RU2379777C2 - Superconducting cable - Google Patents

Superconducting cable Download PDF

Info

Publication number
RU2379777C2
RU2379777C2 RU2007139589/09A RU2007139589A RU2379777C2 RU 2379777 C2 RU2379777 C2 RU 2379777C2 RU 2007139589/09 A RU2007139589/09 A RU 2007139589/09A RU 2007139589 A RU2007139589 A RU 2007139589A RU 2379777 C2 RU2379777 C2 RU 2379777C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cable
heat
superconducting
insulating
cable assembly
Prior art date
Application number
RU2007139589/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007139589A (en
Inventor
Масаюки ХИРОСЕ (JP)
Масаюки ХИРОСЕ
Ресуке ХАТА (JP)
Ресуке ХАТА
Original Assignee
Сумитомо Электрик Индастриз, Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сумитомо Электрик Индастриз, Лтд. filed Critical Сумитомо Электрик Индастриз, Лтд.
Priority to RU2007139589/09A priority Critical patent/RU2379777C2/en
Publication of RU2007139589A publication Critical patent/RU2007139589A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2379777C2 publication Critical patent/RU2379777C2/en

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Landscapes

  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering, particularly to superconducting cable that preserves preset heat insulation properties without vacuum heat insulation structure. In compliance with this invention, proposed cable incorporates cable assembly 100 wherein core with superconducting and electro insulating layers us arranged inside the pipe housing said cable, heat insulation element 200 arranged outside said cable assembly in non-vacuum state, and sealing element to prevent an ingress of humidity into said heat insulation element. Aforesaid outside element 200 maintains the temperature of cable assembly coolant and represents at least any of multilayer heat insulators and filling heat insulators, or sealing element, to maintain preset heat insulation properties.
EFFECT: higher reliability.
13 cl, 8 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

[0001] Данное изобретение относится к сверхпроводящему кабелю. В частности, изобретение относится к сверхпроводящему кабелю, который не имеет вакуумной теплоизоляционной структуры, или к сверхпроводящему кабелю, который имеет вакуумную теплоизоляционную структуру и который может сохранять параметры теплоизоляции даже при нарушении состояния вакуума.[0001] This invention relates to a superconducting cable. In particular, the invention relates to a superconducting cable that does not have a vacuum thermal insulation structure, or to a superconducting cable that has a vacuum thermal insulation structure and which can maintain thermal insulation parameters even if the vacuum state is disturbed.

Уровень техникиState of the art

[0002] Показанный на фиг.8 сверхпроводящий кабель является обычным сверхпроводящим кабелем. На фиг.8 показано поперечное сечение сверхпроводящего кабеля трехжильного типа, имеющего конструкцию, при которой три жилы 110 расположены внутри теплоизоляционного трубопровода 600.[0002] The superconducting cable shown in FIG. 8 is a conventional superconducting cable. On Fig shows a cross section of a superconducting cable of a three-core type having a structure in which three cores 110 are located inside the heat-insulating pipe 600.

[0003] Кабельная жила 110 снабжена каркасом 111, сверхпроводящим слоем 112, электроизоляционным слоем 113, экранирующим слоем 114 и защитным слоем 115 в указанном порядке от ее центра. Сверхпроводящий слой 112 образован посредством спиральной намотки на каркас 111 сверхпроводящих проводов в несколько слоев. Обычно сверхпроводящий провод имеет конструкцию лентообразной формы, в которой множество нитей (волокон), состоящих из оксидного сверхпроводникового материала, расположено в матрице, такой как серебряная оболочка. Изоляционный слой 113 образован посредством намотки изоляционной бумаги, такой как полусинтетическая изоляционная бумага. Экранирующий слой 114 образован посредством спиральной намотки сверхпроводящего провода, который аналогичен сверхпроводящему слою 112, на электроизоляционный слой 113. В качестве защитного слоя 115 используется изоляционная бумага или т.п.[0003] The cable core 110 is provided with a frame 111, a superconducting layer 112, an electrical insulating layer 113, a shield layer 114 and a protective layer 115 in that order from its center. The superconducting layer 112 is formed by helically winding several layers of superconducting wires on the frame 111. Typically, a superconducting wire has a tape-shaped structure in which a plurality of filaments (fibers) consisting of an oxide superconducting material are arranged in a matrix, such as a silver cladding. The insulating layer 113 is formed by winding insulating paper, such as semi-synthetic insulating paper. The shielding layer 114 is formed by spiral winding a superconducting wire, which is similar to the superconducting layer 112, onto the electrical insulating layer 113. Insulating paper or the like is used as the protective layer 115.

[0004] С другой стороны, теплоизоляционный трубопровод 600 имеет такую конструкцию, что между двойным трубопроводом, состоящим из внутреннего трубопровода 610 и наружного трубопровода 620, расположен теплоизоляционный материал (не показан), при этом внутреннее пространство этого двойного трубопровода вакуумировано. Снаружи такого теплоизоляционного трубопровода 600 сформирован антикоррозийный слой 630. Кроме того, пространство, существующее внутри каркаса 111 (в случае, когда каркас полый), и пространство между внутренним трубопроводом 610 и жилами 110 заполнены хладагентом, таким как жидкий азот или т.п., который циркулирует внутри, так что теплоизоляционный трубопровод может находиться в работоспособном состоянии, когда изоляционный слой 113 пропитан хладагентом.[0004] On the other hand, the heat-insulating conduit 600 has such a structure that a heat-insulating material (not shown) is arranged between the double conduit consisting of the inner conduit 610 and the outer conduit 620, and the inner space of this double conduit is evacuated. An anti-corrosion layer 630 is formed outside such a heat-insulating pipe 600. In addition, the space existing inside the frame 111 (in the case where the frame is hollow) and the space between the internal pipe 610 and the cores 110 are filled with a refrigerant such as liquid nitrogen or the like, which circulates internally, so that the heat-insulating pipe can be operational when the insulating layer 113 is saturated with refrigerant.

[0005] Патентный документ 1: публикация заявки на патент Японии № 2002-140944 (фиг.2).[0005] Patent Document 1: Publication of Japanese Patent Application No. 2002-140944 (FIG. 2).

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Проблемы, решаемые изобретениемProblems Solved by the Invention

[0006] Существуют следующие проблемы по отношению к указанному выше сверхпроводящему кабелю.[0006] The following problems exist with respect to the above superconducting cable.

[0007] 1) Вакуумная теплоизоляционная структура, необходимая для такого сверхпроводящего кабеля, приводит к большим размерам кабеля. Для изготовления вакуумной теплоизоляционной структуры необходимо использовать теплоизоляционный трубопровод, имеющий структуру двойного трубопровода, и вакуумировать пространство между внутренним и наружным трубопроводами этого теплоизоляционного трубопровода. Поэтому толщина теплоизоляционного трубопровода увеличивается, и, в частности, наружный диаметр сверхпроводящего кабеля становится большим по величине. В соответствии с этим повышается стоимость изготовления сверхпроводящего кабеля.[0007] 1) The vacuum thermal insulation structure required for such a superconducting cable results in large cable sizes. For the manufacture of a vacuum thermal insulation structure, it is necessary to use a thermal insulation pipeline having a double pipeline structure, and to vacuum the space between the inner and outer pipelines of this thermal insulation pipeline. Therefore, the thickness of the heat-insulating pipe increases, and, in particular, the outer diameter of the superconducting cable becomes large in magnitude. In accordance with this increases the cost of manufacturing a superconducting cable.

[0008] 2) Поддерживание и управление параметрами вакуума в теплоизоляционном трубопроводе являются сложными. Использование вакуумированного теплоизоляционного трубопровода, имеющего структуру двойного трубопровода, требует поддерживания и управления параметрами вакуума на стадиях изготовления, сооружения и эксплуатации сверхпроводящего кабеля. В частности, когда происходит нарушение параметров вакуума в теплоизоляционном трубопроводе, требуется большое количество времени на то, чтобы снова восстановить заданное состояние вакуума. В зависимости от условий, восстановление заданного состояния вакуума в пределах данного периода времени может оказаться затруднительным, что может приводить к невозможности поддержания температуры хладагента, вызывая отсутствие способности транспортировать электроэнергию.[0008] 2) Maintaining and managing vacuum parameters in a heat-insulating pipe are complex. The use of a vacuum heat-insulating pipeline having the structure of a double pipeline requires the maintenance and control of vacuum parameters at the stages of manufacture, construction and operation of a superconducting cable. In particular, when a violation of the vacuum parameters in the heat-insulating pipe occurs, a large amount of time is required to restore the desired vacuum state again. Depending on the conditions, the restoration of a given state of vacuum within a given period of time may be difficult, which can lead to the inability to maintain the temperature of the refrigerant, causing a lack of ability to transport electricity.

[0009] Данное изобретение создано с учетом указанной выше ситуации, и главной целью настоящего изобретения является создание сверхпроводящего кабеля, который способен сохранять заданные теплоизоляционные свойства без наличия вакуумной теплоизоляционной структуры.[0009] The present invention has been made in view of the above situation, and the main objective of the present invention is to provide a superconducting cable that is capable of maintaining predetermined thermal insulation properties without a vacuum thermal insulation structure.

[0010] Еще одной целью настоящего изобретения является создание сверхпроводящего кабеля, имеющего вакуумную теплоизоляционную структуру и способного сохранять заданные теплоизоляционные свойства даже в том случае, если состояние вакуума нарушается.[0010] Another objective of the present invention is to provide a superconducting cable having a vacuum thermal insulation structure and capable of maintaining predetermined thermal insulation properties even if the vacuum state is violated.

Средства для решения поставленных задачMeans for solving tasks

[0011] Данное изобретение обеспечивает достижение вышеуказанных целей посредством использования теплоизоляционного элемента, отличающегося от вакуумной теплоизоляции.[0011] The present invention achieves the above objectives by using a heat insulating element other than vacuum thermal insulation.

[0012] Сверхпроводящий кабель по изобретению характеризуется тем, что он содержит кабельный узел, теплоизоляционный элемент и уплотнительный элемент, при этом кабельный узел состоит из жилы, которая имеет сверхпроводящий слой и электроизоляционный слой, и окружающего жилу трубопровода, предназначенного для размещения внутри него упомянутой жилы; теплоизоляционный элемент предусмотрен снаружи кабельного узла и поддерживается в невакуумном состоянии; а уплотнительный элемент предотвращает проникновение влаги в теплоизоляционный элемент.[0012] The superconducting cable according to the invention is characterized in that it comprises a cable assembly, a heat insulation element and a sealing element, wherein the cable assembly consists of a core that has a superconducting layer and an electrical insulation layer, and a conduit surrounding the core, intended to house said core ; a heat-insulating element is provided outside the cable assembly and is maintained in a non-vacuum state; and the sealing element prevents moisture from entering the heat-insulating element.

