专利名称：超导送电电缆的连接部的制作方法
技术领域：
本发明涉及超导送电电缆和使用该电缆的直流送电系统。
背景技术：
作为超导传送电缆以前人们就提出了各种构成的方案。一直要求敷设(铺设)作业的容易化和热侵入对策等的提高。另外，就超导电缆来说，可以参考以下的专利文献1、2 等。此外，至于具备热电变换元件的电流端子可参看专利文献3。专利文献1 特开2003-333746号公报专利文献2 特开平10-112407号公报专利文献3 特开2003-217735号公报
发明内容
因此，本发明的主要目的在于提供使敷设作业容易化、降低热侵入、提高传送效率的电缆和直流送电系统。为了实现上述目的，本发明的概略构成如下。本发明的一个侧面(方面)的电缆，至少具备将超导导体部收容于内侧的内侧导管(第1导管)和外侧导管(第2导管)，在上述内侧导管与上述外侧导管之间具有真空隔热部，此外，在上述内侧导管与上述外侧导管之间还具备可滑动地接触到上述内侧导管的外侧上的内侧导管支持环，要固定到上述外侧导管的内侧上的外侧导管支持环，和要配设在上述内侧导管支持环与上述外侧导管支持环间的支持构件。在本发明中，在上述内侧导管(第1导管)内，设置有冷媒流路、上述超导导体部和电绝缘层。在本发明中，上述支持构件具备构成为一端连接到上述内侧导管支持环上而另一端连接到上述外侧导管支持环上的支持棒。在本发明中，支持构件具备一端连接到内侧导管支持环上的第1支持棒，一端连接到外侧导管支持环上的第2支持棒，和将第1、第2支持棒的另一端彼此连接起来的连接构件。该连接构件可调节地固定第1、第2支持棒的长度方向的位置。在本发明中，也可以做成为内侧导管具有波纹管(乂 π — < )的构成。在本发明中，在真空隔热部上具备超绝缘体。在本发明中，超导导体具有将带状线材卷绕到型模上的带状线材部，在由多层的带状线材部构成的层之间设置有层间绝缘层。在本发明中，在电缆的常温端部，超导导线束被连接到与真空密封件进行电绝缘的第1馈通(7彳一 K ^ >一)上，通过导线从第1馈通连接到第2馈通上，在上述第2馈通上连接有热电变换元件，降低向低温部进行的热侵入，从上述第2馈通用电缆连接到电源上。在本发明中，在电缆彼此间的连接部中，一条电缆的超导导线束连接到与真空密封件进行电绝缘的馈通上，通过导线从上述馈通连接到连接目的地的电缆的馈通上，在连接目的地的电缆的馈通上连接超导导线束，在导线上连接有与热电变换元件连接以减少向低温部的热侵入的第3馈通。在本发明的超导电缆传送系统中，也可以做成为这样的构成在上述导线部中具备包括真空计在内的传感器，具备监视用传感器测定的测定结果的监视装置。在本发明中，也可以做成为这样的构成在上述电缆彼此间的分支连接部中，一条电缆的超导导线束连接到与真空密封件进行电绝缘的馈通上，通过导线部从上述馈通连接到分支连接目的地的电缆的馈通上，在分支连接目的地的电缆的馈通上连接超导导线束。也可以做成为这样的构成在上述电缆连接部中，收容通过法兰盘连接到收容上述电缆的内侧导管的管(不锈钢管、铁管)上的内侧导管，通过长度可变、要进行真空排气的动态波纹管连接到电缆固定部上，动态波纹管内的内侧导管连接到上述电缆固定部内的内侧导管上。在本发明中，也可以做成为这样的构成上述电缆固定部具备支持上述电缆固定部内的内侧导管的支持构件。在本发明中，也可以做成为这样的构成固定电缆连接部和上述管的平台被做成为可移动。在上述动态波纹管内具备法兰盘，在上述法兰盘中具备支持上述动态波纹管内的内侧导管的支持构件。在本发明中，在上述电缆的常温端部中，上述超导导线束被连接到与真空密封件进行电绝缘的第1馈通上，通过导线从上述第1馈通连接到真空与大气一侧间的第2馈通上，1条上述超导导线束通过上述第2馈通连接到对应的1个逆变器上。在本发明中，在上述电缆的常温端部中，上述超导导线束被连接到与真空密封件进行电绝缘的第1馈通上，通过导线从上述第1馈通连接到真空与大气一侧间的第2馈通上，将从上述第2馈通输出的多条电缆共同连接起来以连接到多个逆变器的已共同连接起来的输出上。在本发明中，在上述电缆的常温端部中，上述超导导线束被连接到与真空密封件进行电绝缘的第1馈通上，通过导线部从上述第1馈通连接到真空与大气一侧间的第2馈通上，上述超导导线束通过上述第2馈通将电缆连接到常温一侧上，上述导线部由用来自冷媒的低温气体进行冷却的气体冷却型电流导线构成。在本发明中，具备收容上述导线部、将上述第1馈通和上述第2馈通间覆盖起来的保护罩，用来冷却超导导线束的来自冷媒的低温气体在上述保护罩内流动。在本发明中，也可以做成为这样的构成在上述电缆的常温端部中，上述超导导线束被连接到与真空密封件进行电绝缘的第1馈通上，通过导线从上述第1馈通连接到真空与大气一侧间的第2馈通上，上述超导导线束通过上述第2馈通将电缆连接到常温一侧上， 构成上述第1馈通的电极棒被做成为中空圆筒状并且低温气体在其中流动，连接到上述电极棒上的导线被做成为中空圆筒状并且低温气体在其中流动。倘采用本发明，可使敷设作业容易化，减少常温端部、连接部或分支部处的热侵入，提高传送效率。
