CN108767805B - 用于超导电缆的终端 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于超导电缆(2)的终端(1)、构造用于超导电缆(2)的终端(1)的方法以及用于构造用于超导电缆(2)的终端(1)的连接用低温恒温器，超导电缆(2)布置在用于运送冷却剂的管状低温恒温器中，并且具有至少一个电导体。终端(1)具有内护套(3)和外护套(4)，在内护套(3)中电缆(2)的一端布置在冷却剂中，护套(3，4)由电绝缘材料构成，并且绝热材料布置在内护套与外护套之间存在的中间空间(5)中。内护套(3)与低温恒温器连接，并且终端(1)在组装位置中竖直地布置，使得在操作状态下内护套(3)和外护套(4)二者的下部(C)与大地连接，并且内护套(3)和外护套(4)二者的上部(A)与高压电位连接。内护套(3)在上端处由第一***片(3a)封闭，并且外护套(4)在上端处由第二***片(4a)封闭。

Description

用于超导电缆的终端
技术领域
本发明涉及用于超导电缆的终端(termination)，超导电缆布置在用于运送冷却剂的管状低温恒温器中，并且具有至少一个电导体，其中，终端具有内护套和外护套，在内护套中电缆的一端布置在冷却剂中，护套由电绝缘材料构成，并且绝热材料布置在内护套与外护套之间存在的中间空间中，内护套与低温恒温器连接。终端在操作状态下竖直地布置，其中，外护套和内护套的下部与大地连接并且外护套和内护套的上部与高压电位连接。本发明还涉及构造用于超导电缆的终端的方法。
背景技术
例如用在高压电气***中的超导电缆具有一个或多个电导体，一个或多个电导体由在足够低的温度下可转变为超导状态的材料构成。至少一个导体还可以由超导材料和普通导电材料组合构成。超导电缆的多个导体通常同心地布置。外屏蔽导体包围着电缆的一个或数个导体。屏蔽导体同样可以由在足够低的温度下可转变为超导状态的材料构成。然而，屏蔽导体还可以由超导材料和普通导电材料的组合构成或仅由普通导电材料构成。导体和屏蔽导体在每种情况下以彼此被电绝缘层隔开的方式布置。导体和屏蔽导体以及位于它们之间的电绝缘体布置在容纳有冷却剂的绝热护套中。合适的冷却剂例如为液态的氮或者氦。
超导电缆的端部均设置有如本文开头所描述的终端。终端允许在传输部分的两侧从冷却的超导***向处于周围环境或室温下的普通导电***的电和热传递。普通导电***例如是高压电源或配电***。
例如在EP1617537B1中描述了这种类型的终端。该终端具有衬圈(bushing)，衬圈带有用于超导电缆的每个导体的电导体。衬圈的电导体例如是一端与超导导体连接并且另一端与普通导电导体连接的连接器。
这种类型的终端优选为竖直地使用。具体地说，竖直布置是终端的处于高压电位的端部尽可能远离地面的节约空间的布置。
发明内容
本发明基于这样的目的：提供用于超导电缆的终端，该终端构造简单并且同时满足所有热和电的要求。
根据本发明，该目的通过这样实现：终端的内护套在上端处由第一***片封闭，并且终端的外护套在上端处由第二***片封闭。
由于在内护套和外护套的各自的上端布置了***片，因此在发生可能的***而逸出的冷却剂(例如液氮)可以直接排出到环境空气并且蒸发。不需要流出或排气管线。以这种方式，终端的构造在相当程度上被简化。
本发明的目的还通过这样实现：终端的内护套在上端处由内终止板(terminatingplate)封闭，并且终端的外护套在上端处由外终止板封闭，其中，电缆的至少一个导体与内终止板导电连接，并且内终止板与外终止板导电连接。
根据本发明的终端允许超导电缆与所述终端的特别简单的连接。因此，终端的组装被简化，并且与已知终端相比具有更好的成本效益。
在根据本发明的终端的情况下，电缆的至少一个导体可以通过配合到电缆端部的插头(plug)而与内终止板连接。内终止板可以通过插头或通过柔性导体带而与外终止板连接。
在根据本发明的终端的情况下，有利的是，电缆端部的至少一个导体可以与横向地引到外部的接触元件导电连接。
