专利名称：超导电缆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种超导电缆。
背景技术：
超导电缆作为一种致密并且能够传输大量的电力而损耗低的新型电力电缆越来越得到关注。超导电缆通常包含围绕柔性框架(former)依次分层堆积的超导体层、绝缘层和超导屏蔽层。超导体层通过缠绕多条带状氧化物超导线构造而成。绝缘层通过缠绕绝缘带构造而成。超导屏蔽层通过缠绕多条带状氧化物超导线构造而成。专利文献I公开了一种超导电缆，其中超导体层3a、绝缘层 51a和超导屏蔽层7a等围绕框架Ia依次分层堆积，如图4所示。例如，使用钇类氧化物超导线材，如Y1Ba2Cu3CVx(O ( X<D作为用于超导体层3a的带状氧化物超导线材。绝缘层51a通过缠绕绝缘纸，如合成纸、半合成绝缘纸或牛皮纸构造而成。当超导电缆通过液氮冷却时，绝缘层51a将液氮保持在绝缘纸内和绝缘纸纸张之间的空隙中(不良空隙)。数值表达式I表不由均一的绝缘材料形成的绝缘层51a中的电场分布。绝缘层51a的耐电压性能需要高于绝缘层51a中的最大电场。根据以下表达式1，绝缘层51a中的电场在r=rl时达到最大。就绝缘设计而言，超导电缆被设计为使绝缘层51a中的最大电场低于其耐电压性能。[数值表达式I]
^ V = ~ΓΤ …⑴(V :电压；r :半径，Γι :绝缘层的内半径，r2 :绝缘层的外半径)另一方面,专利文献2公开了一种称作分级(grading)的绝缘层构造。不同于由均一的绝缘材料形成的专利文献I中所述绝缘层，分级的绝缘层具有两个层。在这两个绝缘层中，内绝缘层的介电常数ε i高，而外绝缘层的介电常数ε2低。通过使内绝缘层的介电常数ε i高而外绝缘层的介电常数ε 2低，考虑到直流电特性而可实现高耐电压性能。数值表达式2表示内绝缘层与外绝缘层之间的边界电压Va。施加于内绝缘层的电压AV为(V-Va)。电压Λ V很小，因为内绝缘层的介电常数ε !被设置得高而外绝缘层的介电常数ε 2被设置得低(ε P ε 2)。结果，分级具有减弱(降低)内电场的作用。因此，可使直接作用于导体上的最大电场降低，从而实现高耐电压性倉泛。[数值表达式2]
权利要求
1.一种超导电缆，所述超导电缆包括 围绕导体的外周形成的绝缘层，其中 所述绝缘层具有由内层至外层分别为第一绝缘层、第二绝缘层和第三绝缘层的至少三个层，并且所述绝缘层浸溃有液氮， 所述第一绝缘层的介电常数ε I与介电损耗正切值tan δ I的乘积和所述第二绝缘层的介电常数ε 2与介电损耗正切值tan δ 2的乘积满足ε I X tan δ 1> ε 2 X tan δ 2的关系，并且 所述第二绝缘层的介电常数ε 2与介电损耗正切值tan δ 2的乘积和所述第三绝缘层的介电常数ε 3与介电损耗正切值tan δ 3的乘积满足ε 2 X tan δ 2〈 ε 3 X tan δ 3的关系。
2.如权利要求I所述的超导电缆，其中所述第二绝缘层的介电常数ε2与介电损耗正切值tan δ 2的乘积等于或小于O. 04%。
3.如权利要求I所述的超导电缆，其中 所述第一绝缘层的介电常数ε I与介电损耗正切值tan δ I的乘积等于或大于O. 1%， 所述第二绝缘层的介电常数ε 2与介电损耗正切值tan δ 2的乘积等于或小于O. 04%,并且 所述第三绝缘层的介电常数ε 3与介电损耗正切值tan δ 3的乘积大于O. 04%且等于或小于O. 3%ο
4.如权利要求I 3中任一项所述的超导电缆，其中 所述第一绝缘层通过缠绕多张牛皮纸或者多层牛皮纸和塑料膜的复合带材而构造成， 所述第二绝缘层通过缠绕多层由塑料纤维制造的无纺布所形成的带材而构造成，并且 所述第三绝缘层通过缠绕多张牛皮纸或者多层牛皮纸和塑料膜的复合带材而构造成。
5.如权利要求4所述的超导电缆，其中 所述第三绝缘层为牛皮纸和塑料膜的复合带材，并且围绕所述第三绝缘层的外周进一步缠绕多张牛皮纸。
6.如权利要求4或5所述的超导电缆，其中构成所述第二绝缘层的由塑料纤维制造的所述无纺布为非极性塑料。
7.如权利要求4 6中任一项所述的超导电缆，其中构成所述第二绝缘层的由塑料纤维制造的所述无纺布被砑光以进行致密化。
8.如权利要求I 7中任一项所述的超导电缆，其中 所述第一绝缘层的厚度等于或小于整个绝缘层厚度的1/4， 所述第二绝缘层的厚度为整个绝缘层厚度的1/10 1/3， 所述第三绝缘层具有通过从整个绝缘层厚度中减去所述第一绝缘层厚度和所述第二绝缘层厚度而获得的厚度。
9.如权利要求I 7中任一项所述的超导电缆，其中 所述第二绝缘层的厚度等于或小于5_。
全文摘要
本发明公开了一种具有低材料成本和良好的耐电压性能的超导电缆，所述电缆能够抑制介电损耗。具体公开了具有位于导体外周上的绝缘层(5)的直流超导电缆(10)，并且所述电缆的特征在于绝缘层(5)由内层至外层依次由第一绝缘层(5a)、第二绝缘层(5b)和第三绝缘层(5c)形成；绝缘层(5)浸渍有液氮；第一绝缘层(5a)的介电常数ε1与介电损耗正切值tanδ1的乘积和第二绝缘层(5b)的介电常数ε2与介电损耗正切值tanδ2的乘积满足ε1×tanδ1>ε2×tanδ2的关系；并且第二绝缘层(5b)的介电常数ε2与介电损耗正切值tanδ2的乘积和第三绝缘层(5c)的介电常数ε3与介电损耗正切值tanδ3的乘积满足ε2×tanδ2<ε3×tanδ3的关系。
文档编号C01G29/00GK102859613SQ20118001955
公开日2013年1月2日 申请日期2011年5月9日 优先权日2010年5月10日
发明者向山晋一, 八木正史, 米村德伟, 野村朋哉 申请人:古河电气工业株式会社, 公益财团法人国际超电导产业技术研究中心