DE3811051C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein supraleitendes Kabel mit einem starren Innenrohr, in dem mindestens eine supraleitende Leiterader mit einem oxidkeramischen Hochtemperatursupralei­ ter-Material angeordnet ist, das von einem entsprechenden Kühl­ mittel gekühlt ist, und das von einem starren Außenrohr konzen­ trisch umschlossen ist, wobei zwischen dem Innen- und dem Außen­ rohr ein evakuierter Zwischenraum ausgebildet ist.

Ein derartiges Kabel ist z. B. in der Veröffentlichung von A. P. Malozemoff et al: "Applications of High Temperature Superconductivity", IBM T. J. Watson Research Center and Massachusetts Institute of Technology, August 1987, angedeutet.

Zu einer Drehstromübertragung insbesondere auf der gebräuch­ lichen Spannungsebene von 110 kV werden Kabel gefordert, die für sehr große Leistungen von beispielsweise 1 GVA bei hohen Strömen von z. B. 5 kA ausgelegt sind und bei geringem Platzbe­ darf günstige "Übertragungskosten ermöglichen. Entsprechend große Leistungen werden bisher nur mit künstlich gekühlten Öl­ kabeln oder mit SF₆-Kabeln übertragen.

Entwickelt, jedoch aus wirtschaftlichen Gründen noch nicht ein­ gesetzt, wurden auch supraleitende Hochleistungskabel mit Flüssighelium-Kühlung und Hochvakuumisolation (vgl. z. B. Bei­ trag von G. Bogner in "Nato Advanced Study Institutes Series", Series B: Physics, Vol. 21: "Superconductor Applications", Plenum Press, New York 1977, Chapter 20, Abschnitt V: "Super­ conducting Cables", Seiten 672-717). Entsprechende Kabel weisen jeweils ein starres Innenrohr auf, in dem mindestens eine supraleitende Leiterader angeordnet ist. Diese Leiterader muß immer von flüssigem Helium (LHe) gekühlt werden, das dieses Innenrohr durchströmt. Das Innenrohr wird deshalb vielfach auch als Helium(He)-Rohr bezeichnet. Dieses Rohr ist von einem vakuumdichten Außenrohr umschlossen, das im allgemeinen aus Stahl besteht. Zur thermischen Isolation ist der zwischen dem Innen- und dem Außenrohr befindliche Zwischenraum evakuiert. Außerdem ist in dem evakuierten Zwischenraum zur Reduzierung der Wärmeeinleitung auf das He-kalte Innenrohr im allgemeinen ein gekühlter thermischer Strahlungsschild untergebracht.

Auch das He-Rohr eines solchen supraleitenden Kabels muß aus Metall, insbesondere aus Stahl hergestellt werden, weil die äußerst kleinen Heliumatome andere Materialien leicht durch­ dringen würden und dann die Hochvakuumisolation beeinträchti­ gen könnten. In metallischen Kühlmittelrohren werden aber Wirbelströme induziert, die erhebliche Wärme produzieren. Die damit verbundenen Zusatzverluste müssen vom Kühlmedium bei sehr ungünstigem Wirkungsgrad der entsprechenden Kältemaschine ab­ geführt werden. Um diese Schwierigkeit zu umgehen, wurden in bekannten supraleitenden Drehstromkabeln stets koaxiale, abge­ schirmte Leiteradern verwendet (vgl. z. B. die DE-OS 21 11 515). Ein derartiger koaxialer Aufbau bedingt jedoch mindestens doppelt so viel Supraleitermaterial, wie es für einen einfachen Leiteraufbau erforderlich wäre. Außerdem ist für entsprechende Kabel eine entsprechend angepaßte, unübliche Beschaltungstechnik erforderlich.