[0013] За счет расположения теплоизоляционного элемента в невакуумном состоянии снаружи кабельного узла можно сохранять заданные теплоизоляционные свойства без использования вакуумной теплоизоляционной структуры. За счет предусмотрения теплоизоляционного элемента с уплотнительным элементом обеспечивается возможность предотвращения проникновения влаги в теплоизоляционный элемент и сохранения его теплоизоляционных свойств.[0013] Due to the location of the heat-insulating element in a non-vacuum state outside the cable assembly, it is possible to maintain the desired heat-insulating properties without using a vacuum heat-insulating structure. By providing a heat-insulating element with a sealing element, it is possible to prevent moisture from entering the heat-insulating element and preserve its heat-insulating properties.

[0014] Ниже сверхпроводящий кабель по изобретению будет описан более подробно.[0014] Below, the superconducting cable of the invention will be described in more detail.

[0015] Сверхпроводящий кабель по изобретению имеет кабельный узел, теплоизоляционный элемент, поддерживаемый в невакуумных условиях, и уплотнительный элемент для предотвращения проникновения влаги в теплоизоляционный элемент.[0015] The superconducting cable of the invention has a cable assembly, a heat-insulating element supported in non-vacuum conditions, and a sealing element to prevent moisture from entering the heat-insulating element.

КАБЕЛЬНЫЙ УЗЕЛCABLE ASSEMBLY

[0016] Кабельный узел состоит из жилы и окружающего жилу трубопровода, внутри которого заключена эта жила. Жила имеет, по меньшей мере, сверхпроводящий слой и электроизоляционный слой. Обычно жила снабжена каркасом, сверхпроводящим слоем, электроизоляционным слоем, экранирующим слоем и защитным слоем в указанном порядке от центра. Экранирующий слой может также быть выполнен из сверхпроводящего провода.[0016] The cable assembly consists of a core and a conduit surrounding the core, within which the core is enclosed. The core has at least a superconducting layer and an electrical insulating layer. Typically, the core is provided with a frame, a superconducting layer, an electrical insulating layer, a shield layer and a protective layer in the indicated order from the center. The shield layer may also be made of a superconducting wire.

[0017] Каркас, который используется для сохранения заданной формы сверхпроводящего слоя, может иметь трубчатую форму или же может быть выполнен из скрученных проволок. Подходящим материалом для такого каркаса является, например, немагнитный металлический материал, такой как медь или алюминий. В случае, когда каркас имеет трубчатую форму, внутреннее пространство этого каркаса можно использовать в качестве канала для хладагента.[0017] The frame, which is used to maintain a given shape of the superconducting layer, may have a tubular shape or may be made of twisted wires. A suitable material for such a frame is, for example, a non-magnetic metallic material such as copper or aluminum. In the case where the frame has a tubular shape, the inner space of this frame can be used as a channel for the refrigerant.

[0018] Сверхпроводящий слой образован, например, посредством спиральной намотки вокруг каркаса проводов, выполненных из сверхпроводникового материала. Сверхпроводящий провод имеет, например, конструкцию лентовидной формы, в которой множество нитей (волокон), состоящих из оксидного сверхпроводникового материала Bi-2223, расположено в матрице серебряной оболочки. Намотка такого сверхпроводящего провода может быть выполнена либо в один слой, либо в несколько слоев. В случае нескольких слоев может быть предусмотрен промежуточный изоляционный слой. Промежуточный изоляционный слой может быть создан, например, посредством намотки изоляционной бумаги, такой как крафт-бумага, или намотки полусинтетической изоляционной бумаги, такой как PPLP (зарегистрированный товарный знак, изготавливается фирмой Sumitomo Electric Industries, Ltd.).[0018] The superconducting layer is formed, for example, by helically winding around a wire frame made of superconducting material. The superconducting wire has, for example, a ribbon-shaped structure in which a plurality of filaments (fibers) consisting of an oxide superconducting material Bi-2223 are located in a silver cladding matrix. The winding of such a superconducting wire can be performed either in one layer or in several layers. In the case of several layers, an intermediate insulating layer may be provided. An intermediate insulating layer can be created, for example, by winding insulating paper, such as kraft paper, or by winding semi-synthetic insulating paper, such as PPLP (registered trademark, manufactured by Sumitomo Electric Industries, Ltd.).

[0019] Электроизоляционный слой предпочтительно образован посредством намотки изоляционной бумаги, такой как полусинтетическая бумага, например PPLP (зарегистрированный товарный знак, изготавливается фирмой Sumitomo Electric Industries, Ltd.), которая выполнена путем ламинирования (наслаивания) полипропилена и крафт-бумаги или намотки изоляционной бумаги, такой как крафт-бумага. Кроме того, по меньшей мере на одной стороне этого электроизоляционного слоя, т.е. между проводящим слоем и электроизоляционным слоем или же между электроизоляционным слоем и экранирующим слоем, может быть сформирован полупроводниковый слой. За счет формирования внутреннего полупроводникового слоя (т.е. в первом случае) или наружного полупроводникового слоя (т.е. в последнем случае) увеличивается адгезия между проводящим слоем и электроизоляционным слоем или между электроизоляционным слоем и экранирующим слоем и ограничивается ухудшение вследствие возникновения частичного электрического разряда или т.п.[0019] The electrical insulating layer is preferably formed by winding insulating paper, such as semi-synthetic paper, for example PPLP (registered trademark, manufactured by Sumitomo Electric Industries, Ltd.), which is made by laminating (laminating) polypropylene and kraft paper or by wrapping insulating paper such as kraft paper. In addition, on at least one side of this electrical insulating layer, i.e. between the conductive layer and the electrical insulating layer, or between the electrical insulating layer and the shielding layer, a semiconductor layer may be formed. By forming an inner semiconductor layer (i.e., in the first case) or an outer semiconductor layer (i.e., in the latter case), adhesion between the conductive layer and the electrical insulating layer or between the electrical insulating layer and the shield layer is increased and deterioration due to the occurrence of partial electrical discharge or the like

[0020] Кроме того, предпочтительно предусматривать экранирующий слой снаружи электроизоляционного слоя. Экранирующий слой может быть образован электропроводящим материалом и является предпочтительным, чтобы для образования экранирующего слоя вокруг электроизоляционного слоя был намотан сверхпроводящий провод того же типа, что и в случае проводящего слоя. Использование сверхпроводящего провода для выполнения экранирующего слоя дает возможность ограничить протекание электрического тока, имеющего противоположную фазу относительно электрического тока в проводнике, в экранирующий слой и ограничить утечку наружу магнитного поля переменного тока.[0020] In addition, it is preferable to provide a shielding layer outside the electrical insulating layer. The shielding layer may be formed by an electrically conductive material and it is preferred that a superconducting wire of the same type as that of the conductive layer is wound around the insulating layer to form a shielding layer. The use of a superconducting wire to make the shielding layer makes it possible to limit the flow of an electric current having an opposite phase relative to the electric current in the conductor to the shielding layer and to limit the leakage of the AC magnetic field to the outside.

[0021] Кроме того, между каркасом и проводящим слоем может быть расположен амортизационный слой. Амортизационный слой исключает непосредственный контакт металлов каркаса и сверхпроводящего провода и, следовательно, предотвращает повреждение сверхпроводящего провода. В частности, когда каркас образован структурой скрученных проволок, амортизационный слой может действовать в качестве средства сглаживания поверхности каркаса. Амортизационный слой может быть предпочтительно выполнен из изоляционной бумаги или угольной бумаги.[0021] In addition, between the frame and the conductive layer can be located cushioning layer. The cushioning layer eliminates direct contact between the metals of the carcass and the superconducting wire and, therefore, prevents damage to the superconducting wire. In particular, when the carcass is formed by the structure of twisted wires, the cushioning layer can act as a means of smoothing the surface of the carcass. The cushioning layer may preferably be made of insulating paper or carbon paper.

[0022] С другой стороны, окружающий жилу трубопровод, который представляет собой трубчатый материал для заключения внутри него жилы, выполняет функцию механической защиты жилы. Например, в качестве окружающего жилу трубопровода может быть использован гофрированный трубопровод, выполненный из нержавеющей стали или алюминия. В принципе, этот окружающий жилу трубопровод не должен в обязательном порядке иметь теплоизоляционные характеристики для поддержания температуры хладагента в кабельном узле, а функцию теплоизоляции выполняет теплоизоляционный элемент, описание которого будет приведено ниже. Другими словами, предпочтительно, окружающий жилу трубопровод не снабжен теплоизоляционным слоем. При такой конструкции наружный диаметр окружающего жилу трубопровода можно уменьшить до практически возможного минимума.[0022] On the other hand, the pipeline surrounding the core, which is a tubular material for enclosing the core within it, performs the function of mechanical protection of the core. For example, corrugated conduit made of stainless steel or aluminum can be used as the pipeline surrounding the core. In principle, this pipeline surrounding the core does not have to have heat-insulating characteristics to maintain the temperature of the refrigerant in the cable assembly, and the heat-insulating element performs the function of thermal insulation, the description of which will be given below. In other words, preferably, the conduit surrounding the core is not provided with a heat-insulating layer. With this design, the outer diameter of the pipeline surrounding the core can be reduced to the minimum practicable.

[0023] Однако окружающий жилу трубопровод может выполнять и функцию теплоизоляции. В этом случае не имеет значения, является ли теплоизоляционная структура вакуумной теплоизоляцией или невакуумной теплоизоляцией. Когда для окружающего жилу трубопровода используется вакуумная теплоизоляция, наружный диаметр кабельного узла не может быть уменьшен по сравнению с обычным сверхпроводящим кабелем, однако, это не является недостатком, поскольку, если параметры вакуума ухудшаются, то теплоизоляционные свойства кабельного узла сохраняются независимо с помощью теплоизоляционного элемента, описание которого будет приведено ниже, или с помощью комбинации теплоизоляционных свойств окружающего жилу трубопровода и теплоизоляционных свойств теплоизоляционного элемента. Для уменьшения наружного диаметра кабельной части при применении вакуумной теплоизоляционной структуры в окружающем жилу трубопроводе можно сделать степень разрежения в окружающем жилу трубопроводе более низкой, чем степень разрежения в теплоизоляционном трубопроводе обычного сверхпроводящего кабеля. Кроме того, при применении невакуумной теплоизоляционной структуры в окружающем жилу трубопроводе теплоизоляционные свойства могут быть спроектированы более низкими, чем те теплоизоляционные свойства, которые необходимы для поддержания температуры хладагента в кабельном узле. В этом случае невакуумная теплоизоляционная структура окружающего жилу трубопровода может быть упрощена, а необходимые теплоизоляционные свойства для поддержания температуры хладагента в кабельном узле могут быть обеспечены с помощью комбинации невакуумной теплоизоляционной структуры окружающего жилу трубопровода и описанного ниже теплоизоляционного элемента.[0023] However, the conduit surrounding the core can also perform the function of thermal insulation. In this case, it does not matter whether the thermal insulation structure is vacuum thermal insulation or non-vacuum thermal insulation. When vacuum insulation is used for the pipe surrounding the core, the outer diameter of the cable assembly cannot be reduced compared to a conventional superconducting cable, however, this is not a drawback, since if the vacuum parameters deteriorate, the thermal insulation properties of the cable assembly are maintained independently by means of a thermal insulation element, the description of which will be given below, or by using a combination of thermal insulation properties of the pipeline surrounding the core and thermal insulation properties element. To reduce the outer diameter of the cable part when using a vacuum thermal insulation structure in the pipeline surrounding the core, it is possible to lower the degree of depression in the pipe surrounding the core than the vacuum in the thermal insulation pipe of a conventional superconducting cable. In addition, when using a non-vacuum thermal insulation structure in the pipeline surrounding the core, the thermal insulation properties can be designed lower than those thermal insulation properties that are necessary to maintain the temperature of the refrigerant in the cable assembly. In this case, the non-vacuum thermal insulation structure of the pipeline surrounding the core can be simplified, and the necessary thermal insulation properties to maintain the temperature of the refrigerant in the cable assembly can be achieved using a combination of the non-vacuum thermal insulation structure of the pipe surrounding the core and the thermal insulation element described below.

