ES2380891T3 - Disposición de conexión de dos cables superconductores - Google Patents

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Abstract

Una disposición de conexión de dos cables superconductores (C, C'), que incluye un conductor central constituido al menos de una parte superconductora, de una capa dielectrica (1, 1') que rodea a dicho conductor central, de una pantalla (2, 2', 3, 3') que rodea a dicha capa dielectrica y de un recinto criogenico (8) que rodea a dicha pantalla, incluyendo la disposición un dispositivo de conexión electrica (4) de dichos conductores centrales y de dichas capas dielectricas desnudadas de dicha pantalla correspondiente y caracterizado porque incluye un revestimiento de material semi-conductor (6) dispuesto entre las dos extremidades de pantallas y un dispositivo de conexión electrica de dichas dos extremidades de pantalla, rodeando dicho revestimiento, contenido en dicho recinto criogenico y que incluye dos elementos de unión (5, 5') unidos electrica y mecanicamente respectivamente a cada una de dichas extremidades de pantalla y una disposición de conexión electrica (7) de estos dos elementos de unión.

Description

Disposici6n de conexi6n de dos cable superconductores.
El invento se refiere a una disposici6n de conexi6n de dos cables superconductores.
El transporte de la corriente electrica con la ayuda de cables superconductores de alta tensi6n permite transportar corrientes electricas de fuerte intensidad con secciones de cables mucho menores que la de los cables clasicos compuestos de conductores electricos resistivos, limitando al mismo tiempo las perdidas electricas a lo largo del cable, en particular las perdidas por efecto Joule ya que este fen6meno es extremadamente debil en superconductividad.
Un cable superconductor llamado "de dielectrico frio" esta constituido de un superconductor electrico central constituido al menos de una parte superconductora, de una capa dielectrica que rodea dicho superconductor central, de una pantalla que rodea dicha capa dielectrica y que puede estar constituida por la totalidad o parte de los superconductores y de un recinto criogenico o criostato que rodea a dicha pantalla. Dicho criostato esta constituido generalmente de dos envolventes concentricas aisladas termicamente entre ellas, por un nivel de vacio de 10-5 mbar por ejemplo. Un fluido criogenico contenido en el interior de la envolvente interna del criostato enfria el conductor central a traves de la capa dielectrica, de d6nde la designaci6n de "dielectrico frio", hasta alcanzar la temperatura para la que el conductor central esta en un estado de superconductividad. Esta temperatura es por ejemplo del orden de -196° C para superconductores llamados de "alta temperatura".
En el caso de los cables superconductores de dielectrico frio, corrientes de intensidad similar son llevadas a circular en la pantalla, en particular si esta pantalla esta constituida por la totalidad o parte del superconductor, y en el conductor central. Para los cables de alta tensi6n, el valor de esta corriente puede ser elevado, por ejemplo 2.400 Amperios.
Este es igualmente el caso de los cables superconductores, llamados de "dielectrico caliente", d6nde el conductor esta constituido de un elemento hueco en general un tubo, en el que circula un fluido criogenico.
Una soluci6n para conectar dos de tales cables superconductores, es utilizar una disposici6n tal como la descrita en el documento de patente FR 2.878.654.
Este documento describe una disposici6n de conexi6n de las pantallas de cables superconductores que incluyen un cable superconductor de uni6n entre las pantallas, incluyendo este cable de uni6n un superconductor de uni6n y una funda criogenica que rodea al superconductor de uni6n, estando unida cada una de las dos extremidades del superconductor de uni6n a una de las pantallas por medios de conexi6n electrica y termicamente conductores.
Sin embargo, tal disposici6n es particularmente compleja y costosa, pues necesita una entrada y una salida suplementaria de fluido criogenico y un superconductor de uni6n especifico.
Para resolver estos problemas, el invento se refiere a una disposici6n de dos de tales cables superconductores, en particular a tope el uno con el otro, de concepci6n simple y que no necesitan circuito de fluido criogenico suplementario.
Para hacer esto, el invento propone una disposici6n de conexi6n de dos cables superconductores, que incluyen un conductor central constituido al menos de una parte superconductora, de una capa dielectrica que rodea a dicho conductor central, de una pantalla que rodea a dicha capa dielectrica y de un recinto criogenico que rodea a dicha pantalla, incluyendo la disposici6n un dispositivo de conexi6n electrica de los llamados conductores centrales y de dichas capas dielectricas desnudadas de dicha pantalla correspondiente y caracterizado porque incluye un revestimiento de material semi-conductor dispuesto entre las dos extremidades de pantallas y un dispositivo de conexi6n electrica de estas llamadas dos extremidades de pantalla, que rodea a dicho revestimiento y contenido en dicho recinto criogenico e incluyendo dos elementos de uni6n (5, 5') unidos electrica y mecanicamente respectivamente a cada una de dichas extremidades de pantalla y una disposici6n de conexi6n electrica (7) de estos dos elementos de uni6n.
El revestimiento semi-conductor asegura el confinamiento del campo electrico en la capa dielectrica y el dispositivo de conexi6n electrica permite la transmisi6n de la corriente transmitida por las pantallas.
Segun un modo de realizaci6n preferido, dicha disposici6n de conexi6n electrica esta constituida de una pluralidad de trenzas conductoras conectadas por sus extremidades a dichos elementos de uni6n y repartidas alrededor de dicho revestimiento semi-conductor.
Dichas trenzas pueden ser de cobre.
Esta conexi6n por trenzas es particularmente facil de colocar, por la flexibilidad de estas trenzas. Es del mismo modo particularmente poco costosa. Asegura igualmente la posibilidad de deformaci6n, de tipo contracci6n termica, debido a la temperatura del fluido criogenico.
