CN110911046B - 一种限流型高温超导电缆 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种限流型高温超导电缆，包括：由内至外依次设置的骨架、导体层、绝缘层、屏蔽层和保护层；导体层包括多层第一高温超导带材；多层第一高温超导带材沿长度方向螺旋绕接；每层第一高温超导带材的螺旋绕向角均不相等；每层第一高温超导带材的临界电流均不相等；每层第一高温超导带材之间绝缘。本发明有效增大了超导电缆的限流阻抗变化率和限流阻抗大小，进而使超导电缆在能够传输大电流的基础上，还具备限制故障电流的特性，是一种优质的限流型高温超导电缆。
Description
技术领域
本申请涉及超导电缆技术领域，尤其涉及一种限流型高温超导电缆。
背景技术
人们对于生活品质要求的不断提升导致城市地区的电力负荷越来越重，电力电子负荷占比越来越大，再加上大量新能源的接入，要求电力系统有更大传输容量的同时提升供电可靠性。而高温超导电缆利用了超导体独有的优良特性，与传统电缆相比，具有传输阻抗小，传输容量大，能耗低，结构紧凑，尺寸小，线路无功需求小等优点，可以在较低电压等级下，拥有更大的传输容量、更小的线路损耗和电磁热损耗以及更少的安装空间。未来，高温超导电缆是很有前景的发展方向之一。
随着高温超导电力技术的不断发展，研发出越来越多的新型高温超导电力设备，部分挂网示范运行。目前高温超导电缆的研究不仅关注电缆本体、配套制冷设备等单机装备，更关注电缆在系统中的应用，因此，需充分发掘高温超导体的优势，使高温超导电缆不仅能够传输大电流，还具备限制故障电流的特性，同时具备超导电缆与超导限流器两种超导电力装备的功能。而目前限流型高温超导电缆在技术上不够成熟，面临着限流阻抗变化率低和限流阻抗低的问题，大部分限流电缆的研究都仅限于简单的实验室实验研究以及仿真研究，实际工程应用需要进一步研究，限流超导电缆的研发还有待突破，为此，本发明提出一种限流型高温超导电缆。
发明内容
本申请实施例提供了一种限流型高温超导电缆，使得有效增大了超导电缆的限流阻抗变化率和限流阻抗大小，进而使超导电缆在能够传输大电流的基础上，还具备限制故障电流的特性。
有鉴于此，本申请提供了一种限流型高温超导电缆，包括：由内至外依次设置的骨架、导体层、绝缘层、屏蔽层和保护层；
所述导体层包括多层第一高温超导带材；
多层所述第一高温超导带材沿长度方向螺旋绕接；
每层所述第一高温超导带材的螺旋绕向角均不相等；
每层所述第一高温超导带材的临界电流均不相等；
每层所述第一高温超导带材之间绝缘。
可选地，所述多层第一高温超导带材以预置的绕向角螺旋绕接在所述骨架上。
可选地，所述屏蔽层包括多层第二高温超导带材；
每层所述第二高温超导带材之间绝缘。
可选地，所述多层第二高温超导带材以预置的绕向角螺旋绕接在所述绝缘层的外侧。
可选地，每层所述第二高温超导带材的螺旋绕向角均相等。
可选地，所述绝缘层的内表面设置有第一半导电层。
可选地，所述绝缘层的外表面设置有第二半导电层。
可选地，所述骨架由铜绞线制成。
可选地，所述保护层包括绝热层和保护套；
所述保护套位于所述绝热层的外侧。
可选地，所述绝热层为双层金属波纹管。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：由内至外依次设置骨架、导体层、绝缘层、屏蔽层和保护层，导体层包括多层第一高温超导带材，多层第一高温超导带材沿长度方向螺旋绕接，其中，每层第一高温超导带材的螺旋绕向角均不相等，每层第一高温超导带材的临界电流均不相等，每层第一高温超导带材之间绝缘，通过多层第一高温超导带材层与层采用不同临界电流的超导带材，且沿长度方向采用变绕向角绕制，加快了超导电缆的失超速度，进而增大了超导电缆的限流阻抗变化率和限流阻抗大小，使超导电缆在能够传输大电流的基础上，还具备限制故障电流的特性。
附图说明
图1为本申请实施例中限流型高温超导电缆的结构示意图；
其中，附图标记为：
1-骨架，2-导体层，3-绝缘层，4-屏蔽层，5-保护层。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本申请提供了一种限流型高温超导电缆的一个实施例，具体请参阅图1。