图1是示出了本发明的一个实施例的电缆的截面构成的图；图2是示出了本发明的一个实施例的内部导管支持构造的截面构成的图；图3是示出了本发明的一个实施例的内部导管支持构造的侧面构成的图；图4是示出了本发明的一个实施例的内部导管支持构造的支持构成的图；图5是示出了本发明的一个实施例的组装方法1的图；图6是示出了本发明的一个实施例的组装方法2的图；图7是示出了型模(”才一7—)与线材部构成的图；图8是示出了交流超导送电电缆的图；图9是示出了本发明的一个实施例的常温端部构成的图；图10是示出了本发明的一个实施例的电缆耦合部/冷却站(7 $—〉3 > )部的构成的图；图11是示出了本发明的一个实施例的电缆耦合部/冷却站部的构成的图；图12是示出了本发明的一个实施例的电缆分支构造和耦合部/冷却站部的构成的图；图13是示出了本发明的一个实施例的电缆的热收缩吸收构造/冷却站部的构成的图；图14是示出了本发明的一个实施例的电缆的热收缩吸收构造/冷却站部的构成的图；图15是示出了与本发明的一个实施例的逆变器之间的构成的图；图16是示出了与本发明的一个实施例的逆变器之间的构成的图；图17是示出了本发明的一个实施例的气体冷却型常温端部的构成的图；图18示出了本发明的一个实施例的气体冷却型常温端部的构成的图。符号说明101 冷媒通过部(冷媒流路) 102:超导导体部 103:电绝缘部104:真空隔热部 105:内侧导管 106 外侧导管107 =PVC缓蚀层 201 内侧导管支持环 202 外侧导管支持环203:支持棒 301:内侧导管支持环 302 外侧导管支持环303:支持棒 305:内侧导管 306 外侧导管307:超绝缘 403A、40;3B 支持棒 403C:同轴构造501:冷媒通过部 502:超导导体部 503 电绝缘部504:真空隔热部 505:内侧导管 506 外侧导管507:内侧导管构造 601:冷媒通过部 602 超导导体部603:电绝缘部 604:真空隔热部 605:内侧导管606:外侧导管 607:内侧导管支持构造 902 导线束904:真空 905:内侧导管 906 外侧导管911:馈通1 912:馈通2 913 铜导线 914:电缆线915 半导体 1002 导线束 1004 真空 1013 铜导线
1015:半导体 1016:两端子间夹具 1120 装置1301 平台 1305 导管 1306 直管 1307 泵1310:动态波纹管 1320:固定部 1502 导线束 1520 逆变器1602 导线束 1613 铜导线 1616 半导体 1620 逆变器1704 真空隔热部 1717 导线保护罩 1718 气体
具体实施例方式以下，参看附图对用来实施本发明的实施例进行说明。图1是示出了本发明的一个实施例的截面构造的图。在截面构成上，沿着径向在最内侧配设有冷媒流路101，其次， 配置有超导导体部102、电绝缘部103和真空隔热部104。此外，在最外层上，设置有例如 PVC(聚氯乙烯)等的缓蚀(防腐蚀)层107。组装可以使用使冷媒流路101和超导导体部102和电绝缘部103 —体化而将其插入到构成第1导管的内侧导管105内的方法，或者使一直到内侧导管105为止一体化而组装的方法。构成第2导管的外侧导管106与构成第1导管的内侧导管105之间进行真空隔热。 为了提高隔热性能，向该区域内插入多块被称为“超绝缘(体)”的薄膜片上进行了铝涂敷的膜。由此来降低由辐射产生的热侵入。借助于超绝缘来增大与真空接连的表面积。为了提高真空度，需要考虑真空泵和电导，并用与真空隔热性能之比决定真空隔热(部)的厚度。内侧导管105会进行热收缩。这种热收缩例如在IOkm时约为30m左右。内侧导管103必须比外侧导管106长这么一个收缩量。此外，还必须为允许热收缩的构造。由于外侧导管106被置于常温下，故如果利用通常的表面为平的直管则也可以将成本压低。也可以利用波纹管型的管子。另外，隔热2重管(外侧导管106、内侧导管105) 也可以用强磁性材料构成。再有，也可以做成为在隔热2重管的外侧设置(具有)方向性的硅钢板等的强磁性材料的构成。强磁性材料例如可卷绕到外侧导管106的外侧上。