Seit etwa Anfang 1987 sind supraleitende Materialien bekannt, deren Sprungtemperatur T_c so hoch ist, daß sie nicht mehr mit flüssigem Helium (LHe) von etwa 4 K zu kühlen sind, sondern bei denen eine Kühlung mit flüssigem Stickstoff (LN₂) genügt. Bei diesen Materialien handelt es sich um spezielle Metalloxide wie z. B. auf Basis des Stoffsystems Y-Ba-Cu-D (vgl. z. B. "Euro­ pyhsics Letters", Vol. 4, No. 2, 15. 7. 87, Seiten 247 bis 252 und Vol. 4 No. 5 1. 9. 87 Seite 637 oder "Physikalische Blätter" Bd. 43 Nr. 9 1987 Seiten 357 bis 363). Filme bzw. dünne Schichten aus diesen Metalloxidverbindungen werden vielfach mit speziellen Bedampfungs- oder Sputterprozessen hergestellt. Hierbei wird auf einem geeigneten Substrat zunächst ein polykristallines oder amorphes Vorprodukt mit den Komponenten des gewählten Stoffsystems abgeschieden, wobei im allgemeinen der Sauerstoffgehalt nicht exakt eingestellt ist. Dieses Vorprodukt wird anschließend mittels einer Wärme- und Sauerstoffbehandlung in das Material mit der gewünschten supraleitenden Phase überführt. Neben dem genannten Stoffsystem Y-Ba-Cu-O weisen auch andere Stoffsysteme so hohe Sprungtemperaturen auf, daß sie mit LN₂ auf ihrer supraleitenden Betriebstemperatur zu halten sind. So sind z. B. Materialien auf Basis des Stoffsystems Bi-Sr-Ca-Cu-O (vgl. "Superconducting News Supplement", Vol. 1, No. 3, Februar 1988) oder auf Basis des Stoffsystems Tl-Sr-Ca-Cu-O (vgl. z. B. "International Conference on High Temperature Superconductors and Materials and Mechanisms of Superconductivity", 29. 2.-4. 3. 1988, Interlaken, CH), gemäß "Physica C", Vol. 153-155, 1988, Seiten 1138 bis 1143) oder auf Basis des Stoffsystems La-Sr-Nb-O (vgl. z. B. "The Japan Times" vom 21. 1. 1988 oder "Journal of Low Temperature Physics", Vol. 69, Nos. 5/6, 1987, Seiten 451 bis 457) bekanntgeworden.

Alle diese supraleitenden Materialien sind den Oxidkeramiken zuzurechnen, so daß die entsprechenden Hoch-T_c-Supraleiter vielfach auch als oxidkeramische Supraleiter bezeichnet werden.

Mit dem eingangs genannten Beitrag von A. P. Malozemoff et al ist vorgeschlagen worden, derartige oxidkeramische Supraleiter auch für supraleitende Kabel ("Superconducting Power Transmission Lines-SPTL") vorzusehen. Dabei wird von bekannten Konzepten supraleitender Kabel mit von LHe zu kühlenden "klassichen" Supraleitern ausgegangen. So ist z. B. aus der DE-OS 21 11 515 ein supraleitendes Kabel für Wechselstromanwendungen zu entnehmen, das drei koaxiale Leiterpaare in einem Kühlmittelrohr aus Edelstahl enthält. Jedes koaxiale Leiterpaar besteht aus einem rohrförmigen Stützkörper, an dessen Innenseite ein zu einer Wendel gewickelter Innenleiter anliegt und um dessen Außenseite ein Außenleiter wendelförmig aufgewickelt ist. Bei dem Innen- und Außenleiter handelt es sich um jeweils einen bandförmigen, stabilisierten Supraleiter aus einem der klassischen Supraleitermateriale. Bei entsprechenden Kabelkonzepten treten aber die erwähnten Probleme hinsichtlich Wirbelströmen, Aufwand an Supraleitermaterial und Beschaltungstechnik auf.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ausgehend von diesem Kabelkonzept ein supraleitendes Kabel anzugeben, dessen mindestens eine supraleitende Leiterader mit einem bekannten oxidkeramischen Hochtemperatursupraleiter-Material erstellt werden kann. Dieses Kabel soll einen möglichst einfachen Aufbau und eine an das Hochtemperatursupraleiter(HTSL) -Material angepaßte Kühltechnik ermöglichen, wobei insbesondere die bei den bekannten Kabeln durch Wirbelströme in metallischen Rohrteilen hervorgerufenen thermischen Zusatzverluste zumindest weitgehend ausgeschaltet sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die mindestens eine Leiterader einen Stützkörper aufweist, um den schraubenförmig ein bandförmiger Leiter mit dem Hochtemperatur­ supraleiter-Material gewickelt ist, wobei dieses Material zu seiner Stabilisierung zumindest stellenweise mit elektrisch gut-leitendem Material kontaktiert ist, und daß das zur Führung des Kühlmediums vorgesehene Innenrohr aus einem vakuum- und kühlmitteldichten Kunststoffmaterial besteht.

