RU2479055C1 - Сверхпроводящий электрический кабель - Google Patents
Сверхпроводящий электрический кабель Download PDFInfo
- Publication number
- RU2479055C1 RU2479055C1 RU2011136089/07A RU2011136089A RU2479055C1 RU 2479055 C1 RU2479055 C1 RU 2479055C1 RU 2011136089/07 A RU2011136089/07 A RU 2011136089/07A RU 2011136089 A RU2011136089 A RU 2011136089A RU 2479055 C1 RU2479055 C1 RU 2479055C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipe
- conductor
- cable
- superconducting
- cable according
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B12/00—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines
- H01B12/02—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines characterised by their form
- H01B12/06—Films or wires on bases or cores
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B12/00—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines
- H01B12/16—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines characterised by cooling
-
- 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)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к сверхпроводящему электрическому кабелю. Сверхпроводящий электрический кабель имеет по меньшей мере один сверхпроводящий проводник, состоящий из лент или проволок, которые намотаны по меньшей мере одним слоем на выполненное в виде трубы (2) основание. Труба (2) выполнена с возможностью упругой деформации и имеет проходящую по всей ее длине, ориентированную в осевом направлении щель (8). Изобретение обеспечивает компенсацию изменения длины кабеля, обусловленное температурой, наиболее простым образом. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к сверхпроводящему электрическому кабелю, который имеет по меньшей мере один сверхпроводящий проводник, состоящий из лент или проволок, которые намотаны по меньшей мере одним слоем на основание, выполненное в виде трубы (WO 03/052775 А1).
Сверхпроводящий кабель имеет согласно современному уровню техники электрические проводники из композиционного материала, содержащего керамический материал, который при достаточно низких температурах переходит в сверхпроводящее состояние. Электрическое сопротивление постоянному току соответствующим образом выполненного проводника равно нулю при достаточном охлаждении, пока не будет превышена определенная сила тока, критическая сила тока. Подходящими керамическими материалами являются, например, оксидные материалы на основе редких земель (ReBCO), в частности YBCO (оксид иттрия-бария-меди) или BSCCO (оксид висмута-стронция-кальция-меди). Достаточно низкие температуры для перевода таких материалов в сверхпроводящее состояние лежат, например, между 67К и 110К. Подходящими охлаждающими средствами являются, например, азот, гелий, неон и водород или смеси этих веществ.
Известный из упомянутого выше WO 03/052775 А1 кабель имеет сверхпроводящий проводник, скрученный по меньшей мере в один слой вокруг трубы. Кабель состоит и из других, окружающих проводник слоев. Кабель расположен с оставлением свободного пространства в криостате, состоящем из двух расположенных коаксиально друг другу металлических труб, между которыми находится вакуумная изоляция. Вызывающее сверхпроводящее состояние проводника охлаждающее средство может направляться через трубу и через свободное пространство криостата.
Проводник сверхпроводящего кабеля состоит согласно известному уровню техники из лент или проволок из сверхпроводящего материала, которые намотаны по меньшей мере одним слоем на основание, например трубу. За счет требуемого для работы кабеля охлаждения проводника от комнатной температуры до необходимой для сверхпроводящего состояния температуры сверхпроводящий материал проводника сжимается примерно на 0,25-0,3%. При длине кабеля, например, 600 м, это может приводить к укорачиванию проводника примерно на 1,5-1,8 м. Сверхпроводящий кабель и тем самым также его проводник фиксируется на своих концах в токоведущей арматуре. Значительное за счет охлаждения укорочение проводника приводит к значительной растягивающей нагрузке токоведущей арматуры. Кроме того, оно может легко приводить к чрезмерному растяжению проводника, соответственно его отдельных элементов и тем самым к повреждению, в результате которого проводник становится непригодным. Для предотвращения таких воздействий на исправное состояние проводника необходимо фиксировать его концы, например, согласно EP 1 821 380 B1, лишь после выполненного охлаждения и тем самым при соответствующей сверхпроводящему состоянию, укороченной длине внутри криостата. Затраты по осуществлению данной операции относительно высоки. Когда, например, в целях ремонта такой сверхпроводящий кабель нагревается до комнатной температуры, то токоведущая арматура подвергается дополнительно механической нагрузке за счет удлиняющегося кабеля.