另一方面，由于低温一侧的内侧导管105会热收缩，故理想的是利用波纹管型管子。当内侧导管106偏向一侧(偏心)时，隔热性能就要恶化。为此，要做成为内侧导管 105总是位于外侧导管106的中心的构造。图2示出了用来实现这样的构造的内侧导管支持构造的横截面。具有要配合到外侧导管106的内侧上的环202以及要配合到内侧导管105的外侧上的环201，用支持棒203 将该环间连接起来。采用将这样的构造配设在图1的真空隔热部104中的办法，内侧导管 105就可以总是位于外侧导管106的中心。另外，支持棒203并不限于2根，4根或1根都可以。可由热侵入的程度、施加在支持棒203上的力的大小或方向决定。支持棒203由不锈钢、FRP、GFRP中的任何一者制成，可以使用从常温到低温热导率变低，而且屈服应力高的材料。图3是示出了内侧导管105的支持构造的侧视图。在该例中，外侧导管306是直管，内侧导管305是波纹管。外侧导管用支持环302也可以固定到外侧导管306上。借助于此，支持(支承)就变成为牢固的。内侧导管支持环301如图所示地支持内侧导管305。 由于内侧导管305要进行热收缩，故必须是可以滑动的构造，而不进行固定。为此，内侧导管支持环301与内侧导管305的接触区域，理想的是施加有聚四氟乙烯(特氟隆，？7 口 >，注册商标)等的润滑膜。超绝缘307卷到外侧导管的管壁上。由于不进行热收缩，故只要是从内侧导管305这一侧推压外侧导管306的构成即可。在要卷绕到内侧导管305上的情况下，要分开配置以避开支持棒。图3所示的内侧导管支持构造可安装到接合外侧导管 306的地方等处。例如，也可以沿着导管的长度方向以恒定间隔进行配设。在图3中，由于支持棒303将成为热侵入的原因，故要加大热阻。此外，为使支持棒303的安装简易化，理想的是做成为图4的构造。图4是示出了内侧导管支持构造的支持棒的构成的图。分为支持棒403A、40;3B这 2个支持棒。热传导要通过2个支持棒403A、40;3B的表面进行。一般地说，与一体化的物件比，当中间存在着表面时，热阻就要显著地增大而热侵入降低。此外，作为使支持棒403A、 403B形成为环的构成而具备同轴构造403C，作为支持低温侧支持棒的构造，该构造可以用螺栓等上下移动。借助于这样的构成，可使支持棒的安装作业容易化。对组装进行说明。如图5所示，先制作2重导管505、506，然后向其中插入超导导体部502。这时，内侧导管505就借助于内侧导管支持构造507配设在管中央。首先，将2 重管部敷设到共同沟等内。与通常的煤气管道或水道管道等的施工是等同的。但是，在要与真空隔热部504接触的部分中放入多块超绝缘膜。此外，为了提高2个导管505、506的真空侧的反射率，也可以进行电镀或表面研磨等。借助于内侧导管支持构造507，内侧导管505由外侧导管506进行支持。其次，将导体部卷绕到内侧导管505上，一边从框内将其取出一边进行插入。为了减小摩擦系数，或者是将聚四氟乙烯带卷到导体部的表面上，或者施行聚四氟乙烯涂敷。此外，也可以对内侧导管505的内侧进行聚四氟乙烯涂敷处理。图6是说明别的组装方法的图。内侧导管605借助于内侧导管支持构造607被配置在管中央。将内侧导管605及其支持构造物607都放到导体部602内，然后，将它们插入到外侧导管606内。超绝缘要在卷绕到导体部上之后再进行插入。由于内侧导管支持构造607以一恒定的间隔放入，故若放入场所就是外侧导管606的连接部时，则可使组装容易化。由于导体部602被内侧导管605保护起来，故不易受到移动时等的损伤。虽然内侧导管605利用不锈钢合金，但是外侧导管也可以用铁作为材料。借助于此，由于电缆的电感增大，故若使用直流则会提高电力贮藏能力。此外，还可以减低导管的材料成本。此外， 取决于电缆的敷设方向或运行状况，还具有磁屏蔽的效果。其次，对要插入到内侧导管内的导体部的构成进行说明。将带状线材螺旋状地不断地卷绕到处于被称为型模的径向最内侧的框上。每一个带(状线材)全都要进行电绝缘。图7是示出了型模与线材部的构成的图。如图7所示，已经卷绕到型模上的带状线材都做成为多层(在图中示出了第1 第3层)。对每一层都要进行层间绝缘。为了使之柔韧，型模使用波纹管。图8示出了交流超导传送电缆的构成。这是三相交流用超导电缆的例子，型模使用的是波纹管。虽然要向型模内部通入冷媒，但是，为了使冷媒与带状线材更紧密地接触，或者是在波纹管上开设有多个小孔，或者是设置线状的切口。借助于此，使得冷媒可以直接与线材接触。因而提高冷却效率。作为不将波纹管用于型模时的例子，也可以采用使金属丝形成为网膜状的办法制作同样的型模。