超导电缆系统

技术领域

本发明涉及一种利用至少一种液晶聚合物低温恒温器的超导电缆系统。

背景技术

高温超导(HTS)电力电缆设计的当前技术水平包括使用金属合金低温恒温器(通常是波纹管)来承载HTS电力电缆并且传输加压低温流体以冷却所述HTS材料，该低温恒温器采用相邻工业用途(诸如，液氮(LNG)传递解决方案)。

金属合金的热效率不高，也不是电绝缘体。这给低温恒温器系统和HTS电力电缆的设计和可靠性带来了挑战。HTS电力电缆系统的常规横截面包括同心布置在外波纹管内的内波纹管。金属合金低温恒温器被设计成机械抵抗外部机械载荷，并支撑内波纹管内的HTS电力电缆和低温流体。波纹廓线管解决了金属合金的性能缺陷，包括导致金属合金纵向和径向尺寸收缩的热膨胀系数(CTE)。内波纹管中的这些波纹导致低温流体流动中的显著压力损失，从而导致在需要对低温流体重新加压之前HTS电力电缆系统的纵向长度较短。

由于金属合金的特性，HTS电力电缆必须包括独立的介电绝缘层，通常由聚丙烯层压纸(PPLP)和液氮(LN2)或等效材料制成，其中层厚度与PPLP和LN2介电强度以及HTS电力电缆电压成正比。替代地，可使用诸如交联聚乙烯(XLPE)等常规绝缘层将电介质添加到波纹低温恒温器的外部。HTS电力电缆需要具有独立的介电绝缘层导致HTS电力电缆具有较大的外径，因此推断在许多实施方案中内波纹管必须具有较大的直径来承载HTS电力电缆和足够的低温流体以达到冷却HTS材料的目标质量流量。

总之，最先进的HTS电力电缆系统的主要设计问题和低效率包括：

●电缆系统内的有限或单一功能层，例如导体上的单独介电绝缘层，以及封闭真空和低温流体的金属低温恒温器；

●波纹金属低温恒温器会导致热进入、液态低温流体中的额外湍流生成，并且因此额外的热生成、较短距离内累积的更高压力损失，因此需要在HTS电力电缆系统上设置更多的加压点，以及低温流体中的高摩擦因数热生成；

●需要更大直径的低温恒温器来承载多层HTS导体，从而导致更大的辐射热进入；

●随着温度的变化，热收缩和膨胀率的速率高；

●复杂的可制造性和相关联成本；

●非波纹钢低温恒温器存在可靠性以及相关联的移动和安装复杂性的问题。

目前没有运行中的长距离HTS电力电缆。最长的是目前正在开发的一个长12km的项目，该项目将使用常规的HTS电力电缆配置，所述配置使用波纹钢低温恒温器描述。对于短的HTS电力电缆线路，可使用挤出铝管或不锈钢内低温恒温器滑膛管，或内衬波纹低温恒温器。滑膛不锈钢低温恒温器是地面粒子加速器或液化天然气输送管道最常见的技术。这些通常安装有滚动或膨胀装置以适应热收缩。

替代地，以其独特的低CTE著称的殷钢(FeNi 36)是一种镍铁合金，其将允许实现滑膛解决方案，而无需适应冷却后的热膨胀。如不锈钢和铝等典型金属合金具有较大的热膨胀系数/收缩值，从而导致需要多个基于波纹管的膨胀接头来抵消当金属管在填充有低温流体时的纵向收缩。这些接头在系统中引入故障点和热泄漏路径，因此破坏可靠性。

常规采用的金属合金和碳纤维复合材料是电导体和热导体。因此，需要绝缘层，这增加了低温恒温器的总体尺寸。热水力性能和成本受到负面影响。

所有滑膛金属低温恒温器都无法连续制造，并且需要被焊接成大约12米的直段。它们不能卷成卷进行运输。这增加了此类系统的制造、运输和部署成本。碳纤维热固性低温恒温器由于其高刚度而无法卷绕。

波纹金属低温恒温器会与液态低温流体生成额外的湍流和摩擦，因此在较短的距离内生成额外的热和积累更高的压力损失，因此需要在HTS电力电缆系统上设置更多的加压点。利用波纹IC的长距离SCS在技术上是不可行的。