Die mit dieser Ausgestaltung des supraleitenden Kabels verbundenen Vorteile sind insbesondere darin zu sehen, daß sich mit dem bandförmigen HTSL-Material eine Leiterader verhältnismäßig einfach aufbauen läßt. Eine erforderliche Stabilisierung des HTSL-Materials wird dabei durch eine Kontaktierung mit dem elektrisch gut-leitenden Material gewährleistet. Dies kann z. B. dadurch erfolgen, daß der bandförmige Leiter selbst mit dem Stabilisierungsmaterial versehen ist. Ebenso ist es auch möglich, daß das HTSL-Material des bandförmigen Leiters an dem Stabilisierungsmaterial eines benachbarten Leiters anliegt. Bei dem benachbarten Leiter kann es sich dabei auch um einen nur aus dem Stabilisierungsmaterial bestehenden Leiter handeln.

Mit der Verwendung von einem Innenrohr aus einem elektrisch nicht-leitenden Material werden vorteilhaft Probleme aufgrund von in metallischen Teilen angefachten Wirbelströmen von vorn­ herein ausgeschlossen. Hierfür geeignete Kunststoffmaterialien, die hinsichtlich LN₂ kühlmitteldicht sind, sind allgemein be­ kannt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des supraleitenden Kabels gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung wird nachfolgend auf die schematische Zeichnung Bezug genommen.

In Fig. 1 ist der prinzipielle Aufbau eines für ein erfindungsgemäßes Kabel ge­ eigneten bandförmigen Hochtemperatursupraleiters angedeutet. Aus Fig. 2 geht ein Längsschnitt durch eine Leiterader des Kabels hervor, während Fig. 3 einen die Hochtemperatursupra­ leiter betreffenden Ausschnitt dieser Leiterader zeigt. In Fig. 4 ein Querschnitt durch ein supraleitendes Kabel veran­ schaulicht ist. Die Fig. 5 und 6 zeigen jeweils als Längs­ schnitt eine Verbindungsmöglichkeit von Teilstücken des Rohr­ systems dieses Kabels. Dabei sind in den Figuren sich entspre­ chende Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.

Aus Fig. 1 ist in Schrägansicht der prinzipielle Aufbau eines Endstückes eines bandförmigen Supraleiters 2 ersichtlich, wie er für ein erfindungsgemäßes supraleitendes Kabel geeignet ist. Dieser Leiter enthält ein metallisches Trägerband 3. Das Trägerband kann insbesondere aus einem elektrisch gut-leiten­ den Material wie z. B. aus Cu oder Al bestehen und dient als Träger für eine dünne Schicht 4 aus einem bekannten supralei­ tenden Material mit hinreichend hoher Sprungtemperatur T_c, so daß als Kühlmedium flüssiger Stickstoff (LN₂) vorgesehen werden kann. Ein entsprechendes Hochtemperatursupraleiter(HTSL)-Ma­ terial ist z. B. YBa₂Cu₃O_7-x (mit O<x<0,5) mit orthorhombi­ scher Kristallstruktur. Damit das HTSL-Material auf dem Trä­ gerband 3 als gut haftende Schicht 4 ausgebildet werden kann, ist im allgemeinen eine dünne Zwischenschicht 6 erforderlich, die vorzugsweise aus einem bestimmten keramischen Material erstellt wird. So kann die Zwischenschicht 6 z. B. aus MgO, Al₂O₃, Y-stabilisiertem ZrO₂, Ta₂O₅ oder SrTiO₃ bestehen.

Mit entsprechend aufgebauten bandförmigen Supraleitern läßt sich nun eine Leiterader des erfindungsgemäßen Kabels er­ stellen. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel einer solchen Leiterader ist in Fig. 2 als Längsschnitt schematisch darge­ stellt. Von dieser Leiterader ist in Fig. 3 ein Ausschnitt einer Wickelanordnung ihrer HTSL-Bandleiter vergrößert wieder­ gegeben.