也可以做成为遍及表面地安装板状的板，再将线材卷绕到其上边。通过采取这样的构造，冷媒就可以直接与线材接触。此外，由于变得易于弯曲， 故电缆敷设施工变得容易起来。用于运送冷媒的压力损耗由型模的构造决定。在图7所示的例子中，是以每一层的线材的螺距进行卷绕的。在这样的构成的情况下，在线材上会发生朝向内侧的力和朝向外侧的力这2种力，并由所述力的平衡决定作用到线材上的力。也可以采用对要在各线材中流动的电流进行直接控制的方式。可以采取即便是电流流动而磁场强度(磁力)也不会发挥效力的螺距。如图7所示，线材要分别进行电绝缘。借助于这样的构成和电源构造，就可以避免超导特有的偏流现象，可以抑制被称为由于电流的变化而新发生的交流损耗的电阻的发生。其次，参看图9对电缆的常温端部的构造进行说明。为了进行真空隔热，作为具有冷媒的导管和保持真空的导管的2重管构造，并要取出至常温下的部分，被做成为上述那样的构造。超导导线束连接到馈通911上。对于馈通(被称为“密封件”)，为了进行电绝缘，将多个陶瓷件安装到金属制的法兰盘上，将电极配置到该陶瓷件内。真空密封与电绝缘可以同时进行。借助于馈通911，就可以将冷媒流动的导管与真空隔热(部)之间连接起来，其次，将铜导线913连接到将大气与真空分开来的馈通912上，将电缆线914引出到常温大气一侧。由于内侧导管905因热收缩而变短，故在常温下进行组装时就会与图8大不相同(将在后边讲述)。可将热电半导体915安装到馈通912上。可借助于通电发生珀耳帖效应，实现温度差，具有降低热向低温部进行的热侵入的效果。因此也被称为‘珀耳帖电流导线’。并可连接到电源电路上。这种连接或者是在送电一侧或者是在受电一侧。此外，冷媒同样是2重管构造，而不会与常温大气接触。做成为使得或者是送往泵一侧或者是从泵送出。也可以做成为将波纹管插入到2重管构造的连接部内，形成为某种程度的弯曲或吸收收缩的构成。将波纹管插入到2重管构造的连接部内的构成，对于以下的各种实施来说也是适用的。其次，在进行长距离传送的情况下，必须在途中连接电缆。参看图10对该连接构造进行说明。在电缆的连接地点处，必须进行超导电缆的连接作业。为此，就要设置作业孔(作業* 一 > )。然后，在配设有2个超导导线束1002的内侧导管上，分别安装馈通，从而做成为可以从作业孔简单地用铜导线等进行连接的构成。另外，为了吸收因冷却所产生的热收缩，还要在铜导线1013上设置长度为几厘米的数量级的余量。在要配设馈通1的2个内侧导管上，将两端子夹具1016安装成使得距离或位置互相不变化。也可以将超导导线束1002利用于铜导线部1013以减少该部分的损耗。此外，为了向要配置在连接部上的冷却站供给电力，要从馈通1向将大气和真空分开的导管一侧配置馈通2，并从那里取出电力。在图10中，由于超导导线束1002是直流电，故只示出了一方的电位。在该情况下，为了减少热侵入，利用了热电半导体。内侧导管就会因热收缩而变短。该长度有时候会长达数十米。对于在常温进行组装时，将在后边说明。
冷却站必须经常进行超导系统的健全性的确认。要进行超导状态的监视。将传感器等安装到连接部上，(将信号)送往对系统进行监视的站。图11是示出了系统构成的一个例子的图。传感器包括电压分接抽头、电流表、真空计、磁传感器、温度计、压力计、位移仪和应变仪等。来自这些传感器的信号，通过馈通4被取出到大气一侧，并送往测定监视装置 1120。测定监视装置1120具备计测器、计算机，经常观测传感器的输出，并将结果通过光纤或互联网、无线送往未示出的中央控制监视装置。冷却站的设备类的监视信号也同样地被送往未示出的中央控制监视装置。然后，就可以根据这些实时数据来决定冷却站的运行。例如作为温度传感器，可以采用通过光纤的办法在长度方向上连续地测定电缆的各部分的温度。送电根据需要将产生进行分支的必要。图12示出了分支构造的一个例子。分支在冷却站进行(这种做法)具有工程学上的合理性。在本例中，虽然示出的是3条超导导线束的连接，但是，即便是3条以上也同样可以应用。此外，超导导线束的条数也可以不同。 要设计为使得可以从作业孔进行连接等的作业。其次，对内侧导管的热收缩的问题进行说明。如果使用不锈钢类的材料，由于热收缩率约为0. 3%左右，若设长度为IOKm则会产生30m的收缩。因此必须在冷却站吸收这一收缩。图13是示出了用来吸收本实施例的热收缩的构成的一个例子的图。在冷却站处如图10所示地进行2条电缆的连接。要在通过铜导线部将2条电缆连接起来的部分中利用的内侧/外侧导管，规定为要利用直管，使得不会因来自外部的压力或力而产生大的变形。