众所周知，碳纤维热固性复合材料在经历低温环境时会在材料内产生裂纹。这些裂纹代表低温液体渗透到真空室中，这可能会扰乱SCS运行。

因此，目前现有技术对于长距离SCS部署(即，100km长度)在经济和技术上都是不可行的。

因此，本发明的一个目标是通过提供一种改进的超导电缆系统来克服现有技术的上面提及的缺点，该超导电缆系统能够长距离运行而不会显著性能劣化。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种超导电缆系统，所述超导电缆系统包括：至少一个内低温恒温器；至少一个内低温恒温器的内腔内的低温流体源；以及至少一个超导体，所述至少一个超导体沿至少一个内低温恒温器纵向延伸并与低温流体热连通；其中所述至少一个内低温恒温器包括液晶聚合物。

优选地，液晶聚合物包含热致液晶聚合物。

优选地，液晶聚合物包括芳族酯，该芳族酯包括芳族二羧酸重复单元和/或芳族羟基羧酸重复单元和/或衍生自芳族二醇、芳族酰胺和/或非芳族单体的重复单元。

优选地，液晶聚合物包括至少一种填料。

优选地，所述至少一种填料选自钨酸锆、短切玻璃纤维、短切PTFE纤维、短切碳纤维、短切液晶聚合物纤维、碳纳米纤维、芳族聚酰胺纳米纤维、纳米管、氮化硼和石墨烯纳米颗粒。

优选地，一种或多种填料包括所述液晶聚合物的所述体积的0.1％至40％。

优选地，液晶聚合物具有小于10e

优选地，液晶聚合物具有小于1×10

优选地，液晶聚合物具有在0kV/mm与40kV/mm之间的介电强度。

优选地，液晶聚合物具有在1％与20％之间的断裂故障应变。

优选地，液晶聚合物具有在4开尔文度与90开尔文度之间的最低使用温度。

优选地，液晶聚合物具有小于0.5W/mk的热导率。

优选地，液晶聚合物具有大于25MPa的屈服强度。

优选地，液晶聚合物具有在1GPa与100GPa之间的刚度。

优选地，至少一个超导体被保留在至少一个内低温恒温器的内腔内。

优选地，电缆系统包括第一内低温恒温器和围绕第一内低温恒温器的第二内低温恒温器。

优选地，第二内低温恒温器包括液晶聚合物。

优选地，第一内低温恒温器和/或第二内低温恒温器包括滑膛。

优选地，电缆系统包括包围至少一个内低温恒温器的外低温恒温器。

优选地，电缆系统包括定位在外低温恒温器与至少一个内低温恒温器之间的扶正器。

优选地，电缆系统包括一个或多个热绝缘层和/或电绝缘层。

优选地，所述层中的一个或多个包括热绝缘层，该热绝缘层包括气凝胶、纳米多孔绝缘层、固体绝缘层、层状复合材料绝缘层、多层绝缘层、绝热毯和真空中的一者或多者。

优选地，超导体包括多相超导体。

优选地，超导体包括多个分立的超导元件。

优选地，超导元件同轴布置并且与至少相邻的超导元件电绝缘。

优选地，超导元件布置成与至少一个内低温恒温器同轴的圆形阵列。

优选地，低温流体包括液氢、液氮、液氦和/或任何其他合适的冷冻剂。

根据本发明的第二方面，提供了一种冷冻剂导管，所述冷冻剂导管包括：至少一个内低温恒温器；至少一个内低温恒温器的内腔内的低温流体源；其中所述至少一个内低温恒温器包括液晶聚合物。