В основу изобретения положена задача выполнения охарактеризованного в начале кабеля так, что обусловленные температурой изменения длины кабеля могут быть компенсированы простым образом.
Эта задача решена согласно изобретению тем, что труба выполнена с возможностью упругой деформации в радиальном направлении с изменяемым диаметром и имеет щель, проходящую по всей длине трубы и ориентированную прямолинейно вдоль ее образующей.
В этом кабеле труба, используемая в качестве основания проводника, выполнена с возможностью упругой деформации так, что ее диаметр может уменьшаться при воздействующей снаружи радиальной нагрузке сжатия. Это обеспечивается за счет проходящей в продольном направлении трубы щели, которая при комнатной температуре имеет достаточную ширину, с целью обеспечения возможности сужения соответственно максимально полного закрывания во время охлаждения проводника. Таким образом, происходящее во время охлаждения укорочение проводника сказывается по существу в радиальном направлении на его основании, так что к токоведущей арматуре на концах кабеля не прикладывается существенной растягивающей нагрузки. Поскольку труба выполнена с возможностью упругой деформации, то щель снова расширяется при уменьшении или в экстремальном случае при отсутствии радиальной нагрузки на трубу, так что диаметр трубы снова увеличивается. За счет этого проводник сверхпроводящего кабеля всегда прилегает независимо от своей длины при охлаждении или при нагревании к поверхности трубы, непрерывно выполняющей тем самым функции основания. Слова «с возможностью упругой деформации» означают согласно изобретению, что труба постоянно давит на окружающий ее проводник, т.е. имеет в расширенном смысле пружинные свойства.
Ширина щели при комнатной температуре в трубе, действующей упомянутым выше образом, может быть вычислена, соответственно задана в зависимости от диаметра трубы, от ее материала и от разницы между комнатной температурой и рабочей температурой кабеля в сверхпроводящем состоянии.
Примеры осуществления изобретения изображены на соответствующих чертежах:
Фиг.1 - поперечное сечение системы со сверхпроводящим кабелем;
Фиг.2 - используемая для сверхпроводящего кабеля согласно изобретению труба в качестве основания для проводника кабеля;
Фиг.3 - модификация показанного на Фиг.2 варианта выполнения трубы.
На Фиг.1 показана принципиальная конструкция расположенного в криостате KR сверхпроводящего кабеля SK. Кабель SK имеет сверхпроводящий проводник 1, скрученный вокруг выполненной в качестве основания трубы 2. Проводник 1 окружен диэлектриком 3, поверх которого расположен сверхпроводящий экран 4. Криостат KR состоит из двух расположенных коаксиально друг другу металлических труб 5 и 6, между которыми находится вакуумная изоляция 7. Криостат KR окружает кабель SK и свободное пространство FR, предназначенное для пропускания охлаждающего средства.
Трубы 5 и 6 криостата KR предпочтительно состоят из нержавеющей стали. Они могут быть волнистыми поперек их продольного направления. Проводник 1 и экран 4 могут состоять из обычных сверхпроводящих материалов, в частности из указанных выше материалов YBCO и BSCCO. Проводник 1 предпочтительно состоит из сверхпроводящих лент или проволок, которые намотаны по меньшей мере одним слоем на трубу 2. Диэлектрик 3 выполнен обычным образом. Кабель SK в показанном на Фиг.1 варианте выполнения является сверхпроводящим кабелем с холодным диэлектриком.
Применяемая в качестве основания для проводника 1 труба 2 выполнена с возможностью упругой деформации в упомянутом выше смысле, а именно с изменяемым в радиальном направлении диаметром. В предпочтительном варианте выполнения труба 2 состоит из нержавеющей стали, меди или алюминия, соответственно их сплавов. Она может предпочтительно состоять из сплава бериллия с медью. Она может быть выполнена волнистой поперек ее продольного направления, как показано на Фиг.3. Труба 2 имеет проходящую по всей ее длине щель 8, которая, как показано на Фиг.2 и 3, проходит по прямой линии вдоль образующей трубы.