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЙ ЭЛЕМЕНТHEAT INSULATION ELEMENT

[0024] Теплоизоляционный элемент, который поддерживается в невакуумных условиях, расположен снаружи упомянутого окружающего жилу трубопровода. Теплоизоляционный элемент обычно необходим для обеспечения теплоизоляционных характеристик с целью поддержания температуры хладагента кабельного узла. Конструкция теплоизоляционного элемента предпочтительно представляет собой, по меньшей мере, любую из многослойной теплоизоляции и наполнительной теплоизоляции. Что касается многослойной теплоизоляции, то можно предпочтительно использовать так называемую суперизоляцию (выполненную посредством ламинирования металлической фольги и пластмассовых сеток), которая используется также в обычных сверхпроводящих кабелях. С другой стороны, в наполнительной теплоизоляции можно предпочтительно использовать стекловату, расширяющиеся пластмассы, песок, гравий и т.д.[0024] A heat-insulating element that is maintained under non-vacuum conditions is located outside of said conduit surrounding the core. A heat-insulating element is usually necessary to provide heat-insulating characteristics in order to maintain the refrigerant temperature of the cable assembly. The design of the heat-insulating element is preferably at least any of a multilayer thermal insulation and filling thermal insulation. As for multilayer thermal insulation, it is possible to use the so-called superinsulation (made by laminating metal foil and plastic nets), which is also used in conventional superconducting cables. On the other hand, it is preferable to use glass wool, expandable plastics, sand, gravel, etc. in the fill insulation.

[0025] В частности, желательным материалом для теплоизоляционного элемента является аэрогель. Аэрогель, который представляет собой пористый материал с множеством очень маленьких наноразмерных пустот, имеет высокую адиабатичность. Например, аэрогель диоксида кремния имеет множество пустот со средним размером 10 нм и очень высокую адиабатичность с коэффициентом теплопроводности, составляющим 10 мВт/м·К (при 38°С и 1 атм), и, дополнительно к этому, необыкновенно малый вес. Примером аэрогеля, который можно использовать, является Pyrogel™ фирмы Aspen Aerogels, Inc.[0025] In particular, an airgel is a desirable material for the heat insulating element. Airgel, which is a porous material with many very small nanoscale voids, has high adiabaticity. For example, silicon dioxide airgel has many voids with an average size of 10 nm and very high adiabaticity with a thermal conductivity of 10 mW / m · K (at 38 ° C and 1 atm), and, in addition, an unusually low weight. An example of an airgel that can be used is Pyrogel ™ from Aspen Aerogels, Inc.

[0026] За счет использования для изготовления теплоизоляционного элемента любой из многослойной теплоизоляции и наполнительной теплоизоляции независимо друг от друга или их обеих в комбинации можно получать сверхпроводящие кабели, которые соответствуют различным требуемым характеристикам. Обычно многослойная теплоизоляция может покрывать кабельный узел в виде намотки, и поэтому легко сделать наружную форму многослойной теплоизоляции в виде кругового цилиндра. С другой стороны, наполнительная теплоизоляция, которая обладает высокой степенью свободы относительно характеристик материала и наружной формы, может дать возможность выбора различных материалов и наружных форм, за счет чего можно выполнять выбор в соответствии с условиями установки и монтажа, допустимыми размерами и допустимой стоимостью. Например, желательно, чтобы многослойная теплоизоляция была расположена на внутренней окружной периферийной части теплоизоляционного элемента, в то время как наполнительная теплоизоляция была расположена на наружной окружной периферийной части теплоизоляционного элемента. При расположении многослойной теплоизоляции на стороне внутренней окружной периферии можно эффективно изолировать в основном излучаемое тепло, за счет чего могут быть получены высокие теплоизоляционные свойства. При расположении наполнительной теплоизоляции на стороне наружной окружной периферии можно выбирать подходящую наружную форму сверхпроводящего кабеля в соответствии с условиями установки и монтажа.[0026] By using any of the multilayer thermal insulation and the thermal insulation material for manufacturing the heat-insulating element, independently of each other or both of them in combination, superconducting cables can be obtained that correspond to various required characteristics. Typically, multilayer insulation can cover the cable assembly in the form of a winder, and therefore it is easy to make the outer shape of the multilayer insulation in the form of a circular cylinder. On the other hand, filling thermal insulation, which has a high degree of freedom with respect to the characteristics of the material and the external shape, can make it possible to choose various materials and external forms, due to which it is possible to make a choice in accordance with the conditions of installation and installation, acceptable dimensions and acceptable cost. For example, it is desirable that the multilayer thermal insulation is located on the inner circumferential peripheral part of the heat-insulating element, while the filling thermal insulation is located on the outer circumferential peripheral part of the heat-insulating element. When the multilayer thermal insulation is located on the side of the inner peripheral periphery, it is possible to effectively isolate mainly the radiated heat, due to which high thermal insulation properties can be obtained. When the filling insulation is located on the side of the outer circumferential periphery, it is possible to select a suitable outer shape of the superconducting cable in accordance with the conditions of installation and installation.

УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТSEALING ELEMENT

[0027] Указанный выше теплоизоляционный элемент расположен снаружи кабельного узла и герметизирован с помощью уплотнительного элемента. Уплотнительный элемент выполняет функцию предотвращения проникновения влаги в теплоизоляционный элемент и тем самым сохранения теплоизоляционных свойств теплоизоляционного элемента. Кроме того, теплоизоляционному элементу, который является многослойной теплоизоляцией или наполнительной теплоизоляцией, как указывалось выше, трудно самостоятельно поддерживать заданную форму, и поэтому уплотнительный элемент выполняет функцию сохранения теплоизоляционного элемента имеющим заданную форму так, чтобы он не распадался на части.[0027] The above thermal insulation element is located outside the cable assembly and is sealed with a sealing element. The sealing element has the function of preventing moisture from entering the heat-insulating element and thereby preserving the heat-insulating properties of the heat-insulating element. In addition, it is difficult for a heat-insulating element, which is a multilayer thermal insulation or thermal insulation, as mentioned above, to maintain a predetermined shape on its own, and therefore the sealing element performs the function of keeping the heat-insulating element having a predetermined shape so that it does not fall apart.

[0028] Уплотнительный элемент состоит из материала, который может предотвращать проникновение влаги. Например, можно предпочтительно использовать металлическую трубу, металлический лист или слоистый материал, выполненный из металлического листа и пластмассового листа, и т.д. Эти металлические листы и слоистые материалы покрывают наружную периферию теплоизоляционного элемента и предотвращают проникновение влаги за счет соединения взаимных кромок листов посредством сварки или склеивания. В качестве металлической трубы и металлического листа можно предпочтительно использовать алюминий, алюминиевый сплав, нержавеющую сталь и т.д.[0028] The sealing member is composed of a material that can prevent the ingress of moisture. For example, it is preferable to use a metal pipe, a metal sheet or a laminate made of a metal sheet and a plastic sheet, etc. These metal sheets and laminated materials cover the outer periphery of the heat insulating element and prevent the penetration of moisture by joining the mutual edges of the sheets by welding or gluing. As the metal pipe and the metal sheet, it is preferable to use aluminum, aluminum alloy, stainless steel, etc.

РАСПОЛОЖЕНИЕ МНОЖЕСТВА КАБЕЛЬНЫХ УЗЛОВLOCATION OF A LOT OF CABLE ASSEMBLIES

[0029] Указанный выше сверхпроводящий кабель может иметь либо один единственный кабельный узел, либо множество (несколько) кабельных узлов. В случае множества кабельных узлов эти кабельные узлы предпочтительно располагаются в близких друг к другу положениях. В частности, предпочтительно располагать множество кабельных узлов в близких друг к другу положениях внутри общего теплоизоляционного элемента. Площадь контакта (в расчете на единичный кабельный узел) между группой кабельных узлов и теплоизоляционным элементом меньше в том случае, когда множество кабельных узлов плотно расположено все вместе в теплоизоляционном элементе, по сравнению со случаем, когда множество кабельных узлов расположено каждый независимо в соответствующем теплоизоляционном элементе. Поэтому можно уменьшить количество проникающего тепла на один кабельный узел. В частности, возможно, что каждый кабельный узел взаимно охлаждает другой смежный кабельный узел, и в соответствии с этим можно ожидать большее действие теплоизоляции.[0029] The above superconducting cable may have either a single cable assembly or a plurality of (several) cable assemblies. In the case of multiple cable nodes, these cable nodes are preferably located in close to each other positions. In particular, it is preferable to arrange a plurality of cable assemblies in close positions to each other within a common heat-insulating element. The contact area (per unit cable node) between the group of cable nodes and the heat-insulating element is smaller when the many cable nodes are tightly located all together in the heat-insulating element, compared with the case when the many cable nodes are each independently located in the corresponding heat-insulating element . Therefore, it is possible to reduce the amount of penetrating heat per cable assembly. In particular, it is possible that each cable assembly mutually cools another adjacent cable assembly, and accordingly, a greater thermal insulation effect can be expected.

[0030] В идеальном случае интервалы между соответствующими кабельными узлами равны нулю, т.е. кабельные узлы находятся в контакте друг с другом. В случае наличия некоторого интервала между кабельными узлами, он предпочтительно равен или меньше наружного диаметра кабельного узла. Выбор такого интервала приводит в результате к уменьшению проникновения тепла в расчете на один кабельный узел. Более предпочтительно, интервал между кабельными узлами равен или меньше половины наружного диаметра кабельного узла.[0030] In the ideal case, the intervals between the respective cable nodes are zero, that is, cable nodes are in contact with each other. If there is a certain interval between the cable nodes, it is preferably equal to or less than the outer diameter of the cable node. The choice of such an interval results in a decrease in heat penetration per one cable assembly. More preferably, the spacing between the cable assemblies is equal to or less than half the outer diameter of the cable assembly.