Die in Fig. 2 gezeigte Leiterader 7 enthält einen zentralen Stützkörper 8, der vorteilhaft aus einem elektrisch gut-lei­ tenden Metall wie z. B. aus Al oder Cu besteht und für das Kühlmedium LN₂ hinreichend transparent ist. Gemäß dem ange­ nommenen Ausführungsbeispiel ist der Stützkörper 8 als Seil ausgebildet, dessen zentrale Achse mit z bezeichnet ist. Um diesen gegebenenfalls mit einer Metallfolie 9 geglätteten Stützkörper sind nun mehrere HTSL-Bandleiter schraubenförmig in mehreren Lagen gewickelt. In der Figur sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nur wenige Lagen dargestellt, obwohl im all­ gemeinen deren Anzahl wesentlich größer ist. Der Aufbau des Wickels 10 geht aus Fig. 3 näher hervor. Wie aus dieser Figur ersichtlich, sind die bandförmigen Supraleiter 12 unter Zugrun­ delegung des in Fig. 1 gezeigten Aufbaus so stufenförmig strukturiert, daß sie im Wickel 10 in zwei Ebenen zu liegen kommen, wobei sich benachbarte Bandleiter jeweils etwa zur Hälfte überlappen. Innerhalb des Wickels hat jeweils das Metall des Trägerbandes 12a des darüber gewickelten Leiters elektri­ schen Kontakt zur HTSL-Schicht 12b des darunter befindlichen Leiters. Auf diese Weise ist eine gute Stabilisierung des HTSL-Materials der Schichten 12b zu gewährleisten, d. h., für den als "Quench" bezeichneten Fall, in dem das supraleitende Material in den elektrisch schlecht-leitenden Normalleitungs­ zustand übergeht, kann der Strom in das Metall des darüberlie­ genden Leiters ausweichen. Da die z. B. aus Al₂O₃ oder SrTiO₃ bestehende Zwischenschicht 12c zwischen dem Trägerband 12a und der HTSL-Schicht 12b jedes Leiters 12 selbst einen elektrischen Isolator darstellt, ist nämlich innerhalb eines Leiters 12 ein direkter Stromübertritt vom HTSL-Material in das metallische Trägermaterial praktisch nicht möglich.

Wie ferner aus Fig. 3 ersichtlich ist, können in den Wickel 10 zusätzlich zu den HTSL-Bandleitern 12 auch Leiterbänder 14 aus elektrisch gut-leitenden Metallen eingewickelt werden, die den Stromübertritt zwischen den verschiedenen Schichten innerhalb des Wickels fördern. Derartige Leiterbänder sind insbesondere dann erforderlich, wenn für die Trägerbänder 12a der HTSL-Band­ leiter 12 Materialien gewählt werden, die für eine vollständige Stabilisierung des supraleitenden Materials innerhalb des Wickels 10 nicht ausreichen.

Gemäß Fig. 2 kann der Wickel 10 nach außen hin mittels einer Metallfolie 16 geglättet sein, bevor er mit einer elektrischen Isolation 17 ummantelt wird. Diese Isolation kann z. B. in Form einer Wicklung aufgebaut sein, wie sie bei papierisolierten Kabeln gebräuchlich ist. Sie wird vorteilhaft mit dem zur Küh­ lung des HTSL-Materials vorgesehenen Kühlmedium LN₂ getränkt, ist also entsprechend transparent gestaltet. Dieses Kühlmedium hat nämlich hervorragende Isolationseigenschaften, solange sich die Bildung von Dampfblasen vermeiden läßt.

Auf die Isolation 17 ist ein Schirm 18 aufgebracht, der die Funktionen Potentialsteuerung und Begrenzung des elektrischen Feldes, Fortleitung von Ableit- und Ladeströmen und elek­ trischer Berührungsschutz erfüllt. Darüber befindet sich eine Hülle 9 als mechanische Gleithilfe zur Erleichterung des Ein­ ziehens der Leiterader 7 in ein Kühlrohr. Da dieses Kühlrohr bei dem erfindungsgemäßen supraleitenden Kabel aus elektrisch nicht-leitenden Materialien bestehen kann, benötigt die Lei­ terader 7 vorteilhaft keinen zweiten, konzentrischen Rücklei­ ter, wie er bei bisher bekannten supraleitenden Kabeln als erforderlich angesehen wird.