然后，2条电缆通过法兰盘 1进行力学连接并保持真空。内侧导管1305通过法兰盘3被连接到连接部的直管上。此外，通过法兰盘2，将其长度可可因来自外部的力而改变的动态波纹管1310通过直管1306 连接到用于保持真空的真空泵1307上。然后将之最终地连接到电缆的外侧导管上。动态波纹管1310连接到已通过法兰盘4固定到建筑物等上的电缆固定部1320 上，通过法兰盘5最终地连接到电缆的外侧导管上。此外，还要向该部分内插入内侧导管支持构造，并固定成使内侧导管到达中央位置。但是，由于内侧导管的长度会因热收缩而变化，故内侧导管支持构造仅仅固定到电缆固定部的外侧管上。形成真空泵或连接部的直管部可固定到平台上。平台被做成为可沿图的箭头方向自由移动。当在保持为真空后，冷却处于内侧导管的内部的导体部时，就会发生热收缩，连该平台一起沿箭头方向移动。这时，内侧导管就要沿着已安装到配管固定部上的内侧导管支持构造部进行收缩。最终，平台1301移动到图13的下侧所示的位置上，吸收热收缩。如图13中所示， 水平的移动距离是与热收缩对应的距离，还示出了内侧导管的热收缩时的位置。虽然如果电缆的长度是IOKm则将为30m，但是，如果是在两侧吸收热收缩则可以是15m。由于常温动态波纹管部做成为不与内侧导管接触，故其管径可形成得大。此外，同样固定部的管径也形成得大，再有内侧导管支持构造物的强度也被形成得比在别的地方利用时更强。在动态波纹管部的内部，虽然要配设超绝缘，但是，该超绝缘事先被形成得短，做成为在最终的低温下的位置上将内侧导管覆盖起来的长度。为了进行冷却，需要连接到冷媒泵和冷冻机上，但是，如果不将系统载置到可移动的平台上，则结果就变成为通过法兰盘6中间存在着动态波纹管地进行连接。虽然使平台移动的力是热收缩力，但是为了避免给导管加上过大的应力，要安装应变仪等，在温度不断降低的过程中的阶段中，基于这些(应变仪等的)数据根据需要从外部控制平台的位置。此外，为了控制平台的移动，也可以将平台载置到导轨上。由于常温动态波纹管1310处于弯曲状态，故即便是加大管径，也存在着接触内侧导管的可能性。于是，为了避免这种情况，也可以做成为如图14所示，在常温动态波纹管 1310的途中配设法兰盘7，在法兰盘7的内部配设内侧导管支持构造物。如果对法兰盘的位置进行控制，则不仅会避免内侧导管与动态波纹管接触，对应力的缓和也是有效的。内侧导管支持构造物做成为可使内侧导管滑动。在跨过长距离的真空系统中，由于一次就抽成真空会伴随着危险，故为了避免该危险，例如在要将2条电缆连接起来的情况下，就要分离开来分别进行真空试验。在该情况下，要在法兰盘1的位置处分开2条电缆，分别将闭止(关闭)法兰盘安装到法兰盘1上。 这样一来，2条导管就变成为独立的真空系统，就可以进行真空试验。冷却试验也是在将闭止法兰盘安装到法兰盘1上后对2条电缆独立地进行。在独立地进行冷却试验的情况下，也可以做成为将平台一分为二，或者独立地动作或者连动地动作的构成。对于电气试验，在图9所示的常温大气一侧设置可以通过馈通2将电力引出的端子，对2条电缆分别独立地进行电气试验。最后，将2条电缆真空地电连接并安装冷却系统后进行试验。其次，对电源与超导导线束之间的连接构造进行说明。对于该直流超导传送系统， 超导部虽然是直流，但是对于发电或电力利用却设想的是交流。因此，交流(发电)一直流 (送电)一交流(用户)的变换就变得必要。为此，就可以在系统中利用逆变器(可进行从直流向交流的变换及其逆变换)、转换器(仅仅进行从交流向直流的变换)。在逆变器/转换器中，要想做成为高电压·大电流，要将每一者的单元串并联地连接起来，最终接合成一个电极后，再与别的系统互相连手(连接)，但是，在本实施例中，却不采用这样的构成。图15中，1个逆变器1520设置成为与在各自的1条超导导线束1502中流动电流相同的电流容量，逆变器1520彼此进行电绝缘而进行连接。倘采用这样的构成，则可以个别地对在各自的超导导线束中流动的电流进行控制。但是，电压要一致。当然，每一个的超导导线束彼此已经获得了电绝缘。对要在每一超导导线束中流动的电流进行控制是重要的。这是因为由于超导状态由电流密度、磁场和温度决定，当仅仅在本身为存在某一问题的导线束内流动大的电流时超导状态就会被破坏。如果将每一个逆变器独立地连接到超导导线束上，从原理上说就不会发生这样的问题，此外，如果做成为这样的构成，由于可以简单地得知究竟是哪一条超导导线束连接到什么地方的电路上，故既可以在故障时易于应对， 也可以将例如向冷却站供电的电力供给线和主送电线的电路分开。