超导线缆及电力运输系统

技术领域

本申请涉及电力运输技术领域，特别是涉及一种超导线缆及电力运输系统。

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的性质的材料，比如汞具有超导特性。超导材料通过不断发展与突破，使得第二代高温超导体通过薄膜外延生长技术成功实现扁平状超导导体的量产。然而，第二代高温超导体并没有得到大规模的运用，其主要原因之一是其扁平形的材料结构导致其在实际使用时容易损坏，应用难度较高。

发明内容

基于此，有必要针对超导体因为自身扁平形的材料结构导致其在实际使用时容易损坏，因此应用难度较高的问题，提供一种超导线缆及电力运输系统。

根据本申请的第一方面，提出了一种超导线缆，包括：

骨架，沿第一方向延伸且呈筒状设置，所述骨架的内部设有沿所述第一方向延伸的安装腔；

超导带材，包括安装于所述安装腔内的多个超导单元；多个所述超导单元沿所述第一方向延伸且沿第二方向依次堆叠设于所述安装腔内；以及

外壳，套设于所述骨架的外部；

其中，所述第一方向与所述第二方向相互垂直。

在其中一个实施例中，所述骨架包括沿所述第二方向相对设置第一骨架与第二骨架，所述第一骨架与所述第二骨架围合形成所述安装腔。

在其中一个实施例中，所述第一骨架与第二骨架均包括：

主体部；以及

两个连接部，沿所述第二方向延伸设于所述主体部，且两个所述连接部沿第三方向间隔设置；

四个所述连接部中位于同一侧的两个所述连接部相互连接，以在四个所述连接部及两个所述主体部之间围合形成安装腔；

所述第一方向、所述第二方向及所述第三方向两两垂直设置。

在其中一个实施例中，所述外壳与四个所述连接部分别间隔设置，以在所述外壳与所述骨架之间形成两个第一冷却腔，两个所述第一冷却腔用于输送冷却剂。

在其中一个实施例中，所述外壳包括由内至外依次叠设的绝缘层、屏蔽层及保护层。

在其中一个实施例中，所述骨架内还设有沿所述第一方向与所述安装腔并行设置的第二冷却腔，所述第二冷却腔用于输送冷却剂。

在其中一个实施例中，所述骨架内设有两个所述第二冷却腔，两个所述第二冷却腔沿所述第二方向相对设于所述超导带材的两侧。

在其中一个实施例中，两个所述第二冷却腔与所述安装腔分别连通。

在其中一个实施例中，多个所述超导单元中包括位于沿所述第二方向最外侧的两个外侧超导单元；

所述超导带材还包括与所述超导单元对应设置的两个超导防护部，两个所述超导防护部一一对应地贴合安装于两个所述外侧超导单元上，以将多个所述超导单元限位于两个所述超导防护部之间。

根据本申请的第二方面，还提出了一种电力运输系统，所述电力运输系统包括如上所述的超导线缆，所述超导线缆包括：

骨架，沿第一方向延伸且呈筒状设置，所述骨架的内部设有沿所述第一方向延伸的安装腔；

超导带材，包括安装于所述安装腔内的多个超导单元；多个所述超导单元沿所述第一方向延伸且沿第二方向依次堆叠设于所述安装腔内；以及

外壳，套设于所述骨架的外部；

其中，所述第一方向与所述第二方向相互垂直。

在本申请的技术方案中，超导线缆通过骨架设置安装腔，而超导带材安装于安装腔内，从而受到骨架的保护。具体地，超导带材实际是由多个超导单元组成，而超导单元沿第二方向依次堆叠设于安装腔内，并将安装腔完全填充，从而使得整个超导带材固定安装于安装腔内。在本申请中，外壳将超导带材与外界隔开，从而避免超导带材受到外界影响，保证超导带材的正常使用，而骨架则使得超导带材受到外力也难以发生形变，从而防止超导带材损坏。也就是说，骨架与外壳相互配合能够使得超导带材的使用难度降低，从而拓宽了超导带材的应用。