СОСТАВ ТРАНСПОРТИРУЮЩЕЙ ХЛАДАГЕНТ ТРУБЫ COMPOSITION OF TRANSPORT PIPE REFRIGERANT

[0031] Кроме того, вблизи кабельного узла может быть предусмотрена транспортирующая хладагент труба. Указанная транспортирующая хладагент труба в данном случае является каналом, используемым для транспортировки различных видов хладагентов. Обычно, канал является транспортировочной трубой, используемой для транспортировки жидкого водорода, жидкого кислорода, жидкого азота или жидкого природного газа и т.д. Эти транспортирующие хладагент трубы, которые обычно используются для транспортировки хладагента, имеющего криогенную температуру и используемого на водородной станции или других видах установок, способны выполнять теплую изоляцию (охлаждение) кабельного узла более эффективно в том случае, если они расположены вблизи кабельного узла в теплоизоляционном элементе.[0031] In addition, a refrigerant transfer pipe may be provided near the cable assembly. The specified refrigerant transport pipe in this case is a channel used to transport various types of refrigerants. Typically, a channel is a transport pipe used to transport liquid hydrogen, liquid oxygen, liquid nitrogen or liquid natural gas, etc. These refrigerant-transporting pipes, which are usually used to transport refrigerant at a cryogenic temperature and used at a hydrogen station or other types of plants, are able to perform warm insulation (cooling) of the cable assembly more efficiently if they are located near the cable assembly in the heat-insulating element.

[0032] Транспортирующая хладагент труба предпочтительно расположена вблизи кабельного узла, также как и в случае, когда расположено множество кабельных узлов. В этом случае желательно также сделать интервал одинаковым с интервалом между кабельными узлами. Другими словами, ожидается, что хладагент низкой температуры в транспортирующей хладагент трубе может охлаждать кабельный узел вблизи транспортирующей хладагент трубы, в частности, когда температура хладагента в транспортирующей хладагент трубе является более низкой, чем температура хладагента для охлаждения сверхпроводящего слоя в кабельном узле.[0032] The refrigerant conveying pipe is preferably located near the cable assembly, as is the case when a plurality of cable assemblies are located. In this case, it is also desirable to make the interval the same with the interval between the cable nodes. In other words, it is expected that a low temperature refrigerant in the refrigerant transfer pipe can cool the cable assembly in the vicinity of the refrigerant transfer pipe, in particular when the temperature of the refrigerant in the refrigerant transfer pipe is lower than the temperature of the refrigerant for cooling the superconducting layer in the cable assembly.

[0033] Однако, в зависимости от соотношения между температурой хладагента, который охлаждает сверхпроводящий слой кабельного узла, и температурой хладагента в транспортирующей хладагент трубе может быть предпочтительно предусмотрена вспомогательная теплоизоляционная структура, по меньшей мере, на любом одном из кабельного узла и транспортирующей хладагент трубы. Вспомогательная теплоизоляционная структура является теплоизоляционной структурой, предназначенной для предотвращения выхода соответствующего хладагента кабельного узла и транспортирующей хладагент трубы за пределы надлежащего диапазона температур, главным образом за счет взаимного переноса тепла между кабельным узлом и транспортирующей хладагент трубой.[0033] However, depending on the relationship between the temperature of the refrigerant that cools the superconducting layer of the cable assembly and the temperature of the refrigerant in the refrigerant transport pipe, an auxiliary thermal insulation structure may be provided on at least one of the cable assembly and the refrigerant transport pipe. The auxiliary thermal insulation structure is a thermal insulation structure designed to prevent the corresponding refrigerant of the cable assembly from transporting the refrigerant pipe outside the proper temperature range, mainly due to the mutual transfer of heat between the cable assembly and the refrigerant transport pipe.

[0034] Например, в случае, когда хладагент кабельного узла является жидким азотом (температура кипения: примерно 77 К, температура плавления: примерно 63 К), а хладагент транспортирующей хладагент трубы является жидким водородом (температура кипения: примерно 20 К), жидкий азот кабельного узла может быть избыточно охлажден настолько, что он затвердевает, или же жидкий водород транспортирующей хладагент трубы может нагреваться настолько, что он испаряется, если кабельный узел и транспортирующая хладагент труба расположены слишком близко друг к другу. Поэтому предпочтительно снабжать кабельный узел вспомогательной теплоизоляционной структурой, например, с целью ограничения чрезмерного охлаждения жидкого азота кабельного узла или с целью ограничения нагревания жидкого водорода транспортирующей хладагент трубы. В частности, предпочтительно, чтобы эта теплоизоляционная структура была выполнена так, что количество тепла, которым кабельный узел нагревается за счет проникновения тепла снаружи, уравновешивалось тем количеством тепла, которым кабельный узел охлаждается за счет холода от транспортирующей хладагент трубы, так чтобы как кабельный узел, так и транспортирующая хладагент труба могли легко сохранять надлежащую температуру.[0034] For example, in the case where the refrigerant of the cable assembly is liquid nitrogen (boiling point: about 77 K, melting point: about 63 K), and the refrigerant of the pipe transporting the refrigerant is liquid hydrogen (boiling point: about 20 K), liquid nitrogen the cable assembly can be excessively cooled so that it hardens, or the liquid hydrogen of the refrigerant transfer pipe can heat up so much that it evaporates if the cable assembly and the refrigerant transfer pipe are too close to each other rugu. Therefore, it is preferable to provide the cable assembly with an auxiliary thermal insulation structure, for example, in order to limit excessive cooling of the liquid nitrogen of the cable assembly or to limit the heating of liquid hydrogen to the refrigerant transport pipe. In particular, it is preferable that this heat-insulating structure is configured such that the amount of heat by which the cable assembly is heated by the ingress of heat from the outside is balanced by the amount of heat by which the cable assembly is cooled by the cold from the refrigerant transport pipe so that the cable assembly and the refrigerant transport pipe could easily maintain proper temperature.

[0035] Помимо этого, в случае, когда хладагент кабельного узла является жидким азотом (температура кипения: примерно 77 К, температура плавления: примерно 63 К), а хладагент транспортирующей хладагент трубы является жидким природным газом, СПГ (температура кипения: примерно 110 К, температура плавления: примерно 90 К), в зависимости от структуры и расстояния между кабельным узлом и транспортирующей хладагент трубой жидкий азот кабельного узла может нагреваться настолько, что он испаряется, или же жидкий природный газ может чрезмерно охлаждаться настолько, что он затвердевает. Поэтому предпочтительно, чтобы транспортирующая хладагент труба была снабжена вспомогательной теплоизоляционной структурой с тем, чтобы могло быть ограничено нагревание жидкого азота кабельного узла или могло быть предотвращено чрезмерное охлаждение жидкого природного газа сверх необходимого. В частности, является предпочтительным, чтобы теплоизоляционная структура была выполнена так, что количество тепла, которым транспортирующая хладагент труба нагревается за счет проникновения тепла снаружи, уравновешивается количеством тепла, которым транспортирующая хладагент труба охлаждается за счет холода от кабельного узла, так что как кабельный узел, так и транспортирующая хладагент труба могут легко сохранять надлежащую температуру.[0035] In addition, in the case where the refrigerant of the cable assembly is liquid nitrogen (boiling point: about 77 K, melting point: about 63 K), and the refrigerant of the pipe transporting the refrigerant is liquid natural gas, LNG (boiling point: about 110 K melting point: approximately 90 K), depending on the structure and distance between the cable assembly and the refrigerant transport pipe, the liquid nitrogen of the cable assembly may heat up so much that it evaporates, or liquid natural gas may be excessively cooled by so much so that it hardens. Therefore, it is preferable that the refrigerant conveying pipe be provided with an auxiliary heat-insulating structure so that heating of the liquid nitrogen of the cable assembly can be limited, or excessive cooling of the liquid natural gas in excess can be prevented. In particular, it is preferable that the heat-insulating structure is configured such that the amount of heat by which the refrigerant conveying pipe is heated by the ingress of heat from the outside is balanced by the amount of heat by which the refrigerant conveying pipe is cooled by the cold from the cable assembly, so that the cable assembly and the refrigerant transport pipe can easily maintain proper temperature.

[0036] Вспомогательная теплоизоляционная структура, предусматриваемая для кабельного узла или транспортирующей хладагент трубы, также может быть либо вакуумной теплоизоляционной структурой, либо невакуумной теплоизоляционной структурой. Когда эта вспомогательная теплоизоляционная структура предусматривается для кабельного узла, сам окружающий жилу трубопровод, который содержит внутри себя кабельную жилу, может быть выполнен в виде теплоизоляционного слоя, или же теплоизоляционный слой может быть сформирован снаружи окружающего жилу трубопровода, который содержит внутри себя кабельную жилу. В качестве материала теплоизоляции для вспомогательной теплоизоляционной структуры могут быть использованы различные типы известных материалов при условии, что обеспечиваются требуемые теплоизоляционные характеристики.[0036] The auxiliary thermal insulation structure provided for the cable assembly or refrigerant transport pipe may also be either a vacuum thermal insulation structure or a non-vacuum thermal insulation structure. When this auxiliary thermal insulation structure is provided for the cable assembly, the conduit surrounding the core itself, which contains the cable conductor inside itself, may be in the form of a heat-insulating layer, or the insulating layer may be formed outside the conduit surrounding the core, which contains the cable conductor. As the thermal insulation material for the auxiliary thermal insulation structure, various types of known materials can be used, provided that the required thermal insulation characteristics are provided.

КАНАЛCHANNEL

[0037] Является предпочтительным, чтобы, по меньшей мере, любой из кабельного узла и транспортирующей хладагент трубы был(а) расположен(а) внутри канала, наружная сторона которого покрыта теплоизоляционным элементом. Размещение кабельного узла внутри канала делает возможным изготовление по отдельности «кабельного узла или транспортирующей хладагент трубы» и «сборки из канала, теплоизоляционного элемента и уплотнительного элемента». Таким образом, в последующем процессе изготовления сверхпроводящий кабель может быть собран посредством введения кабельного узла или транспортирующей хладагент трубы в канал, и тем самым может быть увеличена эффективность изготовления и сооружения кабеля. В частности, за счет введения кабельного узла или транспортирующей хладагент трубы в соответствующий канал, соответственно, эти кабельный узел и транспортирующая хладагент труба могут устанавливаться независимо друг от друга. В этом случае, поскольку канал предусмотрен для каждого кабельного узла или транспортирующей хладагент трубы, можно легко заменять размещенное в канале изделие.[0037] It is preferable that at least any of the cable assembly and the refrigerant transport pipe is (a) located (a) inside a duct whose outer side is coated with a heat insulating element. Placing the cable assembly inside the channel makes it possible to separately manufacture the “cable assembly or refrigerant transport pipe” and “assembly from the channel, heat-insulating element and sealing element”. Thus, in a subsequent manufacturing process, the superconducting cable can be assembled by introducing a cable assembly or a pipe transporting refrigerant into the channel, and thereby the efficiency of manufacturing and constructing the cable can be increased. In particular, by introducing the cable assembly or the refrigerant transporting pipe into the corresponding channel, respectively, these cable assembly and the refrigerant transporting pipe can be installed independently of each other. In this case, since a channel is provided for each cable assembly or pipe transporting the refrigerant, it is easy to replace a product placed in the channel.