优选地，液晶聚合物包含热致液晶聚合物。

优选地，液晶聚合物包括芳族酯，该芳族酯包括芳族二羧酸重复单元和/或芳族羟基羧酸重复单元和/或衍生自芳族二醇、芳族酰胺和/或非芳族单体的重复单元。

优选地，液晶聚合物具有小于10e

优选地，液晶聚合物具有小于1×10

优选地，液晶聚合物具有在0kV/mm与40kV/mm之间的介电强度。

优选地，液晶聚合物具有在1％与20％之间的断裂故障应变。

优选地，液晶聚合物具有在4开尔文度与90开尔文度之间的最低使用温度。

优选地，液晶聚合物具有小于0.5W/mk的热导率。

优选地，液晶聚合物具有大于25MPa的屈服强度。

优选地，液晶聚合物具有在1GPa与100GPa之间的刚度。

优选地，冷冻剂导管包括第一内低温恒温器和围绕第一内低温恒温器的第二内低温恒温器。

优选地，第二内低温恒温器包括液晶聚合物。

优选地，第一内低温恒温器和/或第二内低温恒温器包括滑膛。

附图说明

现在将参考附图描述本发明，在附图中：

图1示出了根据本发明的第一实施方案的超导电缆系统的透视图；

图2示出了根据本发明的第二实施方案的超导电缆系统的透视图；

图3示出了根据本发明的第三实施方案的超导电缆系统的透视图；

图4示出了根据本发明的第四实施方案的超导电缆系统的透视图；

图5示出了根据本发明的第五实施方案的超导电缆系统的透视图；

图6示出了根据本发明的第六实施方案的超导电缆系统的透视图；

图7示出了根据本发明的第七实施方案的超导电缆系统的透视图；

图8示出了根据本发明的一方面的冷冻剂导管的透视图；

图9示出了根据本发明的冷冻剂导管的替代实施方案的透视图；并且

图10示出了根据本发明的冷冻剂导管的另一替代实施方案的透视图。

具体实施方式

现在参考附图的图1，示出了一般指示为10的超导电缆系统，用于提供长距离超导能力，同时避免或显著减少与如上详述的超导技术的此类应用相关联的问题。

电缆系统10包括超导体12，所述超导体可能是任何已知的合适材料，并且可包括单个部件或多个部件，例如超导带等的阵列或布置。超导体12可被配置成传导单极或多极直流电(DC)或者单相或多相交流电(AC)，并且可物理地布置在同心轴(例如，三相系统中的三轴布置)或相邻轴(三相系统的三元布置)上。对于AC系统，可添加所谓的高温超导体(HTS)或其他导电材料或中性导体，而对于AC系统或DC系统，可添加一种或多种形式的磁屏蔽层，如在下文中描述的实施方案中所例示的。

超导体12在内圆柱形低温恒温器14的中心内腔内纵向延伸，该低温恒温器在使用中至少部分地填充有低温流体(冷冻剂)16，例如液氢、液氮、液氦，但是可设想，也可利用任何其他流体、液态、气态或多相冷冻剂或冷冻剂的组合。以这种方式，超导体12与冷冻剂16热连通，以便维持超导性所需的必要低温。虽然在示出的实施方案中，超导体12与冷冻剂16直接接触以便确立热连通，但是如后面的实施方案中所示，超导体与冷冻剂之间的间接接触仍然可提供必要的热连通也是可能的。冷冻剂16的操作温度可根据电缆系统10的操作要求和/或条件或额外或替代参数而变化，并且例如在使用液氮作为冷冻剂16的情况下，在0bar与25bar之间的工作压力下，操作温度可在67°K至77°K的范围内。然而，应当理解，这些是示例性参数并且可采用更低或更高的温度和/或压力。还应当理解，超导体12可例如偏心地布置或螺旋地延伸等，同时仍然相对于电缆系统10的总体长度纵向地延伸。

电缆系统10还包括围绕内低温恒温器14的热绝缘层18，以及围绕并包围前述部件的外低温恒温器20。真空环带22被限定在内低温恒温器14与外低温恒温器20之间以提供额外的热绝缘层。真空环带22中抽吸的真空减少了电缆系统10中的热对流，并且在示出的实施方案中，可在1Pa与1000Pa之间的范围内，但是也可采用替代的真空水平，例如硬真空或软真空。可在真空环带22中提供定心元件24，以便物理地维持内低温恒温器14与外低温恒温器20同心或以其他方式的正确位置，从而优选地确保均匀的真空环带22。外低温恒温器20为电缆系统10提供环境保护，减少热损失，避免诸如颗粒物质等污染物的渗透，并提供针对周围环境的结构封闭，所述周围环境可例如是对外低温恒温器20施加显著压力的水体。为了环境保护，外低温恒温器20优选地是包括滑膛钢管或波纹钢护套的多层构造。替代地，外低温恒温器20可包括具有一个或多个任选电绝缘层(未示出)和/或可能是例如金属的渗透阻隔层的聚合物管。定心元件24可具有任何合适的形状、配置和材料，并且在示出实施方案中为螺旋形状，以便围绕环带22的圆周延伸。最后，电缆系统10可设置有外部压载物26，例如在电缆系统10将被部署在水下(诸如在海底应用中)的情况下，以确保电缆系统10沉入海底。