Пример
Ширину щели 8 можно вычислить, например, следующим образом.
Когда проводник наматывается с шагом LS на стержень с диаметром D, то длина L проводника одного шага LS задана уравнением
. Когда проводник охлаждается, то за счет усадки он становится, в частности, короче. Эту усадку можно компенсировать тем, что обеспечивается возможность уменьшения диаметра каркаса обмотки, состоящего из намотанного проводника. Это достигается, когда для длины LK холодного проводника справедливо: LK=•L, где • является коэффициентом, который зависит от тепловой усадки материала стержня. Например, металлические материалы сжимаются примерно на 0,3%, когда они охлаждаются с комнатной температуры до 77К. В таком случае •=1-0,003=0,997. Из приведенного выше уравнения следует, что для
можно определить диаметр DK, до которого должно происходить сжатие каркаса обмотки подвергшегося усадке проводника в холодном состоянии.
В сверхпроводящем кабеле SK проводник должен наматываться, например, на состоящую из нержавеющей стали трубу 2 с диаметром 25 мм. Шаг LS должен в 10 раз превышать диаметр, т.е. LS=250 мм. В этом случае при коэффициенте •, равном 0,997, получается диаметр DK холодной трубы 2, равный 24,58 мм. Такой диаметр соответствует окружности трубы 2, равной 77,22 мм. В исходном состоянии окружность трубы при диаметре D=25 мм составляла 78,54 мм. Когда труба 2 также сжимается в радиальном направлении на 0,3%, то ее диаметр в охлажденном состоянии составляет 25 мм × 0,997 = 24,93 мм. Таким образом, ее окружность составляет 78,30 мм. В этом примере ширина щели 8 вычисляется равной 78,30-77,22=1,08 мм.
Применяемый в трубе 2 материал в идеальном случае выполнен так, что при сужении щели 8 за счет усадки не происходит или происходит лишь незначительная пластическая деформация. Этого можно достичь за счет подходящего выбора материалов с соответствующей толщиной стенок.
Claims (6)
1. Сверхпроводящий электрический кабель, который имеет по меньшей мере один сверхпроводящий проводник, состоящий из лент или проволок, которые намотаны по меньшей мере одним слоем на выполненное в виде трубы основание, отличающийся тем, что труба (2) выполнена с возможностью упругой деформации в радиальном направлении с изменяемым диаметром и имеет проходящую по всей ее длине, ориентированную прямолинейно вдоль ее образующей щель (8).
2. Кабель по п.1, отличающийся тем, что труба (2) является волнистой поперек ее продольного направления.
3. Кабель по п.1 или 2, отличающийся тем, что труба (2) состоит из нержавеющей стали.
4. Кабель по п.1 или 2, отличающийся тем, что труба (2) состоит из меди, соответственно, медного сплава.
5. Кабель по п.4, отличающийся тем, что труба (2) состоит из сплава бериллия и меди.