由于逆变器/转换器连接到送电一侧和受电一侧，故在进行送电的情况下，就可以和与其个别连接的系统相对应地输送电力。在该情况下，由于取决于导线束间的绝缘电压究竟可以选取多大而不同，故如果做成为图7所示的那样的构成，则不仅导线束间的绝缘，就连层间绝缘都可以选取得高，所以也可以对利用目的地进行区分。当然，也可以采用使全体一体化的办法向一个地方送大电力。如果限于超导导线束的偏流，则就不一定非要使逆变器/转换器的系统完全地个别地独立。图16示出了该情况下的偏流防止对策。在图16所示的例子中，虽然来自逆变器1620的输出变成为1个，但是，从处于常温端上的馈通2到超导导线束1602为止则成为已经电绝缘的个别电路。这样的话，从常温连接到超导导线束上的馈通2的导线束、热电半导体1616、导线 1613、馈通1的导线束部分的电阻就加入进来。为此，就不会产生大的偏流。由于将提高作业性，故在距离短的超导送电系统或进行一体运行的系统中是有效的。在常温端部中存在着温度差，由于要利用正常传导的铜导线1613，故存在着焦耳 (一发热，会发生热侵入。为了避免该情况，虽然已经连接上具有珀耳帖效应的热电半导体1616，但是，作为除此之外的方法来说，借助于从常温部向低温部流入的热流束， 使得从冷媒发生低温气体，将该气体导往导线部，当在那里在导线表面上进行热交换时，气体就夺走来自常温部的热向外流出。借助于此，就可以减少热侵入。这样的构成，是一般可在超导线圈的电流导线中使用的构造，被称为“气体冷却型电流导线”。图17示出了气体冷却型电流导线的构成。在图17的例子中，在馈通1上设置小孔，从孔向铜导线1716这一侧流出的低温气体1718流向常温一侧，在馈通2上同样地设置小孔，从那里向常温大气一侧流出。为了保证气体的流动，设置有电流导线保护罩1717，与真空隔热部1704分开来。此外，为了良好地进行与气体之间的热交换，或者是给铜导线加上散热片，或者使气体流路变窄，都是气体冷却型电流导线所采用的一般方法。作为气体的一个通道，在构成馈通1的电极极棒的内部设置细孔，再在铜导线、热电半导体、然后在处于真空与大气之间的馈通2上也设置同样的孔，气体从该孔通过。图18 示出了该构成。在做成为图18的构成的情况下，图17所示的电流导线保护罩1717就不再需要。 这是因为铜导线等保持真空的缘故。在图18中虽然未画出来，但是，通过安装阀等从别的部分取出冷媒并向那里导入来自导线的热以产生低温气体的方法也是一般的。用另外的途径向冷媒中放入加热器并对其通电以控制气体发生而减少热侵入的方法也是一般的方法。 特别是在像泥氮(7，7〉-窒素)那样地使用利用冷媒冰(冷媒ice)的潜热之类的冷媒时，归因于热侵入而不会发生低温气体。在这样的情况下，用另外的途径导入冷媒并在那里设置加热器以产生气体的系统是有效的。如果在低温下利用半导体元件，则在半导体中的损耗就变得极低。特别是在 MOSFET等中，与在常温下的利用相比，在液氮温度下损耗将降低到10%。为此，在图15、图 16所示的例子中，虽然将逆变器部分设置在常温部，但是，也可以将其配置在低温部。而且， 当冷冻机的效率达到大于等于10%时，可以整体地提高效率。再有，还具有可以使装置小型化的优点。由于设置到逆变器的下游一侧的变压器等也可以变成为低温，故超导变压器的利用也将成为可能。采用使设备全体都保持为低温的办法，全体的效率的提高就变成为可能。此外，在图17、图18所示的例子中，冷却气体最终到达大气一侧，但是却可以将之利用于逆变器等的冷却。由于这样的设备在大楼(建筑)等中大多设置在地下室内，故人们认为这样的低温气体的利用范围多为装置的冷却等。但是，在不能使气体流向大气一侧的情况下，如图9所示，只要采用从电缆的一方取出冷媒而流入到另外一方的构造即可。若使用该构造，在要设置在大楼等的地下室内的情况下，就变成为也可以在那里不设置冷媒泵等。此外，在以直流进行利用之类的情况下，则要直接将电缆连接到用图9所示的构成取出到常温的馈通2的电极上，也可以连接到设备上。从而可以实现大幅度地简化。由于计算机等利用直流，故可以实现与之相一致地送电的系统。根据本发明第一方面的一种超导送电电缆，其特征在于，至少具备将超导导体部收容于内侧的第1导管，和配置在所述第1导管的外侧的第2导管，其中，上述第1导管与上述第2导管被真空隔热，在上述第1导管与上述第2导管之间具备沿径向支持上述第1导管和上述第2导管的支持装置。根据本发明第二方面的一种超导送电电缆，其特征在于，至少具备将超导导体部收容于内侧的第1导管，和配置在所述第1导管的外侧的第2导管，其中，在上述第1导管与上述第2导管之间具有真空隔热部，此外，在上述第1导管与上述第2导管之间还具备与上述第1导管的外壁接触的第1导管支持环，嵌合到上述第2导管的内壁一侧的第2导管支持环，和配设在上述第1导管支持环与上述第2导管支持环之间的支持构件。