有利的是，需要对电缆端部进行冷却的冷却剂可以通过由电绝缘材料构成的冷却管道，在所述终端内从终端的与大地连接的下部被引导到处于高压电位的上部。在终端的与大地连接的下端将冷却剂引入到冷却管道中简化了所述终端的操作以及所述终端与冷却设备的连接。在终端的上端将冷却剂引入内护套中防止了所述终端中的热分层以及气泡的形成。冷却管道可以排布在内护套内并且可以相对于所述内护套同心地布置，使得所供应的冷却剂在内护套与冷却管道之间的中间空间中向上传送。冷却管道还可以在内护套与外护套之间将冷却剂传送到处于高压电位的区域。由于冷却管道排布在终端的内部，因此终端外部不需要绝热和电绝缘的供应管路。
根据另一方面，本发明涉及构造用于超导电缆的终端的方法。将与电缆低温恒温器连接的柔性低温恒温器在水平位置配合到电缆低温恒温器的端部上。柔性低温恒温器首先配合到突出的电缆端部上，其中，低温恒温器由两个柔性管道构成，这两个柔性管道相对于彼此同心地布置并且通过真空隔绝间隙而彼此间隔开。将终端也与电缆端部连接，并且与在水平位置和所述电缆端部配合的低温恒温器连接。随后将终端在组装状态下移动至竖直位置，其中，柔性低温恒温器和处于柔性低温恒温器中的电缆被弯曲。
在根据本发明的方法的情况下，终端通过高柔性低温恒温器与超导电缆端部连接。有利的是，在水平位置中实施这两个构造步骤，结果，与竖直构造相比大幅简化了作业步骤。在组装作业完成之后，将已组装的终端移动至竖直位置。由于高柔性低温恒温器的缘故，避免了在电缆低温恒温器与终端之间的接口处的不期望的应力，该应力可能在竖立期间产生并且导致电缆低温恒温器与终端低温恒温器之间的连接点的损坏。在竖立操作期间，仅柔性低温恒温器的一部分以及布置在其中的超导电缆大致弯曲90°。
本发明还涉及一种构造用于超导电缆的终端的连接用低温恒温器，其中
-连接用低温恒温器由两个柔性管道构成，这两个柔性管道相对于彼此同心地布置并且通过真空隔绝间隙而彼此间隔开，
-连接用低温恒温器配合在所述电缆端部上，并且连接用低温恒温器的一端与内护套连接且另一端与电缆低温恒温器连接，并且
-处于组装位置的连接用低温恒温器在水平地布置的电缆与竖直地布置的终端之间弯曲。
附图说明
附图中示出了本发明的主题的示例性实施例，其中：
图1示出了穿过根据本发明的一个示例性实施例的终端的截面，
图2示出了穿过根据另一示例性实施例的终端的截面，
图3A和图3B是根据本发明的终端的两个其它示例性实施例的细节的示意图，并且
图4示出了依照根据本发明的方法而构造的终端。
在附图中，相同的附图标记表示相同的技术特征。
具体实施方式
图1和图2示出了根据本发明的实施例的终端1。终端1以竖直方式布置。超导电缆2的端部布置在终端1中。超导电缆2可以具有一个或多个同心布置的电导体，以及屏蔽导体。在所示实例中，电缆2仅具有一个电导体以及一个屏蔽导体。在整个传输部分，电缆2被电缆低温恒温器32包围。电缆2的端部伸出电缆低温恒温器32的端部。
超导电缆2的导体与衬圈7的电导体连接，衬圈7的电导体处于高压电位并且与终端1外部的能量供应***(未示出)建立电连接。另一衬圈8用于将超导电缆2的屏蔽导体与地电位相连接。两个衬圈7、8是远离终端1横向地引出的横向衬圈。作为可选方案，用于高压电位的衬圈也可以向上引出终端1。
如图1和图2所示，终端1的大部分大致由内护套3和外护套4构成。护套3、4均体现为例如旋转对称的管件。内护套3由电绝缘材料构成，例如，诸如玻璃纤维增强塑料(GFRP)等复合材料或陶瓷。至少在衬圈7与衬圈8之间的区域B中，内护套3和外护套4均由电绝缘材料构成。另外，在终端的处于上衬圈7的上方以及下衬圈8的下方的区域A、C中，护套3、4也可以由金属构成。内护套3和外护套4的局部部分例如通过金属法兰连接件9a、9b、10a、10b而彼此连接。
内护套3用于运送冷却电缆端部的冷却剂，并且例如通过法兰连接件与电缆低温恒温器连接。
有利的是，外护套4形成为复合绝缘子，复合绝缘子由例如GFRP构成并且外表面设置有硅树脂肋4b。外护套4与内护套3形成中间空间5，中间空间5填充有绝热材料。绝热材料可以由例如绝热泡沫或玻璃珠构成。此外，为了提高中间空间5中的绝热效果，可以产生相对于周围区域的负压。
在所示的示例性实施例中，伸进内护套3的电缆端部设置有场控制电极6。场控制装置对于避免电缆端部处的场强的过度局部增大是必要的。根据其它示例性实施例，场控制装置还可以实施为电容式场控制装置，电容式场控制装置由导电***件的装置构成。由图1和图2中的附图标记13和14代表的环表示屏蔽装置，屏蔽装置用于金属法兰9、10之间的场控制，金属法兰9、10处于高压电位或地电位。