Leiteradern mit dem in den Fig. 2 und 3 gezeigten Aufbau können vorteilhaft für das erfindungsgemäße supraleitende Kabel vorgesehen werden. Ein solches Kabel ist in Fig. 4 als Quer­ schnitt schematisch veranschaulicht. Dieses mit 20 bezeichnete Kabel kann insbesondere als Drehstromkabel ausgelegt sein, so daß es drei Leiteradern 7a bis 7c enthält. Zur Aufnahme dieser Leiteradern weist das Kabel ein Innenrohr 22 auf, das vor­ teilhaft aus einem vakuum- und kühlmitteldichten Kunststoff­ material besteht. Das Innenrohr ist konzentrisch von einem Außenrohr 23 umschlossen, wobei ein im Querschnitt ringförmi­ ger Zwischenraum 25 ausgebildet ist. Für das Außenrohr kann beispielsweise das Material des Innenrohres vorgesehen sein. Die beiden Rohre 22 und 23 können insbesondere aus einem faser­ verstärkten Kunststoff hergestellt werden. Hierfür sind z. B. spezielle Epoxidharze oder Thermoplaste geeignet, die insbe­ sondere mit Glas-, Keflar- oder Kohlefasern verstärkt sind. Die beiden Rohre 22 und 23 sind mittels thermisch schlecht-lei­ tender Stützstrukturen in ihrer konzentrischen Lage gehalten. In der Figur ist die Hälfte eines entsprechenden Stützringes 26 angedeutet. Dieser Stützring ist so ausgebildet, daß ver­ hältnismäßig lange Wege zwischen seinen Abstützungspunkten 27 und 28 an dem Innenrohr 22 bzw. dem Außenrohr 23 ausgebildet sind. In dem aus thermischen Gründen evakuierten Zwischenraum 25 kann sich ferner zur Begrenzung der Wärmeeinleitung auf das Innenrohr 22 eine bekannte mehrschichtige Superisolation 30 be­ finden die in der Figur nur für eine Hälfte des Kabels ange­ deutet ist. Außerdem kann auf der Vakuumseite des Innenrohres 22 ein Adsorptionsmittel 31, z.B. Aktivkohle oder ein Zeolith, aufgebracht sein. Mit diesem Adsorptionsmittel lassen sich im kalten Zustand des Kabels die restlichen Moleküle im Vakuumraum binden.

Die in dem Innenraum 32 des Innenrohres 22 untergebrachten Leiteradern 7a bis 7c werden von einem durch den Innenraum strömenden Kühlmedium, vorzugsweise von flüssigem Stickstoff LN₂ umspült. Das Innenrohr 22 wird deshalb vielfach auch als Kühlrohr bezeichnet. Das Kühlmedium befindet sich z. B. in einem unterkühlten, flüssigen Zustand; d. h., im Normalbetrieb ist ein Sieden des Kühlmediums ausgeschlossen. Beispielsweise wird LN₂ mit einer Temperatur von ca. 70 K und einem Absolutdruck von ca. 5 bar in das Innenrohr 22 eingeleitet. Beim Strömen durch dieses Rohr wird das Kühlmedium erwärmt und der Druck nimmt ab. Am Ende des Rohres tritt das Kühlmedium immer noch unterkühlt aus, z. B. mit einer Temperatur von ca. 80 K und einem Absolutdruck von ca. 3 bar.

Wie schließlich in Fig. 4 noch angedeutet ist, kann das Außen­ rohr 23 des supraleitenden Kabels 20 von einer Schutzschicht 33, die z. B. aus Bitumen besteht, umhüllt sein. Auf diese Weise lassen sich mechanische Beschädigungen des Kabels und ein Ein­ dringen von Wasser vermeiden.

Das die thermische Isolation der supraleitenden Leiteradern 7a bis 7c bzw. des sie umgebenden LN₂ gewährleistende Rohrsystem des supraleitenden Kabels 20 ist in Fig. 4 allgemein mit 35 bezeichnet. Dieses Rohrsystem wird vorteilhaft aus vorge­ fertigten Teilstücken mit Außen- und Innenrohr zusammengefügt. Ein Verbindungsbereich zwischen zwei derartigen, benachbarten Teilstücken geht aus Fig. 5 hervor. Dabei sind in dieser Figur nur die bzgl. der Kabelachse A oberen Hälften von Teilstücken 36 und 37 als Längsschnitt schematisch veranschaulicht. Wie aus dieser Figur ersichtlich, ist jedes der Teilstücke 36 und 37 so ausgeführt, daß der evakuierte Raum 25 zwischen dem Innenrohr 22a bzw. 22b und dem Außenrohr 23a bzw. 23b an den beiden Stirnseiten 38 bzw. 39 jedes Teilstückes vakuumdicht abge­ schlossen ist. Bereits bei der Herstellung der Teilstücke wird dann deren Raum 25 an einem Evakuierungsstutzen 40 evakuiert, der anschließend vakuumfest verschlossen wird. Um die Vakuum­ dichtigkeit der einzelnen Kunststoffteile noch zu verbessern, können gegebenenfalls in dem Außen- und Innenrohr 23a, 23b bzw. 22a, 22b sowie in den Verbindungsteilen dieser Rohre an den Stirnseiten 38 und 39 dünne metallisierte Folien 41 als Diffusionssperren eingearbeitet sein.