[0038] Желательно изготавливать канал имеющим воздухонепроницаемую структуру. Например, на обоих концах канала, в котором размещен кабельный узел, по меньшей мере, зазор между каналом и кабельным узлом или транспортирующей хладагент трубой должен быть уплотнен воздухонепроницаемым образом. В этом случае желательно, чтобы трубопровод, в котором размещен кабельный узел, имел вакуумную теплоизоляционную структуру. Когда внутреннее пространство канала выполнено воздухонепроницаемым и используется трубопровод размещения с вакуумной уплотнительной структурой, можно ограничивать ухудшение параметров теплоизоляции трубопровода, даже если разрушена вакуумная уплотнительная структура трубопровода размещения. В частности, предпочтительно вакуумировать внутреннее пространство канала после уплотнения обоих его концов. При такой структуре, поскольку внутреннее пространство канала сохраняется в вакуумном состоянии, можно более эффективно ограничивать ухудшение параметров теплоизоляции кабельного узла, даже если вакуумная уплотнительная структура трубопровода размещения разрушена.[0038] It is desirable to make the channel having an airtight structure. For example, at both ends of the duct in which the cable assembly is located, at least the gap between the duct and the cable assembly or refrigerant transport pipe must be sealed in an airtight manner. In this case, it is desirable that the pipeline in which the cable assembly is located has a vacuum thermal insulation structure. When the interior of the channel is airtight and a placement pipeline with a vacuum sealing structure is used, it is possible to limit the deterioration of the thermal insulation parameters of the pipeline, even if the vacuum sealing structure of the placement pipe is destroyed. In particular, it is preferable to vacuum the internal space of the channel after sealing both ends. With this structure, since the internal space of the channel is kept in a vacuum state, it is possible to more effectively limit the deterioration of the insulation parameters of the cable assembly, even if the vacuum sealing structure of the placement pipeline is destroyed.

СПОСОБ УСТАНОВКИ СВЕРХПРОВОДЯЩЕГО КАБЕЛЯMETHOD FOR INSTALLING A SUPERCONDUCTING CABLE

[0039] Для прокладки сверхпроводящего кабеля по изобретению может использоваться любой способ установки: прокладка под землей или в бетоне, прокладка по воздуху или расположение на поверхности земли и т.д. В частности, прокладка под землей или в бетоне позволяет сверхпроводящему кабелю демонстрировать более эффективные параметры теплоизоляции, поскольку земля вокруг сверхпроводящего кабеля выполняет функцию теплоизоляции.[0039] Any installation method can be used to lay the superconducting cable according to the invention: laying underground or in concrete, laying over the air or location on the surface of the earth, etc. In particular, laying underground or in concrete allows the superconducting cable to demonstrate more effective thermal insulation parameters, since the earth around the superconducting cable performs the function of thermal insulation.

ВИД СВЕРХПРОВОДЯЩЕГО КАБЕЛЯSUPERCONDUCTING CABLE VIEW

[0040] Сверхпроводящий кабель по изобретению может использоваться в качестве либо кабеля постоянного тока (DC), либо кабеля переменного тока (АС). В частности, в случае кабеля постоянного тока, поскольку нет потерь переменного тока, и потери обусловлены лишь проникновением тепла, можно создавать кабельную линию электропередачи, в которой минимизированы потери за счет эффективной теплоизоляции теплоизоляционного элемента.[0040] The superconducting cable of the invention can be used as either a direct current (DC) cable or an alternating current (AC) cable. In particular, in the case of a DC cable, since there is no AC loss, and the losses are caused only by the penetration of heat, it is possible to create a cable power line in which losses are minimized due to the effective thermal insulation of the heat-insulating element.

ПРЕИМУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯAdvantages of the Invention

[0041] Сверхпроводящий кабель по изобретению обеспечивает следующие результаты: 1) За счет расположения снаружи кабельного узла теплоизоляционного элемента, поддерживаемого в невакуумных условиях, можно сохранять заданные теплоизоляционные свойства без использования вакуумной теплоизоляционной структуры. Таким образом, нет необходимости в осуществлении поддержания и контролирования вакуумных свойств, что требуется в случае обычного сверхпроводящего кабеля. В соответствии с этим можно ожидать, например, следующих преимуществ: (А) можно упростить конструкцию сверхпроводящего кабеля; (В) можно достичь снижения стоимости кабеля; (С) можно исключить ситуацию, присущую обычному сверхпроводящему кабелю, при которой передача электроэнергии останавливается из-за недостаточных параметров вакуума в теплоизоляционном трубопроводе.[0041] The superconducting cable according to the invention provides the following results: 1) Due to the location on the outside of the cable assembly of the heat-insulating element supported in non-vacuum conditions, it is possible to maintain the desired heat-insulating properties without using a vacuum heat-insulating structure. Thus, it is not necessary to maintain and control the vacuum properties, which is required in the case of a conventional superconducting cable. Accordingly, one can expect, for example, the following advantages: (A) the design of the superconducting cable can be simplified; (B) a reduction in cable cost can be achieved; (C) the situation inherent in a conventional superconducting cable can be eliminated, in which the transmission of electricity is stopped due to insufficient vacuum parameters in the heat-insulating pipe.

[0042] 2) За счет снабжения теплоизоляционного элемента уплотнительным элементом можно предотвращать проникновение влаги в теплоизоляционный элемент, что сохраняет теплоизоляционные свойства теплоизоляционного элемента.[0042] 2) By supplying the heat-insulating element with a sealing element, moisture can be prevented from entering the heat-insulating element, which preserves the heat-insulating properties of the heat-insulating element.

[0043] 3) Поскольку теплоизоляционный элемент выполняет функцию теплоизоляции, то сам кабельный узел в принципе не должен иметь функции теплоизоляции, и поэтому можно уменьшить диаметр кабельного узла.[0043] 3) Since the heat-insulating element performs the function of thermal insulation, the cable assembly itself, in principle, should not have the function of thermal insulation, and therefore it is possible to reduce the diameter of the cable assembly.

[0044] 4) Возможно создание сверхпроводящей кабельной линии, имеющей более высокую надежность, поскольку теплоизоляционный элемент может сохранять теплоизоляционные свойства кабельного узла даже в том случае, если не соблюдаются параметры вакуума, когда для трубопровода размещения кабельного узла используется теплоизоляционная структура.[0044] 4) It is possible to create a superconducting cable line having higher reliability, since the heat-insulating element can maintain the heat-insulating properties of the cable assembly even if the vacuum parameters are not observed when a heat-insulating structure is used for the cable arrangement of the cable assembly.

Наилучшие варианты осуществления изобретенияBEST MODES FOR CARRYING OUT THE INVENTION

[0045] Ниже будут описаны предпочтительные варианты воплощения изобретения.[0045] Preferred embodiments of the invention will be described below.

ПРИМЕР 1EXAMPLE 1

[0046] Сначала будет описан сверхпроводящий кабель по изобретению с использованием в качестве примера случая прокладки под землей. Фиг.1 представляет собой схематичный чертеж, показывающий условия прокладки под землей сверхпроводящего кабеля по изобретению в примере 1.[0046] First, the superconducting cable of the invention will be described using, as an example, the case of laying underground. Figure 1 is a schematic drawing showing the conditions for laying underground the superconducting cable according to the invention in example 1.

[0047] Этот сверхпроводящий кабель имеет, как показано на фиг.1, кабельный узел 100, теплоизоляционный элемент 200, покрывающий кабельный узел 100, и уплотнительный элемент 300, покрывающий теплоизоляционный элемент 200, и уложен под землей внутри грунта G.[0047] This superconducting cable has, as shown in FIG. 1, a cable assembly 100, a heat insulation member 200 covering the cable assembly 100, and a sealing member 300 covering the heat insulation member 200, and laid underground inside the ground G.

[0048] Одножильный сверхпроводящий кабельный узел 100 имеет каркас 111, сверхпроводящий слой 112, электроизоляционный слой 113, экранирующий слой 114, защитный слой 115, окружающий жилу трубопровод 120 в указанном порядке от центра, как показано на фиг.2. Из этих конструктивных элементов детали от каркаса 111 до защитного слоя 115 образуют жилу 110, и эта жила 110 размещена в окружающем жилу трубопроводе 120. В проводящем слое 112 и экранирующем слое 114 используется сверхпроводящий провод. Сверхпроводящий провод, используемый в кабельном узле 100, поддерживается в сверхпроводящем состоянии за счет циркуляции хладагента (в данном случае - жидкого азота) в пространстве между жилой 110 и окружающим жилу трубопроводом 120.[0048] The single-core superconducting cable assembly 100 has a frame 111, a superconducting layer 112, an electrical insulation layer 113, a shield layer 114, a protective layer 115 surrounding the core pipe 120 in the indicated order from the center, as shown in FIG. 2. From these structural elements, the parts from the frame 111 to the protective layer 115 form a core 110, and this core 110 is placed in the conduit 120 surrounding the core. The superconducting wire is used in the conductive layer 112 and the shield layer 114. The superconducting wire used in the cable assembly 100 is maintained in the superconducting state due to the circulation of the refrigerant (in this case, liquid nitrogen) in the space between the core 110 and the conduit 120 surrounding the core.

[0049] Каркас 111 был изготовлен посредством скручивания множества изолированных медных проволок. За счет использования в качестве каркаса 111 скрученной из проволок структуры может быть одновременно достигнуто как уменьшение потерь переменного тока, так и ограничение подъема температуры вследствие чрезмерного тока. В этом примере неровности, вызванные появлением на наружной окружной поверхности каркаса 111 канавок из-за скручивания, уменьшаются до практически возможного минимального уровня посредством выполнения прядей, расположенных на наружной периферийной стороне, более тонкими, чем пряди в центральной части.[0049] The frame 111 was manufactured by twisting a plurality of insulated copper wires. By using a twisted wire structure as the frame 111, both a reduction in AC losses and a limitation in temperature rise due to excessive current can be simultaneously achieved. In this example, irregularities caused by the appearance of grooves on the outer circumferential surface of the carcass 111 due to twisting are reduced to the minimum possible level by making the strands located on the outer peripheral side thinner than the strands in the central part.

[0050] Сверхпроводящий слой 112 был сформирован с использованием ленточных проводов на основе Bi-2223 в оболочке из Ag-Mn, имеющих толщину 0,24 мм и ширину 3,8 мм. Эти ленточные провода были намотаны вокруг каркаса в несколько слоев с образованием сверхпроводящего слоя 112. В сверхпроводящем слое 112 шаги намотки сверхпроводящих проводов отличались от слоя к слою. Дополнительно к этому, направление намотки изменяется при каждом слое или через несколько слоев и тем самым обеспечивается возможность равномерного протекания тока через каждый слой.[0050] The superconducting layer 112 was formed using ribbon wires based on Bi-2223 in an Ag-Mn sheath having a thickness of 0.24 mm and a width of 3.8 mm. These ribbon wires were wound around the frame in several layers to form the superconducting layer 112. In the superconducting layer 112, the winding steps of the superconducting wires were different from layer to layer. In addition, the direction of winding changes with each layer or through several layers and thereby provides the possibility of uniform current flow through each layer.