6. Кабель по п.1 или 2, отличающийся тем, что труба (2) состоит из алюминия, соответственно, алюминиевого сплава.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP09290218.8 | 2009-03-25 | ||
EP09290218A EP2234122B1 (de) | 2009-03-25 | 2009-03-25 | Supraleitfähiges elektrisches Kabel |
PCT/EP2010/052813 WO2010108771A1 (de) | 2009-03-25 | 2010-03-05 | Supraleitfähiges elektrisches kabel |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2479055C1 true RU2479055C1 (ru) | 2013-04-10 |
Family
ID=40636567
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011136089/07A RU2479055C1 (ru) | 2009-03-25 | 2010-03-05 | Сверхпроводящий электрический кабель |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8655424B2 (ru) |
EP (1) | EP2234122B1 (ru) |
JP (1) | JP2012523065A (ru) |
KR (1) | KR20110137769A (ru) |
CN (1) | CN102362316B (ru) |
AT (1) | ATE517423T1 (ru) |
DK (1) | DK2234122T3 (ru) |
RU (1) | RU2479055C1 (ru) |
WO (1) | WO2010108771A1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2575517C2 (ru) * | 2013-06-18 | 2016-02-20 | Нексанс | Способ изготовления сверхпроводящего кабеля |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2551859B1 (de) * | 2011-07-28 | 2014-10-01 | Nexans | Anordnung mit einem supraleitfähigen elektrischen Gleichstrom-Kabelsystem |
DK2685469T3 (en) * | 2012-07-11 | 2017-08-14 | Nexans | Arrangement with at least one superconducting cable |
DK2698794T3 (en) | 2012-08-14 | 2017-10-23 | Nexans | Arrangement with at least one superconducting cable |
EP2816695B1 (de) * | 2013-06-18 | 2016-10-05 | Nexans | Verfahren zur Herstellung eines supraleitfähigen Kabels |
WO2017177319A1 (en) | 2016-04-13 | 2017-10-19 | Acceleware Ltd. | Apparatus and methods for electromagnetic heating of hydrocarbon formations |
CN105845271B (zh) * | 2016-05-19 | 2018-06-19 | 胡光南 | 一种高温超导充电电缆 |
CA3083827A1 (en) * | 2017-12-21 | 2019-06-27 | Acceleware Ltd. | Apparatus and methods for enhancing a coaxial line |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1421044A (en) * | 1972-10-07 | 1976-01-14 | Fujikura Ltd | Ultralow temperature cable magnetomotive bistable switching device |
DE3928085A1 (de) * | 1989-08-25 | 1991-02-28 | Kabelmetal Electro Gmbh | Supraleiter |
EP0650205B1 (en) * | 1993-10-21 | 1997-09-17 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Superconducting cable conductor |
EP1821380B1 (de) * | 2006-02-16 | 2007-08-29 | Nexans | Verfahren zum Verlegen eines Supraleiterkabels |
RU2006113615A (ru) * | 2006-04-24 | 2007-10-27 | Александр Михайлович Джетымов (RU) | Сверхпроводящий провод типа "кабель-кондуит" для обмоток магнитных систем |
RU2313874C2 (ru) * | 2006-01-13 | 2007-12-27 | Нексанс | Концевая заделка кабеля |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5751204B2 (ru) * | 1973-12-19 | 1982-10-30 | ||
JPS5881819U (ja) * | 1981-11-28 | 1983-06-02 | 昭和電線電纜株式会社 | 超電導ケ−ブル |
JPS63236220A (ja) * | 1987-03-24 | 1988-10-03 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 酸化物超伝導材料の線材化方法 |
JP3445308B2 (ja) * | 1993-05-21 | 2003-09-08 | 古河電気工業株式会社 | 電力輸送用酸化物超電導導体およびその製造方法 |
JPH10188692A (ja) * | 1996-10-30 | 1998-07-21 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 強制冷却型超電導導体、及びその製造方法、並びに強制冷却型超電導コイルの製造方法 |
ATE365969T1 (de) | 2001-12-17 | 2007-07-15 | Prysmian Cavi Sistemi Energia | Stromtransportsystem mit einem kalten dielektrischen supraleitenden kabel |
US7237317B2 (en) * | 2003-05-20 | 2007-07-03 | Nexans | Process for producing a superconducting cable |
US7129196B2 (en) * | 2003-07-21 | 2006-10-31 | Los Alamos National Security, Llc | Buffer layer for thin film structures |
ES2374547T3 (es) * | 2005-04-27 | 2012-02-17 | Nexans | Cable superconductor. |
