相比，不但節(jié)約了超導(dǎo)帶材，降低了制造成本，而且，增大了超導(dǎo)電纜導(dǎo)體的機(jī)械強(qiáng)度，提高了超導(dǎo)電纜失超保護(hù)能力。
圖4所示為混合式超導(dǎo)輸電電纜另一實(shí)施例的立體分層示意圖，即C種組成方式的代表之一，其中電纜導(dǎo)體2包括六層，由里向外各層載流導(dǎo)體的編號(hào)為a、b、c、d、e、f，其機(jī)械結(jié)構(gòu)與圖3所示實(shí)施例相同，但是各層的結(jié)構(gòu)不同。其中a層和f層為超導(dǎo)層22，全部由超導(dǎo)帶材211繞制而成，b層、c層、d層和e層為混合層21，由超導(dǎo)帶材211和金屬帶材212交替排列繞制而成。
當(dāng)然，還可以列舉其他混合式超導(dǎo)輸電電纜，如B種組成方式的實(shí)施例，其混合電纜導(dǎo)體2由部分超導(dǎo)層22和部分金屬層23組成，又如D種組成方式的實(shí)施例，其混合電纜導(dǎo)體2由部分混合層21和部分金屬層23組成。由于各層的具體結(jié)構(gòu)與圖1、圖3所示的實(shí)施例均有部分相同之處，故不再贅述。
綜上所述，不論是那一種組合混合電纜導(dǎo)體2形成的混合式超導(dǎo)輸電電纜，在相同傳輸容量下，它們與現(xiàn)有超導(dǎo)電纜相比，均簡(jiǎn)化了超導(dǎo)電纜制造工藝，降低了超導(dǎo)電纜制造成本，而且，增大了超導(dǎo)電纜導(dǎo)體的機(jī)械強(qiáng)度，提高了超導(dǎo)電纜失超保護(hù)能力。因此，本發(fā)明為工業(yè)化生產(chǎn)超導(dǎo)輸電電纜奠定了基礎(chǔ)。
權(quán)利要求
1.一種混合式超導(dǎo)輸電電纜，包括電纜骨架、電纜導(dǎo)體、絕熱層、屏蔽層和保護(hù)外殼，其特征在于，所述的電纜導(dǎo)體為混合電纜導(dǎo)體，該混合電纜導(dǎo)體由混合層或混合層、超導(dǎo)層和金屬層的組合而形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合式超導(dǎo)輸電電纜，其中，所述的混合電纜導(dǎo)體的組成方式選自A.全部由混合層組成；B.由部分超導(dǎo)層和部分金屬層組成；C.由部分超導(dǎo)層和部分混合層組成；D.由部分混合層和部分金屬層組成；E.由部分超導(dǎo)層、部分混合層和部分金屬層組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合式超導(dǎo)輸電電纜，其中，所述的混合層由超導(dǎo)帶材和金屬帶材交替排列繞制而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合式超導(dǎo)輸電電纜，其中，所述的混合層、超導(dǎo)層和金屬層各自的層數(shù)為1～20層。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的混合式超導(dǎo)輸電電纜，其中，所述的超導(dǎo)帶材和金屬帶材的橫截面形狀選自矩形、方形、圓形、扁平橢圓形或橢圓形。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的混合式超導(dǎo)輸電電纜，其中，所述的金屬帶材的材質(zhì)選自銅、鋁、銀及其合金。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超導(dǎo)輸電電纜，特別是一種混合式超導(dǎo)輸電電纜，其包括電纜骨架、電纜導(dǎo)體、絕熱層、屏蔽層和保護(hù)外殼，其特征在于，所述的電纜導(dǎo)體為混合電纜導(dǎo)體，該混合電纜導(dǎo)體由混合層或混合層、超導(dǎo)層和金屬層的組合而形成。在相同傳輸容量下，與現(xiàn)有超導(dǎo)電纜相比，簡(jiǎn)化了超導(dǎo)電纜制造工藝，降低了超導(dǎo)電纜制造成本，而且增大了超導(dǎo)電纜導(dǎo)體的機(jī)械強(qiáng)度，提高了超導(dǎo)電纜失超保護(hù)能力，為工業(yè)化生產(chǎn)超導(dǎo)輸電電纜奠定了基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)H01B12/00GK1664963SQ200410007498
公開(kāi)日2005年9月7日 申請(qǐng)日期2004年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月5日
發(fā)明者信贏, 張永, 龔偉志 申請(qǐng)人:北京云電英納超導(dǎo)電纜有限公司