根据第一方面或第二方面所述的超导送电电缆，其特征在于在上述第1导管，设置有冷媒流路、上述超导导体和电绝缘层。根据第二方面所述的超导送电电缆，其特征在于上述第1导管支持环在上述第1 导管的外壁以与上述第1导管相对地自由移动的方式接触。根据第二方面所述的超导送电电缆，其特征在于上述第1导管支持环在上述第1 导管的外壁以与上述第1导管自由地滑动的方式接触。根据第二方面所述的超导送电电缆，其特征在于上述支持构件具备构成为一端连接到上述第1导管支持环上而另一端连接到上述第2导管支持环上的支持棒。根据本发明的另一方案，在第二发明所述的超导送电电缆中，其特征在于，上述支持构件具备一端连接到上述第1导管支持环上的第1支持棒，一端连接到上述第2导管支持环上的第2支持棒，和将上述第1、第2支持棒的另一端彼此连接起来的连接构件。根据上述本发明的另一方案所述的超导送电电缆，其特征在于上述连接构件以自由调节的方式固定上述第1、第2支持棒的另一端彼此的位置， 以对上述第1、第2支持棒的长度方向的位置进行调节。根据第一方面或第二方面所述的超导送电电缆，其特征在于上述第1导管具有波纹管。根据第二方面所述的超导送电电缆，其特征在于在上述真空隔热部上具备由被覆着铝的多个薄片构成的绝缘体构件。
根据第一方面或第二方面所述的超导送电电缆，其特征在于上述超导导体部由带状线材构成，卷绕上述带状线材的导管开设有网眼或孔。根据第一方面或第二方面所述的超导送电电缆，其特征在于上述超导导体部具有将带状线材卷绕到型模上的带状线材部，在由多层的带状线材部构成的层之间设置有层间绝缘层。根据第一方面或第二方面所述的超导送电电缆，其特征在于
在该超导送电电缆的常温端部，构成上述超导导体部的超导导线束被连接到与真空密封件进行电绝缘的第1馈通上，通过导线从上述第1馈通连接到真空与大气侧之间的第2馈通上，在上述第2馈通上连接有热电变换元件以减少热侵入，从上述第2馈通用电缆连接到外部的电源上。根据本发明的又一方案，在第一方面或第二方面所述的超导送电电缆中，其特征在于所述电缆(称为“第1电缆”)具有与第2电缆的连接部，在该连接部中，构成第1电缆的上述超导导体部的超导导线束被连接到与真空密封件进行电绝缘的第1馈通上；通过导线部从上述第1馈通连接到连接目的地的电缆的第2馈通上；在上述第2电缆的第2馈通上连接有构成上述第2电缆的上述超导导体部的超导导线束，在上述导线部上连接有与热电变换元件连接以减少向低温部的热侵入的第3馈
ο根据上述本发明的又一方案所述的超导送电电缆，其特征在于用固定装置将上述超导送电电缆彼此固定起来。一种超导送电电缆系统，是具有至少一条根据第一方面或第二方面所述的超导送电电缆的超导送电电缆系统，其特征在于该系统在两个上述超导送电电缆(称为“第1、第2电缆”)之间具有分支连接部， 在该分支连接部中，构成第1电缆的上述超导导体部的超导导线束被连接到与真空密封件进行电绝缘的第1馈通上，通过导线部从上述第1馈通连接到分支连接目的地的第3电缆的第3馈通上，在上述第3电缆的第3馈通上连接有构成上述第3电缆的上述超导导体部的超导导线束。一种超导送电电缆系统，具备上述本发明的又一方案的超导送电电缆，在上述导线部具备包括真空计的传感器，具备监视用传感器进行的测定结果的监视装置。根据本发明的再一方案，在第一方面或第二方面所述的超导送电电缆系统中，其特征在于该系统还具有所述超导送电电缆(称为“第1电缆”)与另外的第2电缆的连接部，该连接部与所述第1电缆通过具有内、外波纹管的波纹管电缆连接；
所述连接部具有收容第1导管的第2导管，该第1导管与所述第1电缆通过内波纹管连接；所述第2导管通过长度可变、真空排气的所述外波纹管连接到电缆固定部上；所述内波纹管与所述电缆固定部内的第1导管连接而构成与所述第1电缆的连接部。根据上述本发明的再一方案所述的超导送电电缆，其特征在于在上述电缆固定部，具备用于支持上述电缆固定部内的第1导管的支持构件。根据上述本发明的再一方案所述的超导送电电缆系统，其特征在于收容上述超导送电电缆连接部和上述管的平台被做成为能够移动。根据上述本发明的再一方案所述的超导送电电缆系统，其特征在于在上述外波纹管的两端之间具备法兰盘，在上述法兰盘中具备用于支持上述动态波纹管内的第1导管的支持构件。