JP5092220B2 (ja) * | 2005-09-14 | 2012-12-05 | Jfeスチール株式会社 | 超電導送電用断熱多重配管 |
-
2009
- 2009-03-25 AT AT09290218T patent/ATE517423T1/de active
- 2009-03-25 DK DK09290218.8T patent/DK2234122T3/da active
- 2009-03-25 EP EP09290218A patent/EP2234122B1/de not_active Not-in-force
-
2010
- 2010-03-05 WO PCT/EP2010/052813 patent/WO2010108771A1/de active Application Filing
- 2010-03-05 KR KR1020117018885A patent/KR20110137769A/ko not_active Application Discontinuation
- 2010-03-05 US US13/146,697 patent/US8655424B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2010-03-05 CN CN2010800132937A patent/CN102362316B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2010-03-05 JP JP2012501227A patent/JP2012523065A/ja active Pending
- 2010-03-05 RU RU2011136089/07A patent/RU2479055C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1421044A (en) * | 1972-10-07 | 1976-01-14 | Fujikura Ltd | Ultralow temperature cable magnetomotive bistable switching device |
DE3928085A1 (de) * | 1989-08-25 | 1991-02-28 | Kabelmetal Electro Gmbh | Supraleiter |
EP0650205B1 (en) * | 1993-10-21 | 1997-09-17 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Superconducting cable conductor |
RU2313874C2 (ru) * | 2006-01-13 | 2007-12-27 | Нексанс | Концевая заделка кабеля |
EP1821380B1 (de) * | 2006-02-16 | 2007-08-29 | Nexans | Verfahren zum Verlegen eines Supraleiterkabels |
RU2006113615A (ru) * | 2006-04-24 | 2007-10-27 | Александр Михайлович Джетымов (RU) | Сверхпроводящий провод типа "кабель-кондуит" для обмоток магнитных систем |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2575517C2 (ru) * | 2013-06-18 | 2016-02-20 | Нексанс | Способ изготовления сверхпроводящего кабеля |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DK2234122T3 (da) | 2011-09-26 |
CN102362316B (zh) | 2013-06-26 |
US8655424B2 (en) | 2014-02-18 |
EP2234122A1 (de) | 2010-09-29 |
KR20110137769A (ko) | 2011-12-23 |
CN102362316A (zh) | 2012-02-22 |
ATE517423T1 (de) | 2011-08-15 |
JP2012523065A (ja) | 2012-09-27 |
WO2010108771A1 (de) | 2010-09-30 |
US20120040841A1 (en) | 2012-02-16 |
EP2234122B1 (de) | 2011-07-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2479055C1 (ru) | Сверхпроводящий электрический кабель | |
EP1552536B1 (en) | Termination for a triaxial superconducting cable | |
US7598458B2 (en) | Super-conductive cable | |
US9496072B2 (en) | Arrangement having a superconducting cable | |
US8748747B2 (en) | Arrangement with at least one superconductive cable | |
US9070497B2 (en) | Arrangement with at least one superconductive cable | |
JP7335886B2 (ja) | 絶縁被覆化合物超電導線およびその巻替え方法 | |
JP2010251713A (ja) | 限流装置 | |
WO2002025672A2 (en) | Superconducting cable | |
US8670808B2 (en) | System having at least one superconducting cable | |
US8923940B2 (en) | System with a three phase superconductive electrical transmission element | |
US20030183410A1 (en) | Superconducting cable | |
CN101416256A (zh) | 超导线缆 | |
KR20100058410A (ko) | 초전도 케이블을 갖는 구조체 | |
JP6103603B2 (ja) | 超伝導ケーブルと設置方法 | |
Miura et al. | 66 kV-2 kA peak load test of high-Tc superconducting model cable | |
US9806511B2 (en) | Method of manufacturing a superconductive cable | |
Kosaki et al. | Development and tests of extruded polyethylene insulated superconducting cable | |
JP2012174403A (ja) | 常温絶縁型超電導ケーブル、およびその製造方法 | |
Kalsia et al. | Conceptual design of high temperature superconducting (HTS) cables: a review | |
Lin et al. | Development and testing of 10.5 kV/1.5 kA HTS power cable | |
Dalessandro et al. | Simulation and electrical characterization of MgB2 and YBCO tapes for superconducting fault current limiter prototypes | |
KR20110047993A (ko) | 하나 이상의 초전도성 케이블을 장착한 시스템 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140306 |