内低温恒温器14的主要功能是容纳冷冻剂16并有助于超导体12与冷冻剂16之间的热连通，在图1的实施方案的情况下，这通过将超导体12定位在低温恒温器14的内腔内来达成，并且因此与冷冻剂16直接接触。低温恒温器14还必须提供针对加压冷冻剂16的结构完整性，充当电缆系统10与超导体12的介电绝缘体，充当热绝缘体以最小化从外部的热进入，并充当冷冻剂18与真空环带22之间的渗透阻隔。

另外，要有助于设计和运输同时使电缆系统10的成本最小化，内低温恒温器14必须具有低热膨胀系数(CTE)以避免或减少能够被卷绕成卷轴的常规的基于波纹管的膨胀接头的使用，并且能够制造成较长的长度，例如1km或更长，优选地10km或更长。

为了达成所述性能和制造特性，内低温恒温器14由液晶聚合物(LCP)组成。LCP与常规聚合物有很大不同。它们具有熔体粘度低、成型周期快、成型收缩率极低、机械性能优异、耐溶剂性好、阻隔性优异、吸水率低、热膨胀系数低、热稳定性优异、易燃性低等特点。因此，它们已被探索用于众多应用，例如高强度和高模量纤维、精密模制的小型部件和表现出优异阻隔性能的薄膜。

与单体液晶相比，聚合物液晶可展示出类似的行为，并被分类为热致液晶聚合物和溶致液晶聚合物。包括聚酯、聚醚和聚酰胺的几种众所周知的聚合物类别可表现出液晶相。根据聚合物中介晶位置的不同，LCP可被限定为主链LCP、侧链LCP和组合LCP，且结构可能更复杂。芳环是LCP中最常用的单元。

热致主链LCP是LCP中最重要的组别。它们由并入聚合物链主链中的介晶基团组成，并且当在没有柔性间隔基的情况下制备时，通常被称为全芳香族热致LCP。因为它们在熔融时形成LC相，所以熔融状态下的粘度相对较低，从而改善了加工性能。

聚酯是该类聚合物中的一个重要组别。特别合适的LCP具有包含一种或多种芳族酯重复单元的基本结构，其可具有一般的分子结构，包括取代或未取代的6元芳基的环，或者替代地，与取代或未取代的5或6元芳基稠合的取代或未取代的6元芳基，或者链接到取代或未取代的5或6元芳基的取代或未取代的6元芳基。分子结构可具有一个或多个侧基。示例性芳族酯重复单元是芳族二羧酸重复单元、芳族羟基羧酸重复单元以及其组合。芳香族单元的量可为60摩尔％至99.9摩尔％。

芳族二羧酸重复单元可衍生自芳族二羧酸。合适的芳族二羧酸为对苯二甲酸、二苯醚-4,4'-二羧酸、双(4-羧基苯基)醚、双(4-羧基苯基)丁烷、双(4-羧基苯基)乙烷、双(3-羧基苯基)醚、双(3-羧基苯基)乙烷间苯二甲酸、2,6-萘二甲酸、1,6-萘二甲酸、2,7-萘二甲酸、4,4'-二羧基联苯。

芳香族羟基羧酸重复单元可衍生自芳香族羟基羧酸，诸如4-羟基苯甲酸；4-羟基-4'-联苯甲酸；2-羟基-6-萘酸；2-羟基-5-萘酸；3-羟基-2-萘酸；2-羟基-3-萘酸；4'-羟基苯基-4-苯甲酸；3'-羟基苯基-4-苯甲酸；4'-羟基苯基-3-苯甲酸和烷基、烷氧基、芳基和卤素取代基。示例性芳族羟基羧酸是4-羟基苯甲酸和6-羟基-2-萘甲酸。

重复单元也可衍生自芳族二醇和烷基、烷氧基、芳基和卤素取代基。示例性芳族二醇是4,4'-联苯酚和氢醌。还可采用重复单元，诸如衍生自芳族酰胺或芳族胺的那些。任何重复单元可被烷基、烷氧基、芳基和卤素取代基不同地取代。