一种超导送电电缆系统，具有根据第一方面或第二方面所述的超导送电电缆，其特征在于该电缆包括常温端部，在该常温端部中，构成上述超导导体部的超导导线束被连接到与真空密封件进行电绝缘的第1馈通上，通过导线部从上述第1馈通连接到真空与大气侧之间的第2馈通上，一个上述超导导线束通过上述第2馈通连接到对应的一个逆变器上。根据本发明第三方面的一种超导送电电缆系统，具有根据第一方面或第二方面所述的超导送电电缆，其特征在于该电缆包括常温端部，在该常温端部中，构成上述超导导体部的超导导线束被连接到与真空密封件进行电绝缘的第1馈通上；通过导线部从上述第1馈通连接到真空与大气侧之间的第2馈通上；将从上述第2馈通输出的多条电缆共同地连接，连接到多个逆变器的被共同连接的输出上。根据本发明第三方面所述的超导送电电缆系统，其特征在于具备连接到上述导线部上以减少热侵入的热电变换元件。一种超导送电电缆系统，具有根据第一方面或第二方面所述的超导送电电缆，其特征在于该电缆包括常温端部，在该常温端部中，构成上述超导导体部的超导导线束被连接到与真空密封件进行电绝缘的第1馈通上，通过导线部从上述第1馈通连接到真空与大气侧之间的第2馈通上，上述超导导线束通过上述第2馈通电缆被连接到常温一侧上，上述导线部由用来自冷媒的低温气体进行冷却的气体冷却型电流导线构成。根据本发明第三方面所述的超导送电电缆系统，其特征在于具备收容上述导线部而将上述第1馈通和上述第2馈通间覆盖起来的保护罩，用来冷却超导导线束的来自冷媒的低温气体流在上述保护罩内流动。根据本发明第四方面的一种超导送电电缆系统，具有根据第一方面或第二方面所述的超导送电电缆，其特征在于该电缆包括常温端部，在该常温端部中，构成上述超导导体部的超导导线束被连接到与真空密封件进行电绝缘的第1馈通上；通过导线从上述第1馈通连接到真空与大气侧之间的第2馈通上；上述超导导线束通过上述第2馈通将电缆连接到常温一侧；构成上述第1馈通的电极棒被做成为中空圆筒状，低温气体在其中流动；连接到上述电极棒上的导线被做成为中空圆筒状，低温气体在其中流动。根据第一方面或第二方面所述的超导送电电缆，其特征在于上述第1和第2导管中的至少1个或2个管由强磁性材料构成。根据第一方面或第二方面所述的超导送电电缆，其特征在于在上述第1和第2导管的隔热2重管的外侧具备强磁性材料。此外，根据在此所述的超导送电电缆，其特征在于上述强磁性材料包括方向性硅钢板。
权利要求
1.一种超导送电电缆的连接部，是第1超导送电电缆即第1电缆与第2超导送电电缆即第2电缆的连接部，其特征在于，所述第1电缆、第2电缆分别至少具备 将超导导体部收容于内侧的第1导管，和配置在所述第1导管的外侧的第2导管， 所述第1导管与所述第2导管之间被真空隔热，在所述第1导管与所述第2导管之间具备沿径向支持所述第1导管和所述第2导管的支持装置，所述连接部与所述第1电缆通过具有内波纹管和外波纹管的波纹管电缆连接， 所述连接部具有收容第1导管部的第2导管部，该连接部的第1导管部与所述第1电缆通过内波纹管连接；该连接部的第2导管部通过长度可变、真空排气的所述外波纹管连接到电缆固定部上；所述内波纹管与位于所述电缆固定部内的所述第1导管连接而构成与所述第1电缆的连接部。
2.根据权利要求1所述的超导送电电缆的连接部，其特征在于在所述电缆固定部，具备用于支持位于所述电缆固定部内的所述第1导管的支持构件。
3.根据权利要求1所述的超导送电电缆的连接部，其特征在于收容所述超导送电电缆连接部和所述连接部的第1导管部和所述连接部的第2导管部的平台被做成为能够移动。
4.根据权利要求1所述的超导送电电缆的连接部，其特征在于在连接于所述第1电缆或第2电缆的所述外波纹管的两端之间具备法兰盘， 在所述法兰盘中具备用于支持所述外波纹管内的内波纹管的支持构件。
全文摘要
提供使敷设作业容易化、降低热侵入、提高效率的电缆的连接部，是第1超导送电电缆即第1电缆与第2超导送电电缆即第2电缆的连接部，第1电缆、第2电缆分别至少具备将超导导体部收容于内侧的第1导管和配置在第1导管的外侧的第2导管，第1、2导管之间真空隔热，在第1导管与第2导管之间具备沿径向支持第1导管和第2导管的支持装置，连接部与第1电缆通过具有内、外波纹管的波纹管电缆连接，连接部具有收容第1导管部的第2导管部，该连接部的第1导管部与第1电缆通过内波纹管连接；该连接部的第2导管部通过长度可变、真空排气的外波纹管连接到电缆固定部上；内波纹管与位于电缆固定部内的第1导管连接而构成与第1电缆的连接部。
文档编号H01R4/68GK102157247SQ20111004999
公开日2011年8月17日 申请日期2005年6月10日 优先权日2004年7月20日
发明者山口作太郎 申请人:Y.Y.L株式会社