在根据图1的示例性实施例中，内护套3在上端处由第一***片3a封闭，并且外护套4在上端处由第二***片4a封闭。***片3a、4a优选地由金属(例如钢)构成。当在***片3a、4a处的压力超过规定的压力时，***片***并打开，而不损坏终端1的其余构件。有利的是，(第二)外***片4a设计有比内***片3a明显更低的响应压力。
冷却剂通过冷却剂供给装置供应至终端1。图2中示出了冷却剂供给装置。冷却剂供给装置由冷却管道15构成，冷却管道15将冷却剂从终端1的与大地连接的下区域C传送到处于高压电位的上区域A。冷却管道15可以完全由绝缘材料构成，或可以在终端1的区域B中由绝缘材料构成而在区域A和C中由金属构成。在冷却管道15的下端16，冷却管道与冷却设备(未示出)连接。然而，还可以以其它适当的方式实施向上区域A的供应。
图3A和图3B示出了根据本发明的两个其它实施例的终端的上端。终端的结构与结合图1和图2已描述的终端的结构原则上相同。根据图3A和图3B的实例在与超导电缆2的接触连接方面不同于上述实例。根据图1和图2，用于与电缆接触连接的衬圈7、8被横向地引到终端1的外部。在图3A和图3B中所描绘的实例中，电缆2的端部与被径直向上引出终端的连接元件连接。电缆2的导体2a通过插头17与(第一)内终止板18连接。内终止板18同时使内护套3的顶端闭合。外护套4由(第二)外终止板19闭合。外终止板19与处于高压电位的衬圈对应。内终止板18和外终止板19通过导电的接触元件20a、20b而彼此连接。如图3A所示，导电的接触元件可以是例如柔性导体带20a。如图3B所示，导电的接触元件还可以是第二插头20b，第二插头20b***到为此而设置的两个终止板18、19的插座21a、21b中的每一个中。
图4示出了依照根据本发明的方法而构造的终端1。根据该方法，高柔性低温恒温器30首先在水平位置设置到电缆端部上。根据本发明的柔性连接用低温恒温器30由两个高柔性管道构成，两个高柔性管道相对于彼此同心地布置并且彼此被真空隔绝间隙31间隔开。管道为例如波纹金属管道。高柔性低温恒温器30与电缆低温恒温器32连接。随后，如例如结合图1和图2已描述的那样，电缆端部和柔性低温恒温器30在水平位置与终端1连接。电缆端部随后处于终端1的内护套3中。终端1随后在组装状态下移动至竖直位置，如图4所示。在该过程中，高柔性低温恒温器30以及处于其中的电缆2大致弯曲90°。连接用低温恒温器30的一端随后与内护套3连接，并且另一端与电缆低温恒温器32连接。有利的是，该连接用低温恒温器30的真空腔室31与终端1的内护套3和外护套4之间的中间空间5间隔开。结果，连接用低温恒温器30可以早在终端1的安装之前被抽空。

Claims (12)

1.一种用于超导电缆(2)的终端(1)，所述超导电缆(2)布置在用于运送冷却剂的管状低温恒温器中，并且具有至少一个电导体，其中，所述终端(1)具有内护套(3)和外护套(4)，在所述内护套(3)中所述超导电缆(2)的一端布置在冷却剂中，所述护套(3，4)由电绝缘材料构成，并且绝热材料布置在所述内护套与所述外护套之间存在的中间空间(5)中，所述内护套(3)与所述低温恒温器连接，并且所述终端(1)在组装位置中竖直地布置，使得在操作状态下，所述内护套(3)和所述外护套(4)二者的下部(C)与大地连接并且所述内护套(3)和所述外护套(4)二者的上部(A)与高压电位连接，其特征在于，所述内护套(3)在上端处由第一***片(3a)封闭，并且所述外护套(4)在上端处由第二***片(4a)封闭。
2.一种用于超导电缆(2)的终端(1)，所述超导电缆(2)布置在用于运送冷却剂的管状低温恒温器中，并且具有至少一个电导体，其中，所述终端(1)具有内护套(3)和外护套(4)，在所述内护套(3)中所述超导电缆(2)的一端布置在冷却剂中，所述护套(3，4)由电绝缘材料构成，并且绝热材料布置在所述内护套与所述外护套之间存在的中间空间(5)中，所述内护套(3)与所述低温恒温器连接，并且所述终端在组装位置中竖直地布置，使得在操作状态下，所述内护套(3)和所述外护套(4)二者的下部(C)与大地连接并且所述内护套(3)和所述外护套(4)二者的上部(A)与高压电位连接，其特征在于，所述内护套(3)在上端处由内终止板(18)封闭，并且所述外护套(4)在上端处由外终止板(19)封闭，其中，所述超导电缆(2)的所述至少一个导体与所述内终止板(18)导电连接，并且所述内终止板(18)与所述外终止板(19)导电连接。