[0051] Электроизоляционный слой 113 образован на наружной периферии сверхпроводящего слоя 112. Этот электроизоляционный слой 113 может быть образован с использованием, например, изоляционной ленты, изготовленной путем ламинирования крафт-бумаги и пластмассовой пленки, такой как полипропилен (PPLP: зарегистрированный товарный знак фирмы Sumitomo Electric Industries, Ltd.).[0051] An electrical insulating layer 113 is formed on the outer periphery of the superconducting layer 112. This electrical insulating layer 113 can be formed using, for example, an insulating tape made by laminating kraft paper and a plastic film such as polypropylene (PPLP: registered trademark of Sumitomo Electric Industries, Ltd.).

[0052] На электроизоляционном слое 113 предусмотрен экранирующий слой 114. Экранирующий слой 114 образован посредством намотки сверхпроводящего провода того же типа, что и сверхпроводящий провод, использованный для проводящего слоя 112. Подводя в этот экранирующий слой 114 электрический ток в противоположном направлении с по существу той же величиной, что и в проводящем слое 112, и тем самым компенсируя магнитное поле, создаваемое проводящим слоем 112, возможно предотвратить утечку магнитного поля наружу.[0052] A shield layer 114 is provided on the electrical insulating layer 113. The shield layer 114 is formed by winding a superconducting wire of the same type as the superconducting wire used for the conductive layer 112. By applying an electric current in the opposite direction to the shield layer 114 with substantially the same by the same value as in the conductive layer 112, and thereby compensating for the magnetic field created by the conductive layer 112, it is possible to prevent the leakage of the magnetic field out.

[0053] Кроме того, на экранирующем слое образован защитный слой 115 посредством намотки крафт-бумаги. Этот защитный слой 115 в основном защищает экранирующий слой 114 механически и изолирует его электрически от окружающего жилу трубопровода 120.[0053] Further, a protective layer 115 is formed on the shield layer by winding kraft paper. This protective layer 115 mainly protects the shield layer 114 mechanically and isolates it electrically from the conduit 120 surrounding the core.

[0054] Жила 110, которая содержит указанные выше конструктивные элементы, то есть детали от каркаса 111 до защитного слоя 115, размещена в окружающем жилу трубопроводе 120. В данном случае в качестве окружающего жилу трубопровода 120 используется гофрированная труба, выполненная из нержавеющей стали. В этом окружающем жилу трубопроводе 120 циркулирует хладагент для охлаждения сверхпроводящего провода. Окружающий жилу трубопровод 120 не имеет двойной трубчатой структуры и не снабжен теплоизоляционной структурой для поддержания хладагента при криогенной температуре.[0054] The core 110, which contains the above structural elements, that is, the parts from the frame 111 to the protective layer 115, is placed in the conduit 120 surrounding the core. In this case, a corrugated pipe made of stainless steel is used as the surrounding conductor pipe 120. Refrigerant circulates in this conduit 120 to cool the superconducting wire. The conduit 120 surrounding the core does not have a double tubular structure and is not provided with a heat insulating structure to maintain the refrigerant at a cryogenic temperature.

[0055] Теплоизоляционный элемент 200 расположен таким образом, чтобы охватывать окружность вышеуказанного окружающего жилу трубопровода 120 (фиг.1). В данном случае в качестве теплоизоляционного элемента 200 была использована стекловата. Этот теплоизоляционный элемент 200 предусмотрен с толщиной, которая способна обеспечить теплоизоляционные свойства, необходимые для поддерживания хладагента в кабельном узле при криогенной температуре. В данном примере теплоизоляционный элемент 200 расположен так, что форма его поперечного сечения является по существу прямоугольной. Эта форма поперечного сечения, которую можно определять в соответствии с условиями места прокладки и монтажа и т.п., не ограничивается прямоугольной формой, и она может быть круговой или другой формой.[0055] The heat-insulating element 200 is arranged so as to cover the circumference of the above-mentioned core conduit 120 (FIG. 1). In this case, glass wool was used as the heat-insulating element 200. This heat-insulating element 200 is provided with a thickness that is capable of providing the heat-insulating properties necessary to maintain the refrigerant in the cable assembly at a cryogenic temperature. In this example, the heat-insulating element 200 is arranged so that its cross-sectional shape is substantially rectangular. This cross-sectional shape, which can be determined in accordance with the conditions of the installation and the like, and the like, is not limited to a rectangular shape, and it can be circular or other shape.

[0056] Кроме того, наружная периферия теплоизоляционного элемента 200 покрыта уплотнительным элементом 300. Уплотнительный элемент 300 предотвращает проникновение влаги в теплоизоляционный элемент. В данном примере уплотнительный элемент был выполнен посредством намотки нержавеющего листа вокруг наружной периферии теплоизоляционного элемента 200 и соединения кромок этого листа с помощью сварки.[0056] Furthermore, the outer periphery of the heat-insulating member 200 is covered with a sealing member 300. The sealing member 300 prevents moisture from entering the heat-insulating member. In this example, the sealing element was made by winding a stainless sheet around the outer periphery of the heat-insulating element 200 and connecting the edges of this sheet by welding.

[0057] В сверхпроводящем кабеле, имеющем такую конструкцию, нет необходимости выполнять поддержание и контролирование вакуума, поскольку не используется слой вакуумной теплоизоляции. Кроме того, в обычном сверхпроводящем кабеле может иногда возникать ситуация, когда передача электроэнергии останавливается в том случае, если нарушаются теплоизоляционные свойства слоя вакуумной теплоизоляции. Однако в кабеле по изобретению такой ситуации можно избежать. Кроме того, за счет использования уплотнительного элемента теплоизоляционные свойства теплоизоляционного элемента могут сохраняться в течение длительного периода времени.[0057] In a superconducting cable having such a structure, it is not necessary to maintain and control the vacuum since a vacuum thermal insulation layer is not used. In addition, in a conventional superconducting cable, a situation may sometimes arise when the transmission of electricity stops if the thermal insulation properties of the vacuum thermal insulation layer are violated. However, this situation can be avoided in the cable according to the invention. In addition, due to the use of the sealing element, the heat-insulating properties of the heat-insulating element can be maintained for a long period of time.

[0058] В качестве модификации этого примера вместо указанного выше теплоизоляционного элемента 200 можно использовать аэрогель диоксида кремния. Что касается аэрогеля диоксида кремния, то можно использовать Pyrogel™ фирмы Aspen Aerogels, Inc., США или т.п. При использовании аэрогеля диоксида кремния можно сделать толщину теплоизоляционного элемента 200 меньшей по сравнению с другими материалами, поскольку аэрогель диоксида кремния имеет не только небольшой вес, но также и отличные теплоизоляционные свойства.[0058] As a modification of this example, instead of the aforementioned heat-insulating element 200, silicon dioxide aerogel may be used. With regard to silica airgel, Pyrogel ™ from Aspen Aerogels, Inc., USA or the like can be used. When using silicon dioxide airgel, the thickness of the heat-insulating element 200 can be made smaller compared to other materials, since the silicon dioxide airgel has not only a small weight, but also excellent heat-insulating properties.

ПРИМЕР 2EXAMPLE 2

[0059] Ниже приводится описание сверхпроводящего кабеля по изобретению, в котором используется несколько кабельных узлов. Фиг.3 представляет собой схематичный чертеж, показывающий условия подземной прокладки сверхпроводящего кабеля по изобретению в примере 2. В данном примере дается описание главных различий с примером 1, при этом пояснение общих деталей не приводится.[0059] The following is a description of the superconducting cable of the invention, in which several cable assemblies are used. Figure 3 is a schematic drawing showing the conditions for the underground laying of the superconducting cable according to the invention in example 2. In this example, the main differences are described with example 1, with no explanation of the general details.

[0060] В этом примере используются три кабельных узла 100 того же вида, что и в примере 1, и они расположены в состоянии контакта друг с другом в треугольной конфигурации внутри теплоизоляционного элемента 200. Теплоизоляционный элемент 200 образован посредством намотки суперизоляции вокруг этой группы кабельных узлов.[0060] In this example, three cable assemblies 100 of the same type as in Example 1 are used, and they are arranged in contact with each other in a triangular configuration inside the heat-insulating member 200. The heat-insulating member 200 is formed by winding superinsulation around this group of cable assemblies .

[0061] Таким образом, расположение трех кабельных узлов 100 на близком расстоянии друг от друга в теплоизоляционном элементе обеспечивает возможность уменьшения количества проникающего тепла в расчете на один кабельный узел в дополнение к тем результатам, которые могут быть получены в примере 1. Это объясняется тем, что общая площадь контакта между группой кабельных узлов и теплоизоляционным элементом 200 уменьшается в том случае, когда три кабельных узла 100 расположены в состоянии взаимного контакта, по сравнению со случаем, при котором каждый кабельный узел 100 расположен отдельно в теплоизоляционном элементе, а также тем, что кабельные узлы охлаждают друг друга.[0061] Thus, the location of the three cable nodes 100 at a close distance from each other in the heat-insulating element provides the possibility of reducing the amount of penetrating heat per one cable node in addition to the results that can be obtained in example 1. This is because that the total contact area between the group of cable nodes and the heat-insulating element 200 is reduced in the case when the three cable nodes 100 are in a state of mutual contact, compared with the case in which each second cable assembly 100 is disposed separately in the heat-insulating member, and in that the cooled cable assemblies to each other.

ПРИМЕР 3EXAMPLE 3

[0062] Ниже приводится описание сверхпроводящего кабеля по изобретению с использованием в качестве примера случая, в котором вместе с примером 2 скомбинирована транспортирующая хладагент труба. Фиг.4 представляет собой схематичный чертеж, показывающий условия подземной прокладки сверхпроводящего кабеля по изобретению в примере 3. В этом примере будет приведено описание главных различий с примером 2, опуская пояснение общих деталей.[0062] The following is a description of the superconducting cable of the invention using, as an example, a case in which a refrigerant conveying pipe is combined with example 2. Figure 4 is a schematic drawing showing the conditions for the underground laying of the superconducting cable according to the invention in example 3. In this example, the main differences will be described with example 2, omitting the explanation of the general details.

[0063] В этом примере три транспортирующие хладагент трубы 400 расположены каждая смежно с соответствующими тремя кабельными узлами 100, и эти кабельные узлы 100 и транспортирующие хладагент трубы 400 расположены все вместе в положениях, образующих форму перевернутого треугольника, в теплоизоляционном элементе 200. Хладагент, транспортируемый в транспортирующей хладагент трубе 400, был жидким водородом (температура хладагента: примерно 20 К).[0063] In this example, the three refrigerant conveying pipes 400 are each adjacent to the respective three cable assemblies 100, and these cable assemblies 100 and the refrigerant conveying pipes 400 are all together in positions forming an inverted triangle in the heat insulating member 200. The refrigerant transported in the refrigerant transport pipe 400, was liquid hydrogen (refrigerant temperature: about 20 K).