附图说明

图1为本申请提出的超导线缆的一实施例的结构示意图；

图2为图1中超导线缆的剖视示意图；

图3为图1中第一骨架的结构示意图。

附图标号说明：

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

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的性质的材料，比如汞具有超导特性。超导材料通过不断发展与突破，使得第二代高温超导体通过薄膜外延生长技术成功实现扁平状超导导体的量产。但是第二代高温超导体并没有得到大规模的运用，其主要原因之一是其扁平形的材料结构导致其在实际使用时容易损坏，应用难度较高。

本申请的发明人通过研究发现，第二代超导体一般呈扁平形设计，并且超导体一般自身较脆，这导致超导体在发生形变时容易损坏。因此超导体在实际使用时，需要防止超导体发生形变，避免超导体损坏。

鉴于此，本申请提出一种电力运输系统，电力运输系统中包括使用超导带材的超导线缆，而只要是包括本申请提出的超导线缆的电力运输系统都属于本申请所说的电力运输系统。图1至图3为本申请提出的超导线缆的一实施例的结构示意图。

请参阅图1至图2，本申请提供一种超导线缆100，超导线缆100包括骨架1、超导带材2及外壳3。骨架1沿第一方向X延伸且呈筒状设置，所述骨架1的内部设有沿所述第一方向X延伸的安装腔13。超导带材2包括安装于所述安装腔13内的多个超导单元21，多个所述超导单元21沿所述第一方向X延伸且沿第二方向Y依次堆叠设于所述安装腔13内。外壳3套设于所述骨架1的外部。所述第一方向X与所述第二方向Y相互垂直。

在本申请中，第一方向X与第二方向Y为两个相对方向，其中第一方向X可以设为骨架1的轴线方向，而第二方向Y可以设为骨架1的径向。

在本申请的技术方案中，超导线缆100通过骨架1设置安装腔13，而超导带材2安装于安装腔13内，从而受到骨架1的保护。具体地，超导带材2实际是由多个超导单元21组成，而超导单元21沿第二方向Y依次堆叠设于安装腔13内，并将安装腔13完全填充，从而使得整个超导带材2固定安装于安装腔13内。在本申请中，外壳3将超导带材2与外界隔开，从而避免超导带材2受到外界影响，保证超导带材2的正常使用，而骨架1则使得超导带材2受到外力也难以发生形变，从而防止超导带材2损坏。

在一些实施例中，骨架1包括沿第二方向Y相对设置第一骨架11与第二骨架12，第一骨架11与第二骨架12围合形成安装腔13。在实际应用时，第一骨架11与第二骨架12上可以分别设置槽型结构，当第一骨架11与第二骨架12连接时，两个槽型结构组合构成安装腔13。超导线缆100在安装时，可先将超导带材2安装至第一骨架11与第二骨架12其中之一上的槽型结构，之后再将第一骨架11与第二骨架12连接，从而将超导带材2安装至安装腔13内。将骨架1分为第一骨架11与第二骨架12能够使得制造工艺更加简单，并且超导线缆100的组装也更加简单。

请参阅图1至图3，在一些实施例中，第一骨架11与第二骨架12均包括主体部14及两个连接部15。两个连接部15沿第二方向Y延伸设于主体部14，且两个连接部15沿第三方向Z间隔设置。四个连接部15中位于同一侧的两个连接部15相互连接，以在四个连接部15及两个主体部14之间围合形成安装腔13。第一方向X、第二方向Y及第三方向Z两两垂直设置。

在本申请中，第三方向Z为一相对方向，第三方向Z可以设为骨架1的另一径向，且第一方向X、第二方向Y及第三方向Z两两垂直设置。

实际上，第一骨架11或第二骨架12中的两个连接部15在对应的主体部14上形成了一个槽型结构，而第一骨架11与第二骨架12的连接实际是第一骨架11上的两个连接与第二骨架12上的两个连接部15一一对应连接，从而使得两个槽型结构与两个主体部14共同围合形成安装腔13。