Ventajosamente, cada llamado elemento de uni6n esta formado por un tubo cuya pared interna esta fijada a la pared externa de dicha pantalla.
Preferiblemente, dicho tubo esta provisto de una brida anular destinada a la fijaci6n de terminales o bornes de extremidad de dichas trenzas.
Cada llamado elemento de uni6n esta fijado ventajosamente por soldadura con aportaci6n o soldadura con ayuda de una aleaci6n de baja temperatura de fusi6n, a la extremidad de pantalla correspondiente.
Dichos elementos de uni6n puede ser de cobre.
Dicho revestimiento de material semi-conductor puede ser un arrollamiento de cinta de papel de negro de carbono.
La fig. 1 es una vista en corte longitudinal de dos cables superconductores en curso de conexi6n, segun una primera etapa.
La fig. 2 es una vista en corte longitudinal de dos cables superconductores en curso de conexi6n, segun una segunda etapa.
La fig. 3 es una vista en corte longitudinal de una disposici6n de conexi6n de dos cables superconductores, conforme al invento.
Las figs. 4 y 5 son vistas en perspectiva de detalle.
Como se ha ilustrado en la fig. 1, la extremidad de cada cable superconductor de dielectrico frio C, C', destinado a ser conectado uno a otro a tope, es en primer lugar liberada de la pantalla para dejar aparecer la capa dielectrica 1, 1', que rodea el conductor central de cada cable. Esta capa dielectrica esta por ejemplo constituida de varias capas de papel a base de polipropileno (PPLP).
La pantalla esta formada aqui de una capa de material superconductor 2, 2' y de una pantalla metalica, preferiblemente de cobre, 3, 3', estando cortada esta ultima de manera que deje liberada una pequena longitud de esta capa de material superconductor 2, 2'.
La disposici6n de conexi6n incluye en primer lugar un dispositivo de conexi6n electrica 4 de los conductores centrales y de las capas dielectricas, desnudadas de la pantalla correspondiente. Este dispositivo de conexi6n es en si conocido y puede ser del tipo del descrito en el documento de patente EP 1.195.872.
Sobre el cable de la izquierda C, un elemento de uni6n 5 esta unido electrica y mecanicamente a la extremidad de la pantalla, de manera que se situe sobre la capa superconductora 2 y la pantalla metalica 3 y sea unida a ella. Este elemento de uni6n 5 es particularmente visible en la fig. 4. Esta formado por un tubo, de un material buen conductor electrico, preferiblemente de cobre, cuya pared interna esta fijada a la pared externa de la pantalla, a saber la capa de material superconductor 2 y la pantalla metalica 3, estando dispuesto este tubo de manera que se superponga a estas dos partes.
Para hacer esto, el elemento de uni6n 5 es fijado por soldadura con aportaci6n o soldadura con la ayuda de una aleaci6n con una temperatura de fusi6n baja, introducida en una ranura longitudinal 5A prevista en el tubo. Esta aleaci6n asegura que no se dane la capa de material superconductor 2.
El tubo esta provisto de una brida anular 58 destinada a la fijaci6n de terminales, como se vera mas adelante, y provisto para hacer esto de orificios 5C repartidos regularmente de forma angular alrededor del tubo 5.
La disposici6n de conexi6n conforme al invento contiene un revestimiento de material semi-conductor dispuesto entre las dos extremidades de pantallas y un dispositivo de conexi6n electrica de estas dos extremidades de pantalla, rodeando este revestimiento y contenido en el recinto criogenico que contiene los cables C, C', como se ha visto ahora en referencia a la figs. 2 y 3.
Como se ha ilustrado en la fig. 2, cada extremidad de pantalla esta provista de un elemento de uni6n 5, 5', electrica y mecanicamente unido respectivamente a cada una de las extremidades de pantalla, tal como se ha descrito precedentemente, y un revestimiento de material semi-conductor 6 esta dispuesto entre los dos elementos de uni6n 5, 5' sobre la longitud de la conexi6n, formando conos de extremidad de transici6n entre los diferentes diametros, de forma clasica. Este revestimiento de material semi-conductor 6 es preferiblemente un arrollamiento de cinta de papel de negro de carbono, que puede ser reforzado con una fina lamina de cobre.
Este revestimiento semi-conductor 6 asegura el confinamiento del campo electrico en la capa dielectrica 1, 1'. En esta etapa de elaboraci6n de la disposici6n de conexi6n, esta ultima asegura el mantenimiento de la tensi6n pero no permite la transmisi6n de la corriente transmitida por las pantallas 2, 2', 3, 3'.
A continuaci6n, como se ha ilustrado en la fig. 3, una disposici6n de conexi6n electrica 7 de los dos elementos de uni6n 5, 5' es colocada alrededor del revestimiento semi-conductor 6. Esta disposici6n de conexi6n electrica 7 es particularmente visible en la fig. 5 y esta constituida de una pluralidad de trenzas conductoras calibradas 7A, de un material buen conductor electrico, preferiblemente de cobre, conectadas por sus extremidades a los elementos de uni6n 5, 5' y repartidas alrededor del revestimiento semiconductor 6. El diametro de estas trenzas 7A es calculado segun la corriente a transmitir, sabiendo que su resistencia es debil, ya que son a continuaci6n sumergidas en un
5 liquido criogenico.
En esta fig. 5, todas las trenzas 7A no estan representadas con prop6sito de visibilidad, sino que son aqui unas ocho y provistas en sus extremidades de terminales 78 conectados en los orificios 5C previstos sobre la brida 58 de cada elemento de uni6n.
Un recinto criogenico o criostato 8 constituido de una pared externa 8A y de una pared interna 88, rodea la
10 disposici6n de conexi6n. Un fluido criogenico, nitr6geno liquido por ejemplo, puede circular en el interior de la pared interna 88, con el fin de enfriar los cables superconductores C, C' y la conexi6n. Un aislamiento termico es asegurado entre la pared interna 88 y externa 8A, por ejemplo un vacio de 10-5 mbar, con el fin de evitar un calentamiento y un consumo importante del fluido criogenico.
El invento se aplica igualmente a la conexi6n de dos cables superconductores de dielectrico caliente, siendo la 15 diferencia la constituci6n de los conductores, tubulares en este ultimo caso.