LCP可包括众多其他基于单体的重复单元，诸如二羧酸、脂族或脂环族羟基羧酸、酰胺、胺或二醇。

合适的市售LCP的示例是：由Celanese公司制造的

内低温恒温器14通常使用选定的LCP和任选的填充化合物经由挤出过程制造成滑膛管，以满足内低温恒温器14的要求并提高长距离HTS电力电缆的技术经济可行性。限定内腔的滑膛的提供使冷冻剂16上的阻力最小化，并且因此增加了电缆系统10的操作长度。用于内低温恒温器14的额外制造过程包括但不限于拉挤成型、带铺设、带或长丝缠绕、纤维铺放、编织、编结、注射成型、加热成形、压缩成型、辊成型、熔体共混。

中间层或内层或外层(未示出)，通常是金属层或其他复合材料层，可优先与内低温恒温器14共挤出，以改善其技术性能。将这些层与内低温恒温器14包括在一起的其他制造方法是但不限于喷涂、用粘合剂粘合、焊接、热粘合、带铺设、包装。

将LCP用于内低温恒温器14允许挤出在纵向和径向上具有可控且优先/中性CTE的滑内膛。与常规的波纹低温恒温器相比，这避免了对热膨胀装置(未示出)的要求并减少了系统压力损失。LCP具有低热导率、高介电强度和低渗透率，与现有技术的替代方案相比，这有助于减少绝缘层的数量以及减小低温恒温器14的总体尺寸，并且因此任选地减小总体电缆系统10的总体尺寸。

LCP可优先通过挤出(作为长长度或连续且廉价的制造过程)制造成滑膛管。LCP的热塑性化合物被定制成具有多种性能的组合，该组合允许LCP卷绕存储和运输，从而最大限度地降低成本。

LCP的一种示例性但非限制性热塑性化合物用填料定制以具有高断裂应变故障(>3.5％)、200MPa的强度和10GPa的刚度。这种性能的组合允许由所述LCP形成的内低温恒温器14被卷绕以用于存储和运输，其最小弯曲半径(MBR)为0.5m至9m，取决于内低温恒温器14的直径。

一般而言，选择具有所述任选的改性填料的LCP以向内低温恒温器14提供以下特性：

现在参考图2，示出了根据本发明的超导电缆系统的第二实施方案，并且通常指示为110。在该第二实施方案中，相同部件被赋予相同的附图标记，并且除非另有说明，否则执行相同的功能。

电缆系统110包括超导体112，所述超导体由以下组成：内超导元件112a；围绕内部元件112a并通过绝缘层128与其分开的第一同轴超导元件112b；以及围绕第一同轴超导元件112b并且通过绝缘层128与其分开的第二同轴超导元件112c。该布置被选择用于传导三相AC电流。当然应当理解，可使用单极或双轴双极DC导体(未示出)作为替代方案。超导体112同轴地位于内低温恒温器114的内腔内，所述内低温恒温器包括如本文前面所描述的液晶聚合物，包含冷冻剂116，因此超导体112被封装在所述冷冻剂中，以便在其间确立热连通。热绝缘层118围绕内低温恒温器114，并且可具有任何合适的形式，例如包括气凝胶、纳米多孔绝缘层、层状复合材料绝缘层、多层绝缘层或绝热毯中的一者或多者。

外低温恒温器120围绕绝缘的内低温恒温器114，其中真空环带122限定在内低温恒温器114与外低温恒温器120之间以提供额外的热绝缘。可在真空环带122中提供定心元件124，以便物理地维持内低温恒温器114与外低温恒温器120同心或以其他方式的正确位置，以便确保均匀的真空环带区域。

图3示出了根据本发明的超导电缆系统的第三实施方案，一般指示为210。在该第三实施方案中，相同部件已被赋予相同的附图标记，并且除非另有说明，否则执行相同的功能。

电缆系统210包括三芯三轴配置的超导体212，所述超导体包括布置成圆形阵列的第一超导元件212a、第二超导元件212b和第三同轴超导元件212c以有助于三相AC。超导体212纵向位于内低温恒温器214的内腔内，所述内低温恒温器包括如本文前面所描述的液晶聚合物，包含围绕超导体212的冷冻剂216以在其间建立热连通。热绝缘层218围绕内低温恒温器214，并且可具有如本文前面所描述的任何合适的形式。