具体地，两个安装部之间可以通过焊锡焊接。而依次堆叠的多个超导单元21可以通过焊锡浇筑固定，从而形成一个相对稳定的整体，最后再将整体一同安装至安装腔13内，如此能够使得超导带材2的安装更加方便，也能减少超导单元21在安装时的损坏。

在一些实施例中，外壳3与四个连接部15分别间隔设置，以在外壳3与骨架1之间形成两个第一冷却腔4，两个第一冷却腔4用于输送冷却剂。

四个连接部15与两个主体部14共同围合形成了安装腔13，而在实际应用时，外壳3可以与每一连接部15间隔设置，从而使得外壳3与骨架1之间形成两条与安装腔13并行的腔室，即第一冷却腔4。两个第一冷却腔4内都运输有冷却剂，而冷却剂用于吸收超导带材2在使用时产生的热量，防止超导带材2温度过高，使得超导带材2保持在超导状态。要说明的是，第一骨架11或第二骨架12中的两个连接部15都是沿第三方向Z间隔设置的，因此两个第一冷却腔4沿第三方向Z相对设于安装腔13的两侧，从而充分地吸收超导带材2不同部位的热量。

请参阅图1至图2，在一些实施例中，外壳3包括由内至外依次叠设的绝缘层31、屏蔽层32及保护层33。在具体应用时，超导线缆100会运输高压电，因此一定需要做好绝缘防护，避免出现安全事故。因此在一些本实施例中，外壳3的最内层设有绝缘层31。

此外在具体应用时，超导电缆因为自身传输高压电的原因会生成强磁场，这可能影响电力的正常运输与其他电子器件的正常工作。因此在一些实施例中，外壳3还包括叠设于绝缘层31外侧的屏蔽层32，从而屏蔽超导电缆产生的磁场。最后，外壳3的最外层还叠设有保护层33，防止屏蔽层32与绝缘层31出现损坏。

在一些实施例中，骨架1内还设有沿第一方向X与安装腔13并行设置的第二冷却腔16，第二冷却腔16用于输送冷却剂。第二冷却腔16室通过冷却剂吸收超导带材2在使用时产生的热量，防止超导带材2的温度过高，使得超导带材2保持在超导状态。

在一些实施例中，骨架1内设有两个第二冷却腔16，两个第二冷却腔16沿第二方向Y相对设于超导带材2的两侧。两个第二冷却腔16能够吸收超导带材2不同部位的热量，从而避免超导带材2的局部过热，使得超导带材2保持在超导状态，稳定运输电力。

要说明的是，在本申请的一些实施例中，骨架1与外壳3之间还设有两个第一冷却腔4，两个第一冷却腔4相对设于安装腔13在第三方向Z上的两侧，而两个第二冷却腔16沿第二方向Y相对设于超导带材2的两侧。也就是说，安装腔13的周侧设有四个冷却腔室，并且每一冷却腔室内都运输有冷却剂，从而使得散热效果更好。

在一些实施例中，两个第二冷却腔16与安装腔13分别连通。也就是说，第二冷却腔16室内的冷却剂能够直接与超导带材2接触，从而更加轻易地吸收超导带材2产生的热量，使得超导带材2保持在超导状态。

在一些实施例中，多个超导单元21中包括位于沿第二方向Y最外侧的两个外侧超导单元21。超导带材2还包括与超导单元21对应设置的两个超导防护部22，两个超导防护部22一一对应地贴合安装于两个外侧超导单元21上，以将多个超导单元21限位于两个超导防护部22之间。

在具体应用时，多个超导单元21需要依次堆叠在安装腔13内，安装的难度较高，因此一般会将多个超导单元21通过焊锡浇筑固定，从而形成一个相对稳定的整体，再将整体安装在安装腔13内。但是超导单元21实际非常脆弱，因此在安装过程中还是容易出现损坏。因此在一些实施例中，超导带材2还包括至少两个超导防护部22，两个超导防护部22贴合安装于最外侧的超导单元21上，将多个超导单元21与外界隔开，防止超导单元21被损坏。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。