Claims (7)

  1. REIVINDICACIONES
    1.-Una disposici6n de conexi6n de dos cables superconductores (C, C'), que incluye un conductor central constituido al menos de una parte superconductora, de una capa dielectrica (1, 1') que rodea a dicho conductor central, de una pantalla (2, 2', 3, 3') que rodea a dicha capa dielectrica y de un recinto criogenico (8) que rodea a 5 dicha pantalla, incluyendo la disposici6n un dispositivo de conexi6n electrica (4) de dichos conductores centrales y de dichas capas dielectricas desnudadas de dicha pantalla correspondiente y caracterizado porque incluye un revestimiento de material semi-conductor (6) dispuesto entre las dos extremidades de pantallas y un dispositivo de conexi6n electrica de dichas dos extremidades de pantalla, rodeando dicho revestimiento, contenido en dicho recinto criogenico y que incluye dos elementos de uni6n (5, 5') unidos electrica y mecanicamente respectivamente a cada
    10 una de dichas extremidades de pantalla y una disposici6n de conexi6n electrica (7) de estos dos elementos de uni6n.
  2. 2.-Una disposici6n segun la reivindicaci6n precedente, caracterizada porque dicha disposici6n de conexi6n electrica
    (7) esta constituida de una pluralidad de trenzas conductoras (7A) conectadas por sus extremidades a dichos elementos de uni6n (5, 5') y repartidas alrededor de dicho revestimiento semiconductor (6).
    15 3.-Una disposici6n segun la reivindicaci6n precedente, caracterizada porque dichas trenzas (7A) son de cobre.
  3. 4.-Una disposici6n de conexi6n segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque cada uno de dichos elementos de uni6n (5, 5') esta formado por un tubo cuya pared interna esta fijada a la pared externa de dicha pantalla.
  4. 5.-Una disposici6n segun las reivindicaciones 2 y 4, caracterizada porque dicho tubo esta provisto de una brida 20 anular (58, 58') destinada a la fijaci6n de terminales o bornes de extremidad de dichas trenzas.
  5. 6.-Una disposici6n de conexi6n segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque cada uno de dichos elementos de uni6n (5, 5') esta fijado por soldadura con aportaci6n o soldadura con ayuda de una aleaci6n de temperatura de fusi6n baja, a la extremidad de pantalla correspondiente.
  6. 7.-Una disposici6n segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque dichos elementos de uni6n 25 (5, 5') son de cobre.
  7. 8.-Una disposici6n de conexi6n segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque dicho revestimiento de material semi-conductor (6) es un arrollamiento de cinta de papel de negro de carbono.
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