本实施例中的限流型高温超导电缆包括：由内至外依次设置的骨架1、导体层2、绝缘层3、屏蔽层4和保护层5，导体层2包括多层第一高温超导带材，多层第一高温超导带材沿长度方向螺旋绕接，每层第一高温超导带材的螺旋绕向角均不相等，每层第一高温超导带材的临界电流均不相等，每层第一高温超导带材之间绝缘。
需要说明的是：由内至外依次设置骨架1、导体层2、绝缘层3、屏蔽层4和保护层5，导体层2包括多层第一高温超导带材，多层第一高温超导带材沿长度方向螺旋绕接，其中，每层第一高温超导带材的螺旋绕向角均不相等，每层第一高温超导带材的临界电流均不相等，每层第一高温超导带材之间绝缘，通过多层第一高温超导带材层与层采用不同临界电流的超导带材，且沿长度方向采用变绕向角绕制，加快了超导电缆的失超速度，进而增大了超导电缆的限流阻抗变化率和限流阻抗大小，使超导电缆在能够传输大电流的基础上，还具备限制故障电流的特性。
以上为本申请实施例提供的一种限流型高温超导电缆的实施例一，以下为本申请实施例提供的一种限流型高温超导电缆的实施例二，具体请参阅图1。
本实施例中的限流型高温超导电缆包括：由内至外依次设置的骨架1、导体层2、绝缘层3、屏蔽层4和保护层5；导体层2包括多层第一高温超导带材；多层第一高温超导带材沿长度方向螺旋绕接；每层第一高温超导带材的螺旋绕向角均不相等；每层第一高温超导带材的临界电流均不相等；每层第一高温超导带材之间绝缘，具体的，第一高温超导带材层与层之间进行绝缘涂敷处理。
需要说明的是：导体层2由多层不同临界电流的第一高温超导带材螺旋绕制而成，加速临界电流小的超导带材层的失超速度，增大限流阻抗的上升速率。
多层第一高温超导带材以预置的绕向角螺旋绕接在骨架1上。具体地，沿超导电缆长度方向延伸的不同位置处，导体层2的第一高温超导带材可采用不同的绕向角进行绕制，这样可以对超导电缆的限流阻抗进行调节和匹配。
屏蔽层4包括多层第二高温超导带材，每层第二高温超导带材之间绝缘，具体地，第二高温超导带材层与层之间进行绝缘涂敷处理；多层第二高温超导带材以预置的绕向角螺旋绕接在绝缘层3的外侧；每层第二高温超导带材的螺旋绕向角均相等。这样产生的互感，可以在大电流冲击过程中起到限流作用。
绝缘层3的内表面设置有第一半导电层，可以均匀导体层2外表面电场，避免因导体层2表面不光滑而造成导体层2和绝缘层3发生局部放电。
绝缘层3的外表面设置有第二半导电层，第二半导电层与绝缘层3外表面接触很好，且与屏蔽层4电位相等，能够避免因电缆绝缘表面裂纹等缺陷而与屏蔽层4发生局部放电。
骨架1由铜绞线制成，作为超导电缆的支撑物。
保护层5包括绝热层和保护套，保护套位于绝热层的外侧。绝热层可以为双层金属波纹管。使超导电缆导体与外部环境实现热绝缘，保证超导电缆导体运行于低温环境。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种限流型高温超导电缆，其特征在于，包括：由内至外依次设置的骨架、导体层、绝缘层、屏蔽层和保护层；
所述导体层包括多层第一高温超导带材；
多层所述第一高温超导带材沿长度方向螺旋绕接；
每层所述第一高温超导带材的螺旋绕向角均不相等；
每层所述第一高温超导带材的临界电流均不相等；
每层所述第一高温超导带材之间绝缘；
所述屏蔽层包括多层第二高温超导带材；
每层所述第二高温超导带材之间绝缘；
每层所述第二高温超导带材的螺旋绕向角均相等；
所述骨架由铜绞线制成。
2.根据权利要求1所述的限流型高温超导电缆，其特征在于，所述多层第一高温超导带材以预置的绕向角螺旋绕接在所述骨架上。
3.根据权利要求1所述的限流型高温超导电缆，其特征在于，所述多层第二高温超导带材以预置的绕向角螺旋绕接在所述绝缘层的外侧。
4.根据权利要求1所述的限流型高温超导电缆，其特征在于，所述绝缘层的内表面设置有第一半导电层。
5.根据权利要求1所述的限流型高温超导电缆，其特征在于，所述绝缘层的外表面设置有第二半导电层。
6.根据权利要求1所述的限流型高温超导电缆，其特征在于，所述保护层包括绝热层和保护套；
所述保护套位于所述绝热层的外侧。
7.根据权利要求6所述的限流型高温超导电缆，其特征在于，所述绝热层为双层金属波纹管。
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