外低温恒温器220围绕绝缘的内低温恒温器214，其间限定有真空环带222，并且定心元件224可提供在真空环带222中。

图4示出了根据本发明的超导电缆系统的第四实施方案，一般指示为310。在该第四实施方案中，相同部件已被赋予相同的附图标记，并且除非另有说明，否则执行相同的功能。

电缆系统310包括超导体312，所述超导体具有管状形式并且绕与其热连通的第一内低温恒温器314的外表面纵向定位，所述内低温恒温器314包括如本文前面所描述的液晶聚合物。内低温恒温器314包含冷冻剂316，超导体312经由内低温恒温器314与所述冷冻剂热连通，所述内低温恒温器提供包含加压冷冻剂316并充当渗透阻隔的结构完整性。

电缆系统310另外包括第二内低温恒温器330，所述第二内低温恒温器围绕第一内低温恒温器314并且同样包括具有合适成分的液晶聚合物。然而，第二内低温恒温器330可由任何合适的替代材料形成，例如如果第二内低温恒温器330不经受内部加压，则内部加压可纯粹发生在第一内低温恒温器314中。第二内低温恒温器330可具有适合于较低结构和机械要求的设计和尺寸，并且可不提供足够的隔离介电强度，并且可简单地为超导体提供轻微的机械保护。因此，可在超导体312与第二内低温恒温器330之间提供额外的电气和/或机械层328。

热绝缘层318向外围绕第二内低温恒温器330，并且可具有如本文前面所描述的任何合适的形式。外低温恒温器320围绕绝缘的内低温恒温器314和330，其间限定有真空环带322，并且定心元件324可提供在真空环带322中。可提供任选的压载物326，优选地绕外低温恒温器320的外部。

图5示出了根据本发明的超导电缆系统的第五实施方案，一般指示为410。在该第五实施方案中，相同部件已被赋予相同的附图标记328，并且除非另有说明，否则执行相同的功能。

电缆系统410类似于图4中示出的电缆系统310，但具有管状形式的三相同轴超导体412并且绕与其热连通的第一内低温恒温器414的外表面纵向定位，所述内低温恒温器414包括如本文前面所描述的液晶聚合物。所述超导体412由以下组成：内管状超导元件412a；围绕内部元件412a并通过绝缘层428与其分开的第一管状同轴超导元件412b；以及围绕第一同轴超导元件412b并且通过另一绝缘层428与其分开的第二管状同轴超导元件412c。该布置被选择用于传导三相AC电流。

内低温恒温器414包含冷冻剂416，超导体412经由内低温恒温器414与所述冷冻剂热连通。电缆系统410另外包括第二内低温恒温器430，所述第二内低温恒温器围绕第一内低温恒温器314并且同样包括具有合适成分的液晶聚合物或其他合适的材料。热绝缘层418围绕第二内低温恒温器430，并且可具有任何合适的形式。外低温恒温器420围绕绝缘的内低温恒温器414和430，其间限定有真空环带422，并且定心元件424可提供在真空环带422中。

图6示出了根据本发明的超导电缆系统的第六实施方案，一般指示为510。在该第六实施方案中，相同部件已被赋予相同的附图标记，并且除非另有说明，否则执行相同的功能。

电缆系统510包括单相超导体512，所述单相超导体绕与其热连通的第一内低温恒温器514的外表面纵向定位，所述内低温恒温器514包括如本文前面所述的液晶聚合物。单相超导体512当然可用多相超导体代替，如本文前面在各种先前实施方案中所描述的。内低温恒温器514包含冷冻剂516，超导体512经由内低温恒温器514与所述冷冻剂热连通。

电缆系统510另外包括第二内低温恒温器530，所述第二内低温恒温器围绕第一内低温恒温器514并且同样包括具有合适成分的液晶聚合物，或取决于第二内低温恒温器530的操作功能性的其他材料。第二内低温恒温器530限定了包含第二冷冻剂源516的辅助内腔，以提供改善的热性能。该第二源可包括与第一内低温恒温器514内所包含的冷冻剂不同的冷冻剂516。电气层和/或机械层528可提供在超导体512与第二内低温恒温器530之间。