Die einander zugewandten Stirnseiten 38 und 39 der benachbarten Teilstücke 36 und 37 sind so gestaltet, daß jeweils das eine Ende des einen Teilstückes in das andere Ende des anderen Teil­ stückes konzentrisch hineinragt. Auf diese Weise läßt sich er­ reichen, daß Wärme, die vom warmen Außenrohr zum kalten Innen­ rohr fließen will, über die konzentrisch ineinanderragenden Rohrteile fließen und somit einen entsprechend langen Weg über­ winden muß. Die Wärmeeinleitung in den LN₂-Bereich im Innenraum 32 der Rohre 22a, 22b läßt sich dementsprechend begrenzen. Zwi­ schen den ineinanderragenden Teilen der Teilstücke 36 und 37 ist ein schmaler Spalt 42 ausgebildet. In einem sich axial erstreckten Teil dieses Spaltes 42 befindet sich ein Dichtungs­ element 43, das den mit LN₂ gefüllten Innenraum 32 von der Umgebung trennt. Zusätzlich kann der Spalt 42 nach außen hin noch mittels einer rohrförmigen Hülse 44 abgedeckt sein, die mit einem der beiden benachbarten Außenrohre 23a oder 23b ver­ bunden, beispielsweise verklebt wird. Die Hülse 44 kann aber auch integrierter Bestandteil dieses Außenrohres sein.

Jedes der Teilstücke 36 und 37 besitzt außerdem noch eine Vor­ richtung 45 zum Dehnungsausgleich, mit der Längenänderungen des Innenrohres 22a, 22b beim Abkühlen kompensiert werden. Diese Vorrichtung 45 ist bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform des Teilstückes 36 in dessen Außenrohr 23a in der Nähe der Stirn­ seite 38 integriert. Dies hat zur Folge, daß sich bei einer Ab­ kühlung des Kabels das Außenrohr 23a um das Schrumpfungsmaß des Innenrohres 22a in axialer Richtung verkürzt. Der axiale Ab­ stand a zwischen den Stirnseiten 38 und 39 der benachbarten Teilstücke 36 und 37 erweitert sich somit dementsprechend. Um zumindest weitgehend eine Konstanz der Länge des gesamten Ka­ bels zu gewährleisten, kann der Bereich der Verbindung be­ nachbarter Teilstücke 36 und 37 unter Einschluß des Bereichs der Dehnungsausgleichsvorrichtung 45 mit einer mechanisch sta­ bilen, rohrförmigen Verbindungseinrichtung 46 überbrückt wer­ den. Diese Einrichtung ist dabei starr an den Außenrohren 23a und 23b der benachbarten Teilstücke 36 und 37 befestigt. Die Verbindungseinrichtung 46 dient dabei zugleich zum mechanischen Schutz.

In Fig. 6 ist eine weitere Ausbildungsmöglichkeit einer Ver­ bindung zwischen zwei vorgefertigten Teilstücken 48 und 49 eines erfindungsgemäßen Kabels in Fig. 5 entsprechender Dar­ stellung angedeutet. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. 5 im wesentlichen nur da­ durch, daß auf ein besonderes Dichtungselement in dem zwischen den beiden stirnseitigen Enden der Teilstücke ausgebildeten Spalt 42 verzichtet ist. Dies wird unter anderem dadurch er­ möglicht, daß hier die Vorrichtung 45 zum Dehnungsausgleich zwischen dem Außenrohr 23a und dem Innenrohr 22a in das Innen­ rohr integriert ist. Da so ein Zusammenziehen der Außenrohre beim Abkühlen des Kabels vermieden wird, läßt sich der Spalt 42 nach außen hin mittels der rohrförmigen Hülse 44 abdichten, die vakuumdicht mit den benachbarten Außenrohren 23a und 23b ver­ bunden ist. Beispielsweise kann die Hülse 44 mit den Rohren verklebt sein. Bei dieser Ausführungsform der Teilstücke 48 und 49 des supraleitenden Kabels kann gegebenenfalls sogar auf eine zusätzliche starre Einrichtung zum gegenseitigen Verbinden der einzelnen Teilstücke verzichtet werden.