[0064] В этом случае, также как в примере 2, можно уменьшить количество проникающего тепла в расчете на один кабельный узел. Дополнительно к этому, можно вызывать охлаждение кабельного узла 100 транспортирующей хладагент трубой 400, поскольку транспортирующая хладагент труба 400 холоднее, чем кабельный узел 100.[0064] In this case, as in Example 2, the amount of penetrating heat per one cable assembly can be reduced. Additionally, it is possible to cause the cooling of the cable assembly 100 by the refrigerant transport pipe 400, since the refrigerant transport pipe 400 is colder than the cable assembly 100.

[0065] Модификация этого примера состоит, например, в снабжении кабельного узла 100 вспомогательной теплоизоляционной структурой. Когда хладагентом кабельного узла 100 является жидкий азот (температура кипения: примерно 77 К, температура плавления: примерно 63 К), а хладагентом транспортирующей хладагент трубы 400 является жидкий водород (температура кипения: примерно 20 К), жидкий азот кабельного узла 100 может быть чрезмерно охлажден до затвердевания, или же жидкий водород транспортирующей хладагент трубы 400 может быть нагрет до испарения в том случае, если кабельный узел 100 и транспортирующая хладагент труба 400 расположены слишком близко друг с другом. Если для кабельного узла 100 предусмотрена теплоизоляционная структура, то можно сдерживать охлаждение жидкого азота кабельного узла 100 свыше необходимого или сдерживать нагревание жидкого водорода транспортирующей хладагент трубы 400. Вспомогательная теплоизоляционная структура может быть сформирована, например, посредством предусмотрения пластмассового наружного покрытия снаружи гофрированного трубопровода из нержавеющей стали, который является окружающим жилу трубопроводом.[0065] A modification of this example consists, for example, in providing the cable assembly 100 with an auxiliary thermal insulation structure. When the refrigerant of cable assembly 100 is liquid nitrogen (boiling point: approximately 77 K, melting point: approximately 63 K) and the refrigerant of the transporting refrigerant pipe 400 is liquid hydrogen (boiling point: approximately 20 K), the liquid nitrogen of cable assembly 100 may be excessively cooled to solidification, or the liquid hydrogen of the refrigerant transfer pipe 400 may be heated before evaporation if the cable assembly 100 and the refrigerant transfer pipe 400 are too close together. If a heat-insulating structure is provided for the cable assembly 100, it is possible to restrain the liquid nitrogen of the cable assembly 100 from being cooled to the required level or to prevent the heating of the liquid hydrogen of the refrigerant transport pipe 400. An auxiliary thermal insulation structure may be formed, for example, by providing a plastic outer coating on the outside of the corrugated stainless steel pipe , which is the conduit surrounding the core.

ПРИМЕР 4EXAMPLE 4

[0066] Ниже приводится описание модификации сверхпроводящего кабеля по изобретению, в которой изменен состав теплоизоляционного элемента по сравнению с примером 1. Фиг.5 представляет собой схематичный чертеж, показывающий условия подземной прокладки сверхпроводящего кабеля по изобретению в примере 4. В этом примере также приводится описание лишь главных отличий по сравнению с примером 1, без пояснения общих деталей.[0066] The following is a description of a modification of the superconducting cable according to the invention, in which the composition of the heat-insulating element is changed in comparison with example 1. FIG. 5 is a schematic drawing showing the underground laying conditions of the superconducting cable according to the invention in example 4. This example also describes only the main differences compared with example 1, without explanation of the general details.

[0067] В этом примере теплоизоляционный элемент состоял из двух видов материалов. А именно, предусмотрена многослойная теплоизоляция 210 на внутренней окружной стороне вблизи кабельного узла, и предусмотрена наполнительная теплоизоляция 220 на наружной периферийной стороне отдельно от кабельного узла. В частности, в качестве многослойной теплоизоляции 210 используется суперизоляция, а в качестве наполнительной теплоизоляции 220 используется расширяемая пластмасса.[0067] In this example, the heat-insulating element consisted of two types of materials. Namely, a multilayer thermal insulation 210 is provided on the inner circumferential side near the cable assembly, and filling thermal insulation 220 is provided on the outer peripheral side separately from the cable assembly. In particular, superinsulation is used as the multilayer thermal insulation 210, and expandable plastic is used as the filling thermal insulation 220.

[0068] За счет комбинации многослойной теплоизоляции 210 и наполнительной теплоизоляции 220 обеспечивается возможность эффективного блокирования как теплового излучения, так и передачи тепла и получение высоких теплоизоляционных свойств.[0068] By combining multilayer thermal insulation 210 and filling thermal insulation 220, it is possible to effectively block both thermal radiation and heat transfer and to obtain high thermal insulation properties.

ПРИМЕР 5EXAMPLE 5

[0069] Ниже приводится описание модификации сверхпроводящего кабеля по изобретению, в которой кабельный узел из примера 2 размещен в канале. Фиг.6 представляет собой схематичный чертеж, показывающий условия прокладки сверхпроводящего кабеля по изобретению в примере 5. В этом примере также будет приведено описание основных отличий от примера 2 без пояснения общих деталей.[0069] The following is a description of a modification of the superconducting cable according to the invention, in which the cable assembly of example 2 is placed in the channel. 6 is a schematic drawing showing the laying conditions of the superconducting cable according to the invention in example 5. In this example, the main differences from example 2 will also be described without explaining the general details.

[0070] В этом примере каждый из трех кабельных узлов 100 заключен в канале 500. Согласно этой структуре заранее подготавливают три кабельных узла 100 и заранее подготавливают отдельно сборку, в которой общий теплоизоляционный элемент 200 расположен снаружи трех каналов 500, и наружная периферия теплоизоляционного элемента 200 покрыта уплотнительным элементом 300. Таким образом, сверхпроводящий кабель может быть получен посредством вставки каждого из трех кабельных узлов 100 в соответствующий канал 500 в этой сборке. Поэтому прокладка и монтаж сверхпроводящего кабеля могут выполняться на основе установки узла за узлом.[0070] In this example, each of the three cable assemblies 100 is enclosed in a channel 500. According to this structure, three cable assemblies 100 are prepared in advance and an assembly is prepared separately in which a common heat-insulating element 200 is located outside the three channels 500 and the outer periphery of the heat-insulating element 200 covered with a sealing element 300. Thus, a superconducting cable can be obtained by inserting each of the three cable nodes 100 into the corresponding channel 500 in this assembly. Therefore, the laying and installation of a superconducting cable can be carried out on the basis of the installation of unit after unit.

[0071] В примерной модификации этого примера окружающий жилу трубопровод для кабельного узла 100 является вакуумным теплоизоляционным трубопроводом, имеющим двойную трубчатую структуру, и дополнительно к этому, внутреннее пространство канала 500 также вакуумировано после того как были уплотнены концы канала 500. В соответствии с этой структурой теплоизоляционные свойства кабельного узла 100 не уменьшаются, поскольку состояние вакуума в канале 500 сохраняется даже в том случае, если вакуумное уплотнение окружающего жилу трубопровода разрушено. В этом случае как уровень вакуума в окружающем жилу трубопроводе, так и уровень вакуума в канале могут быть ниже уровня вакуума в теплоизоляционном трубопроводе обычного сверхпроводящего кабеля. Это объясняется тем, что теплоизоляционные свойства кабельного узла 100 поддерживаются теплоизоляционным элементом 200, покрывающим наружную сторону кабельного узла 100.[0071] In an exemplary modification of this example, the core conduit for cable assembly 100 is a vacuum insulating conduit having a double tubular structure, and in addition, the interior of channel 500 is also evacuated after the ends of channel 500 are sealed. In accordance with this structure the heat-insulating properties of the cable assembly 100 do not decrease, since the state of vacuum in the channel 500 is maintained even if the vacuum seal of the pipeline surrounding the core is destroyed. In this case, both the vacuum level in the pipe surrounding the core and the vacuum level in the channel can be lower than the vacuum level in the heat-insulating pipe of a conventional superconducting cable. This is because the thermal insulation properties of the cable assembly 100 are supported by a thermal insulation member 200 covering the outside of the cable assembly 100.

ПРИМЕР 6EXAMPLE 6

[0072] Ниже приводится описание модификации сверхпроводящего кабеля по изобретению, в которой изменена структура кабельного узла из примера 1. Фиг.7 представляет собой вид в поперечном сечении кабельного узла, содержащего сверхпроводящий кабель одножильного типа из примера 6. В этом примере также будет приведено описание основных отличий от примера 1 без пояснения общих деталей.[0072] The following is a description of a modification of the superconducting cable of the invention, in which the structure of the cable assembly of Example 1 is changed. FIG. 7 is a cross-sectional view of a cable assembly comprising the single-core type superconducting cable of Example 6. In this example, a description will also be given. the main differences from example 1 without explanation of the General details.

[0073] В этом примере окружающий жилу трубопровод 120 для кабельного узла 100 из примера 1 имеет вакуумную теплоизоляционную структуру, состоящую из сдвоенных трубопроводов. То есть окружающий жилу трубопровод 120 имеет внутренний трубопровод 121 и наружный трубопровод 122, а между этими трубопроводами 121 и 122 расположена суперизоляция, и пространство между ними вакуумировано.[0073] In this example, the conduit 120 surrounding the core for the cable assembly 100 of Example 1 has a vacuum heat insulation structure consisting of dual conduits. That is, the conduit 120 surrounding the core has an inner conduit 121 and an outer conduit 122, and superinsulation is located between these conduits 121 and 122, and the space between them is evacuated.

[0074] В соответствии со структурой согласно этому примеру не отпадает необходимость в поддержании и управлении вакуумом, поскольку в окружающем жилу трубопроводе 120 используется вакуумная теплоизоляционная структура; однако, даже в случае возникновения неисправности, затрагивающей вакуумные свойства окружающего жилу трубопровода 120, теплоизоляционные свойства кабельного узла 100 сохраняются посредством теплоизоляционного элемента, и, следовательно, может быть сооружена сверхпроводящая кабельная линия с более высокой надежностью. В этом примере пояснение приведено относительно сверхпроводящего кабеля одножильного типа; однако, в случае сверхпроводящего кабеля трехжильного типа кабельные узлы могут иметь ту же структуру, что показано на фиг.8.[0074] According to the structure of this example, there is no need to maintain and control a vacuum, since a vacuum thermal insulation structure is used in the conduit 120 surrounding the core; however, even in the event of a malfunction affecting the vacuum properties of the conduit 120 surrounding the core, the thermal insulation properties of the cable assembly 100 are maintained by the thermal insulation element, and therefore, a superconducting cable line with higher reliability can be constructed. In this example, an explanation is given regarding a superconducting single-core cable; however, in the case of a three-wire type superconducting cable, the cable nodes may have the same structure as shown in FIG.