热绝缘层518围绕第二内低温恒温器530，而外低温恒温器520围绕绝缘的内低温恒温器514和530，其间限定有真空环带522并且并入定心元件524中。

图7示出了根据本发明的超导电缆系统的第七实施方案，一般指示为610。在该第七实施方案中，相同部件已被赋予相同的附图标记，并且除非另有说明，否则执行相同的功能。

电缆系统610包括单相超导体612，所述单相超导体具有合适的形式，并且在填充有冷冻剂616的第一内低温恒温器614的内腔内纵向且优选同轴地延伸。以这种方式，超导体612与冷冻剂616直接热连通，以便维持超导性所需的必要低温。单相超导体612当然可用如本文前面所描述的多相超导体代替。

电缆系统610另外包括第二内低温恒温器630，所述第二内低温恒温器围绕第一内低温恒温器614并且同样包括具有合适成分的液晶聚合物。第二内低温恒温器630限定包含第二冷冻剂源616的辅助内腔以提供改善的热性能，所述第二冷冻剂源可与第一内低温恒温器614内所包含的冷冻剂616相同或不同并且可维持在不同的温度。热绝缘层618围绕第二内低温恒温器630，而外低温恒温器620围绕绝缘的内低温恒温器614和630，其间限定有真空环带622并且并入定心元件624中。

图8示出了根据本发明的另一方面的冷冻剂导管的实施方案，一般指示为710，其利用了如本文前面所述的本发明的超导电缆系统的总体设计和材料性能，但是不存在超导体下，并且用于运输低温流体的主要或混合目的，所述低温流体例如但不限于液氮、液氢、液氦等。这种运输可包括一个或多个供应路径或环路，并且任选地包括返回路径或环路，例如如下文参考图9的实施方案所描述的。相同部件已被赋予相同的附图标记，并且除非另有说明，否则执行相同的功能。

冷冻剂导管710包括填充有冷冻剂716的内低温恒温器714，所述内低温恒温器714包括如本文前面所描述的液晶聚合物。热绝缘层718围绕内低温恒温器714，而外低温恒温器720围绕绝缘的内低温恒温器714，其间限定有真空环带722并且并入定心元件724中。

图9示出了根据本发明的冷冻剂导管的第二实施方案，一般指示为810。在该实施方案中，相同部件被赋予相同的附图标记，并且除非另有说明，否则执行相同功能。

冷冻剂导管810包括第一内低温恒温器814，所述第一内低温恒温器包括如本文前面所描述的液晶聚合物并且包含冷冻剂816。冷冻剂导管810另外包括第二内低温恒温器830，所述第二内低温恒温器围绕第一内低温恒温器814并且同样包括具有合适成分的液晶聚合物。第二内低温恒温器830限定了包含第二冷冻剂源816的辅助内腔，以充当初始冷却层并且因此提供改善的热性能。该第二源可包括与第一内低温恒温器814内所包含的冷冻剂不同的冷冻剂816。替代地，第二内低温恒温器830可限定冷冻剂返回路径。热绝缘层818围绕第二内低温恒温器830，而外低温恒温器820围绕绝缘的内低温恒温器814和830，其间限定有真空环带822并且并入定心元件824中。

图10示出了根据本发明的冷冻剂导管的替代实施方案，一般指示为910。在该实施方案中，相同部件被赋予相同的附图标记，并且除非另有说明，否则执行相同功能。

冷冻剂导管910包括内低温恒温器914，所述内低温恒温器包括如本文前面所描述的液晶聚合物并且包含冷冻剂916。内低温恒温器可设置有如本文前面所描述的一个或多个绝缘层(未示出)，并且意图用于液体冷冻剂的运输。

还可设想，如图1至图7的实施方案中所例示的，本发明的超导电缆系统可用于混合动力容量，以提供以下两者：超导性和/或通过内低温恒温器中的一者或多者运输液体冷冻剂。此种运输可涉及由一个内低温恒温器限定的冷冻剂供应路径和由另一内低温恒温器限定的冷冻剂返回路径，或者用于单独的冷冻剂的两个单独的冷冻剂供应路径。可在电缆系统运行并提供超导电力传输时，或者在超导功能性不活动并因此仅运输一种或多种冷冻剂时执行该功能性。因此，应当理解，上文关于超导电缆系统所描述的材料、操作参数和功能性可体现在本发明的冷冻剂导管方面，如图8至图10中所例示的。

因此，在超导电缆系统或冷冻剂导管内使用由液晶聚合物形成的至少一个内低温恒温器有助于实现长距离超导和低温流体运输，具有适合应用的最佳结构性能以及比当前和潜在替代方案更便宜的生命周期。