Claims (16)

1. Supraleitendes Kabel mit einem starren Innenrohr,

• - in dem mindestens eine supraleitende Leiterader mit einem oxidkeramischen Hochtemperatursupraleiter-Material angeordnet ist, das von einem entsprechenden Kühlmedium gekühlt ist, und
• - das von einem starren Außenrohr konzentrisch umschlossen ist, wobei zwischen dem Innen- und dem Außenrohr ein evakuierter Zwischenraum ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Leiterader (7, 7a bis 7c) einen Stützkörper (8) aufweist, um den schraubenförmig ein bandförmiger Leiter (12) mit einem Hochtemperatursupraleiter- Material (Schicht 12b) gewickelt ist, wobei dieses Material zu seiner Stabilisierung zumindest stellenweise mit elektrisch gut-leitendem Material kontaktiert ist, und daß das zur Führung des Kühlmediums vorgesehene Innenrohr (22, 22a, 22b) aus einem vakuum- und kühlmitteldichten Kunststoffmaterial besteht.

2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bandförmige Leiter (12) ein Trägerband (12a) aus dem elektrisch gut-leitenden Material enthält, das mit einer dünnen Zwischenschicht (12c) versehen ist, auf der eine Schicht (12b) aus dem Hochtemperatursupralei­ ter-Material haftet, und daß mit diesem bandförmigen Leiter (12) der Stützkörper (8) mehrlagig bewickelt ist.

3. Kabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Zwischenschicht (12c) ein die Bildung des Hochtemperatursupraleiter-Materials förderndes Material vorgesehen ist.

4. Kabel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Hochtemperatursupraleiter-Material auf Basis des Stoffsystems Y-Ba-Cu-O oder auf Basis des Stoff­ systems Bi-Sr-Ca-Cu-O vorgesehen ist.

5. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der bandförmige Leiter (12) im Querschnitt gesehen stufenförmig ausgebildet ist.

6. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Wickel (10) um den Stützkörper (8) zusätzlich zu dem bandförmigen Leiter (12) mindestens ein Leiterband (14) aus dem elektrisch gut-leitenden Material mit eingewickelt ist.

7. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (8) trans­ parent für das Kühlmedium ausgebildet ist.

8. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (8) aus elektrisch gut-leitendem Material besteht.

9. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (8) als Seil ausgebildet ist.

10. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterader (7, 7a bis 7c) eine Isolation (17) um den Wickel (10) aus dem bandförmigen Leiter (12) enthält, die für das Kühlmedium transparent ist.

11. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (23, 23a, 23b) aus einem vakuumdichten Kunststoffmaterial besteht.

12. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial ein Epoxidharz oder ein Thermoplast ist, das mit Fasern mechanisch verstärkt ist.

13. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sein Rohrsystem (35) aus mehreren vorgefertigten Teilstücken (36, 37; 48, 49) zusammen­ setzbar ist.

14. Kabel nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Teilstücke (36, 37; 48, 49) in sich geschlossene, evakuierbare Zwischenräume (25) zwischen dem je­ weiligen Innen- und Außenrohr (22a, 22b bzw. 23a, 23b) auf­ weisen.

15. Kabel nach Anspruch 13 oder 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß benachbarte Teilstücke (36, 37; 48, 49) an ihren einander zugewandten Stirnseiten (38, 39) in­ einandergreifend gestaltet sind, wobei zwischen ihnen ein Spalt (42) ausgebildet ist, der mit mindestens einem Dichtungselement (43; Hülse 44) verschlossen ist.

16. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (22; 22a, 22b) und/oder das Außenrohr (23; 23a, 23b) Vorrichtungen (45) zum Dehnungsausgleich enthält (enthalten) .