Промышленная применимостьIndustrial applicability

[0075] Сверхпроводящий кабель по настоящему изобретению может быть подходящим образом использован в качестве средства передачи электроэнергии.[0075] The superconducting cable of the present invention can be suitably used as an electric power transmission means.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

[0076] На фигурах изображено:[0076] The figures depict:

фиг.1 - схематичный чертеж условий подземной прокладки сверхпроводящего кабеля по изобретению в примере 1;figure 1 is a schematic drawing of the conditions of the underground laying of the superconducting cable according to the invention in example 1;

фиг.2 - вид в поперечном сечении кабельного узла, содержащего сверхпроводящий кабель из примера 1;figure 2 is a view in cross section of a cable node containing the superconducting cable of example 1;

фиг.3 - схематичный чертеж условий подземной прокладки сверхпроводящего кабеля по изобретению в примере 2;figure 3 - schematic drawing of the conditions of the underground laying of the superconducting cable according to the invention in example 2;

фиг.4 - схематичный чертеж условий подземной прокладки сверхпроводящего кабеля по изобретению в примере 3;figure 4 - schematic drawing of the conditions of the underground laying of the superconducting cable according to the invention in example 3;

фиг.5 - схематичный чертеж условий подземной прокладки сверхпроводящего кабеля по изобретению в примере 4;5 is a schematic drawing of the conditions of the underground laying of the superconducting cable according to the invention in example 4;

фиг.6 - схематичный чертеж условий подземной прокладки сверхпроводящего кабеля по изобретению в примере 5;6 is a schematic drawing of the conditions of the underground laying of the superconducting cable according to the invention in example 5;

фиг.7 - вид в поперечном сечении кабельного узла, содержащего сверхпроводящий кабель одножильного типа в примере 6;Fig.7 is a view in cross section of a cable node containing a superconducting cable of a single core type in example 6;

фиг.8 - вид в поперечном сечении обычного сверхпроводящего кабеля.Fig. 8 is a cross-sectional view of a conventional superconducting cable.

[0077] Перечень ссылочных позиций [0077] the List of reference positions

100 Кабельный узел100 cable assembly

110 Жила110 veins

120 Окружающий жилу трубопровод120 Pipeline Surrounding

111 Каркас111 Frame

112 Сверхпроводящий слой112 Superconducting layer

113 Электроизоляционный слой113 electrical insulating layer

114 Экранирующий слой114 Shielding layer

115 Защитный слой115 Protective layer

121 Внутренний трубопровод121 Inner pipe

122 Наружный трубопровод122 Outdoor piping

200 Теплоизоляционный элемент200 Thermal insulation element

210 Многослойная теплоизоляция210 Multilayer insulation

220 Наполнительная теплоизоляция220 Thermal insulation

300 Уплотнительный элемент300 sealing element

400 Транспортирующая хладагент труба400 refrigerant transfer pipe

500 Канал500 Channel

600 Теплоизоляционный трубопровод600 Thermal insulation pipe

610 Внутренний трубопровод610 Inner pipe

620 Наружный трубопровод620 outdoor piping

630 Антикоррозийный слой630 anticorrosion layer

G ГрунтG Soil

Claims (13)

1. Сверхпроводящий кабель, содержащий по меньшей мере один кабельный узел, теплоизоляционный элемент и уплотнительный элемент, при этом
упомянутый или каждый кабельный узел состоит из окружающего жилу трубопровода, внутри которого расположена жила, имеющая сверхпроводящий слой и электроизоляционный слой,
упомянутый теплоизоляционный элемент, поддерживающий температуру хладагента кабельного(ых) узла(ов) и представляющий собой по меньшей мере любую из многослойной теплоизоляции и наполнительной теплоизоляции в невакуумном состоянии, предусмотрен снаружи кабельного(ых) - узла(ов),
уплотнительный элемент предотвращает проникновение влаги в теплоизоляционный элемент.1. A superconducting cable comprising at least one cable assembly, a heat insulating element and a sealing element, wherein
said or each cable assembly consists of a pipeline surrounding the core, inside of which is a core having a superconducting layer and an electrical insulating layer,
said heat-insulating element supporting the refrigerant temperature of the cable (s) assembly (s) and representing at least any of the multilayer thermal insulation and non-vacuum filling insulation, is provided outside the cable (s) - assembly (s),
the sealing element prevents moisture from entering the heat-insulating element. 2. Сверхпроводящий кабель по п.1, в котором окружающий жилу трубопровод не снабжен теплоизоляционным слоем.2. The superconducting cable according to claim 1, in which the pipe surrounding the core is not provided with a heat-insulating layer. 3. Сверхпроводящий кабель по п.1, в котором теплоизоляционный элемент состоит из многослойной теплоизоляции и наполнительной теплоизоляции.3. The superconducting cable according to claim 1, in which the insulating element consists of a multilayer thermal insulation and filling thermal insulation. 4. Сверхпроводящий кабель по п.3, в котором внутренняя окружная периферийная часть теплоизоляционного элемента является многослойной теплоизоляцией, а наружная периферийная часть теплоизоляционного элемента является наполнительной теплоизоляцией.4. The superconducting cable according to claim 3, in which the inner circumferential peripheral part of the insulating element is a multilayer insulation, and the outer peripheral part of the insulating element is a filling insulation. 5. Сверхпроводящий кабель по любому из пп.1-4, в котором имеется множество кабельных узлов, расположенных в близких друг к другу положениях.5. The superconducting cable according to any one of claims 1 to 4, in which there are many cable nodes located in close to each other positions. 6. Сверхпроводящий кабель по п.5, в котором интервал, существующий между соответствующими кабельными узлами, равен или меньше наружного диаметра кабельного узла.6. The superconducting cable according to claim 5, in which the interval existing between the respective cable nodes is equal to or less than the outer diameter of the cable node. 7. Сверхпроводящий кабель по любому из пп.1-4, в котором вблизи по меньшей мере одного кабельного узла предусмотрена транспортирующая хладагент труба, причем по меньшей мере один кабельный узел и транспортирующая хладагент труба покрыты общим теплоизоляционным элементом.7. The superconducting cable according to any one of claims 1 to 4, wherein a refrigerant transport pipe is provided near at least one cable assembly, wherein at least one cable assembly and a refrigerant transport pipe are coated with a common heat-insulating element. 8. Сверхпроводящий кабель по п.7, в котором интервал, существующий между кабельным узлом и транспортирующей хладагент трубой, равен или меньше наружного диаметра кабельного узла.8. The superconducting cable according to claim 7, in which the interval existing between the cable assembly and the refrigerant conveying pipe is equal to or less than the outer diameter of the cable assembly. 9. Сверхпроводящий кабель по п.7, в котором предусмотрена вспомогательная теплоизоляционная структура на по меньшей мере любом конструктивном элементе из упомянутых кабельного узла и транспортирующей хладагент трубы.9. The superconducting cable according to claim 7, in which an auxiliary heat-insulating structure is provided on at least any structural element of said cable assembly and refrigerant transporting pipe. 10. Сверхпроводящий кабель по п.7, в котором по меньшей мере любой конструктивный элемент из упомянутых кабельного узла и транспортирующей хладагент трубы расположен внутри канала, а теплоизоляционный элемент расположен на наружной стороне этого канала.10. The superconducting cable according to claim 7, in which at least any structural element of said cable assembly and transporting refrigerant pipe is located inside the channel, and the insulating element is located on the outside of this channel. 11. Сверхпроводящий кабель по п.10, в котором зазор между каналом и по меньшей мере любым конструктивным элементом из упомянутых кабельного узла и транспортирующей хладагент трубы уплотнен воздухонепроницаемым образом.11. The superconducting cable of claim 10, wherein the gap between the channel and at least any structural member of said cable assembly and refrigerant conveying pipe is sealed in an airtight manner. 12. Сверхпроводящий кабель по п.11, в котором внутреннее пространство канала вакуумировано.12. The superconducting cable according to claim 11, in which the internal space of the channel is evacuated. 13. Сверхпроводящий кабель по любому из пп.1-4, в котором теплоизоляционный элемент выполнен из аэрогеля. 13. The superconducting cable according to any one of claims 1 to 4, in which the heat-insulating element is made of airgel.
RU2007139589/09A 2006-04-10 2006-04-10 Superconducting cable RU2379777C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007139589/09A RU2379777C2 (en) 2006-04-10 2006-04-10 Superconducting cable

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007139589/09A RU2379777C2 (en) 2006-04-10 2006-04-10 Superconducting cable

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007139589A RU2007139589A (en) 2009-04-27
RU2379777C2 true RU2379777C2 (en) 2010-01-20

Family

ID=41018648

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007139589/09A RU2379777C2 (en) 2006-04-10 2006-04-10 Superconducting cable

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2379777C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2544843C1 (en) * 2013-02-20 2015-03-20 Нексанс Cooling of superconducting cable
RU2719362C1 (en) * 2017-05-31 2020-04-17 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Heat-insulated multilayer pipe for electric power transmission under conditions of superconductivity and method of its laying
RU2719767C1 (en) * 2017-05-31 2020-04-23 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Heat-insulated multilayer pipe for electric power transmission under conditions of superconductivity
RU2745404C2 (en) * 2016-05-26 2021-03-24 Тюбу Юниверсити Эдьюкейшнл Фаундейшн Method for installing a superconducting cable and a cable frame

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2544843C1 (en) * 2013-02-20 2015-03-20 Нексанс Cooling of superconducting cable
RU2745404C2 (en) * 2016-05-26 2021-03-24 Тюбу Юниверсити Эдьюкейшнл Фаундейшн Method for installing a superconducting cable and a cable frame
US11387018B2 (en) 2016-05-26 2022-07-12 Chubu University Educational Foundation Method of installing superconducting cable and former
RU2719362C1 (en) * 2017-05-31 2020-04-17 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Heat-insulated multilayer pipe for electric power transmission under conditions of superconductivity and method of its laying
RU2719767C1 (en) * 2017-05-31 2020-04-23 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Heat-insulated multilayer pipe for electric power transmission under conditions of superconductivity

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007139589A (en) 2009-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101118374B1 (en) Superconductive cable line
US8173897B2 (en) Superconducting cable line
US8354591B2 (en) Superconducting cable
US7498519B2 (en) Joint for superconducting cable
US20140221213A1 (en) Superconducting cable, superconducting cable line, method of installing superconducting cable, and method of operating superconducting cable line
CN107710345B (en) Superconducting wire
KR101148684B1 (en) Super-conducting cable
RU2379777C2 (en) Superconducting cable
JP4956271B2 (en) Superconducting cable
JP4517879B2 (en) Superconducting cable
Bruzek et al. Using superconducting DC cables to improve the efficiency of electricity transmission and distribution (T&D) networks: An overview
JP5273572B2 (en) Laying the superconducting cable
JP5252323B2 (en) Room-temperature insulated superconducting cable and manufacturing method thereof
JP2009048794A (en) Superconducting cable line
JP5305180B2 (en) Room-temperature insulated superconducting cable and manufacturing method thereof
JP2016105382A (en) Superconducting cable, refrigerant pipe and superconducting cable line
JP5754160B2 (en) Insulating joint and refrigerant drawing structure at the end of room temperature insulated superconducting cable

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150411