3.根据权利要求2所述的终端(1)，其特征在于，所述超导电缆的所述至少一个导体通过插头(17)与所述内终止板(18)连接。
4.根据权利要求2或3所述的终端(1)，其特征在于，所述内终止板(18)通过插头(20b)或通过柔性导体带(20a)与所述外终止板(19)连接。
5.根权利要求1或2所述的终端(1)，其特征在于，所述超导电缆端部的所述至少一个导体与横向地引到外部的第一接触元件(7)导电连接。
6.根据权利要求1或2所述的终端(1)，其特征在于，所述超导电缆端部的屏蔽导体与横向地引到外部的第二接触元件(8)导电连接。
7.根据权利要求1或2所述的终端(1)，其特征在于，冷却剂在所述终端中从所述终端(1)的与大地连接的部分(C)通过由电绝缘材料构成的冷却管道(15)被引导到处于高电压的部分(A)中。
8.根据权利要求7所述的终端(1)，其特征在于，所述冷却管道(15)排布在所述内护套(3)内并且相对于所述内护套同心地布置。
9.根据权利要求1或2所述的终端(1)，其特征在于，布置在所述中间空间(5)中的所述绝热材料由固体构成。
10.根据权利要求1或2所述的终端(1)，其特征在于，在所述中间空间(5)中产生相对于大气压的负压。
11.一种构造用于超导电缆(2)的终端(1)的方法，所述超导电缆(2)布置在用于运送冷却剂的管状低温恒温器(32)中，并且具有至少一个电导体，其中，所述终端(1)具有内护套(3)和外护套(4)，在所述内护套(3)中所述超导电缆(2)的一端布置在冷却剂中，所述护套(3，4)由电绝缘材料构成，并且绝热材料布置在所述内护套与所述外护套之间存在的中间空间(5)中，所述内护套(3)与所述管状低温恒温器(32)连接，并且所述终端(1)在组装位置中竖直地布置，使得在操作状态下，所述内护套(3)和所述外护套(4)二者的下部(C)与大地连接，并且所述内护套(3)和所述外护套(4)二者的上部(A)与高压电位连接，其特征在于，
-将与所述管状低温恒温器(32)连接的高柔性低温恒温器(30)在水平位置配合到所述超导电缆端部上，其中，所述高柔性低温恒温器(30)由两个高柔性管道构成，所述两个高柔性管道相对于彼此同心地布置并且通过真空隔绝间隙(31)而彼此间隔开，
-将所述终端(1)在所述水平位置与所述超导电缆端部连接并且与配合于所述超导电缆端部的所述高柔性低温恒温器(30)连接，并且
-随后将所述终端(1)在组装状态下移动至竖直位置，其中，所述高柔性低温恒温器(30)和位于所述高柔性低温恒温器(30)中的所述超导电缆(2)被弯曲。
12.一种用于构造用于超导电缆(2)的终端(1)的连接用低温恒温器(30)，所述超导电缆(2)布置在用于运送冷却剂的管状的电缆低温恒温器(32)中，并且具有至少一个电导体，其中，所述终端(1)具有内护套(3)和外护套(4)，在所述内护套(3)中所述超导电缆(2)的一端布置在冷却剂中，所述护套(3，4)由电绝缘材料构成，并且绝热材料布置在所述内护套与所述外护套之间存在的中间空间(5)中，所述内护套(3)与所述管状低温恒温器(32)连接，并且所述终端(1)在组装位置中竖直地布置，使得在操作状态下，所述内护套(3)和所述外护套(4)二者的下部(C)与大地连接，并且所述内护套(3)和所述外护套(4)二者的上部(A)与高压电位连接，其特征在于，
-所述连接用低温恒温器(30)由两个高柔性管道构成，所述两个高柔性管道相对于彼此同心地布置并且通过真空隔绝间隙(31)而彼此间隔开，
-所述连接用低温恒温器(30)配合在所述超导电缆端部上，并且所述连接用低温恒温器(30)的一端与所述内护套(3)连接且另一端与所述管状低温恒温器(32)连接，并且
-处于所述组装位置的所述连接用低温恒温器(30)在水平地布置的超导电缆(2)与竖直地布置的终端(1)之间弯曲。
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