[发明专利]一种超导电缆的绝缘结构

说明书

本发明涉及超导电缆技术领域，提供了一种超导电缆的绝缘结构，包括由内到外依次布置的骨架、超导层以及绝缘层；所述超导层和绝缘层之间设置有半导体屏蔽层；所述骨架中沿轴心方向设置有第一流道，所述绝缘层和半导体屏蔽层之间形成第二流道，所述第一流道和第二流道分别为冷却介质的流通通道；其中，所述半导体屏蔽层的外表面沿轴向间隔布置有多道陶瓷颗粒层，相邻的两道陶瓷颗粒层之间形成微形引导通道。本发明的超导电缆的绝缘结构，可以增加半导体屏蔽层的介电常数，预防击穿效应且提高换热效率。

技术领域

本发明涉及超导电缆技术领域，特别是涉及一种超导电缆的绝缘结构。

背景技术

超导材料，是指具有在一定的低温条件下呈现出电阻等于零以及排斥磁力线性质的材料，这个低温条件根据不同的材质而变化，我们称之为临界温度。超导电缆是利用超导材料在其临界温度下成为超导态、电阻消失、损耗极微、电流密度高、能承载大电流的特点而设计制造的。其传输容量远远超过充油电缆，亦大于低温电缆，可达10000MVA以上，是正在大力研究发展中的一种新型电缆。由于超导体的临界温度一般在20K以下，故超导电缆一般在4.2K的液氦中运行。

目前我国对电力的需求越来越大，这就需要增大电力系统的传输容量和传输距离。传统电缆由铜或铝制成，在传输过程中的线损约占15％。中国每年电力传输过程中的线损就超过数百亿千瓦时。与传统电缆相比，高温超导电缆具有容量大、损耗低、体积小、重量轻、以及系统可靠性高、节约资源、环境友好等优势。随着超导技术的发展，高温超导电缆与高温超导限流器被认为是最有可能首先在电力系统中商业应用的超导设备。世界上高温超导电缆的发展分成示范、样品和工业应用三个重要阶段，目前高温超导电缆已进入工业应用的初期发展阶段，对高温超导电缆长度的要求在不断增加、对耐压的要求在不断提高、对电流流通的要求在不断增大。

随着高温超导材料及其相应技术的发展，制作高温超导电缆已具备了必要的基础。由于工作温区的相对提高，使得利用高温超导材料制作的电缆其输电成本将低于传统电缆的输电成本，用于直流输电其优越性尤为突出。高温超导电缆的诸多优越性决定了它在不久的将来将有广泛应用。

现有技术诸多的超导电缆的设计中，绝缘层包裹在超导层外侧，绝缘层与超导层之间往往存在间隙，间隙容易导致击穿效应，不利于电缆的正常运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种超导电缆的绝缘结构，可以增加半导体屏蔽层的介电常数，预防击穿效应且提高换热效率。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种超导电缆的绝缘结构，包括由内到外依次布置的骨架、超导层以及绝缘层；所述超导层和绝缘层之间设置有半导体屏蔽层；所述骨架中沿轴心方向设置有第一流道，所述绝缘层和半导体屏蔽层之间形成第二流道，所述第一流道和第二流道分别为冷却介质的流通通道；其中，所述半导体屏蔽层的外表面沿轴向间隔布置有多道陶瓷颗粒层，相邻的两道陶瓷颗粒层之间形成微形引导通道。

优选地，所述陶瓷颗粒层呈波浪形或者直线形均匀布置。

优选地，所述陶瓷颗粒层由多个陶瓷颗粒组成，所述陶瓷颗粒的粒径范围为10～120μm。

优选地，所述陶瓷颗粒采用二氧化硅、三氧化二铝或碳化硅制成。

优选地，所述陶瓷颗粒一端嵌入到所述半导体屏蔽层的外表面且另一端与所述冷却介质接触。

优选地，所述超导层包括第一超导带材以及第二超导带材，所述第一超导带材、第二超导带材分别朝相反的方向绕所述骨架以螺旋方式缠绕。

优选地，所述骨架为柔性的波纹管结构。

优选地，所述绝缘层采用绝缘薄膜。

优选地，所述绝缘薄膜为聚酰亚胺薄膜、聚丙烯复合纤维膜或聚酯薄膜。

优选地，所述半导体屏蔽层采用半导电纤维材料。