Силовая кабельная линия

Классификация по МПК: H01B

Патентная информация
Патент на изобретение №: 
2366016
Дата публикации: 
Четверг, Август 27, 2009
Начало действия патента: 
Понедельник, Октябрь 31, 2005

В линии передачи и распределения постоянного тока предусмотрена силовая кабельная линия, позволяющая легко подавать электропитание на различные силовые устройства, используемые для обеспечения работы этой линии. Силовая кабельная линия включает в себя силовые кабели (1g, 1r, 1p, 1m, 1n), выполняющие передачу и распределение постоянного тока, блок (2) наложения переменного тока, предназначенный для наложения переменной составляющей тока на эти кабели, и ответвляющий блок (3) электропитания, предназначенный для отбора мощности, наведенной наложенной переменной составляющей тока, из этого кабеля. Блок (2) наложения переменного тока налагает переменную составляющую тока на силовой кабель и электроэнергию переменного тока передают вместе с электроэнергией постоянного тока по силовому кабелю. Ответвляющий блок (3) электропитания, предусмотренный на некотором участке кабеля, отбирает эту переменную составляющую тока и подает ее на различные силовые устройства. Изобретение позволяет создать кабельную линию, которая при передаче постоянного тока позволяет легко отводить ответвляемую электроэнергию. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 11 ил.


Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к силовой кабельной линии, предназначенной для осуществления передачи электроэнергии постоянного тока. Оно, в частности, относится к силовой кабельной линии, которая позволяет отводить ответвляемую электроэнергию для подачи ее к различным потребляющим электроэнергию устройствам, предусмотренным на этой линии и используемым для обеспечения работы этой линии.

Уровень техники

[0002] В настоящее время для передачи электроэнергии используют не только передачу энергии переменного тока, но также и передачу энергии постоянного тока. При передаче энергии постоянного тока не возникают проблемы, проявляющиеся при передаче энергии переменного тока, такие как потери переменного тока из-за диэлектрических потерь, потери в проводнике, связанные с поверхностным эффектом, и т.д., а также большой ток, протекающий, например, во время аварии с коротким замыканием и т.д., и обеспечивается возможность передачи большого количества энергии. Существуют две системы передачи энергии постоянного тока - монополярной передачи энергии (однополюсной передачи энергии) и биполярной передачи энергии (двухполюсной передачи энергии).

[0003] При монополярной передаче энергии силовой кабель 100g, используемый в качестве прямой линии, и силовой кабель 100r, используемый в качестве обратной линии, соединены с помощью выводов 104 и 105 через преобразователи 102 и 103 постоянного тока в переменный, формируя замкнутую цепь, как показано на фиг.11(A). Система переменного тока с источником 101 питания переменного тока и нагрузкой, в которой используется переданная энергия, соединены с преобразователями 102 и 103. При биполярной передаче энергии силовой кабель 100p, используемый в качестве линии положительного полюса, силовой кабель 100m, используемый в качестве линии отрицательного полюса, и силовой кабель 100n, используемый в качестве нейтральной линии, проложены параллельно и соединены с помощью выводов 104p, 104m, 104n, 105p, 105m и 105n через преобразователи 102p, 102m, 103p и 103m постоянного тока в переменный, формируя замкнутую цепь, как показано на фиг.11(B). Система переменного тока с источниками 101 питания переменного тока и нагрузками соединена с преобразователями 102p, 102m, 103p и 103m.

[0004] Силовой кабель, используемый при такой передаче энергии постоянного тока, обычно представляет собой кабель со сплошной изоляцией, или погруженный в масло кабель с бумажной изоляцией, или маслонаполненный кабель и т.д. В дополнение к указанному выше нормальному электропроводному кабелю предложен сверхпроводящий кабель для передачи энергии постоянного тока (см., например, патентный документ 1).

[0005] С другой стороны, для обеспечения работы силовой кабельной линии используют потребляющие электроэнергию устройства, такие как различные датчики и устройства контроля. При использовании сверхпроводящего кабеля в дополнение к ним также используют такие устройства, как вспомогательный охладитель, вспомогательный насос и вспомогательный вакуумный насос.

[0006] Патентный документ 1: JP-A-2003-249130.

Раскрытие изобретения

Проблемы, решаемые изобретением

[0007] Предусматривают систему питания, не зависимую от электрической энергии, передаваемой по силовому кабелю, или в каждом месте подземного коллектора, смотрового колодца и т.д. дополнительно устанавливают батарею, генератор и т.д., и их используют в качестве независимых источников питания, поскольку они могут быть просто и безопасно установлены в качестве источников электроэнергии для питания указанных выше потребляющих электроэнергию устройств. Однако, если энергия от независимых источников питания будет потеряна в результате аварии и т.д., в случае возникновения состояния невозможного контроля и т.д., невозможно обеспечить стабильную работу, что является проблемой. В частности, при использовании сверхпроводящей кабельной линии, если отключится источник питания устройства, требуемого для охлаждения хладагента, используемого для поддержания сверхпроводящего состояния, имеется опасность возникновения ситуации прекращения передачи энергии. Для исключения такой ситуации требуются дополнительные меры.

[0008] Таким образом, целью изобретения является создание силовой кабельной линии, которая позволяет легко отводить ответвляемую энергию, в частности, при передаче электроэнергии постоянного тока.

Средство решения этих проблем

[0009] Для достижения этой цели согласно изобретению на кабельной линии для выполнения передачи электроэнергии постоянного тока на кабель накладывают переменную составляющую тока для ответвления энергии, и эту переменную составляющую тока также передают вместе с энергией постоянного тока. Таким образом, силовая кабельная линия по изобретению характеризуется силовым кабелем для осуществления передачи и распределения постоянного тока, блоком наложения переменного тока для наложения переменной составляющей тока на силовой кабель и ответвляющим блоком электропитания для отбора мощности, наведенной наложенной переменной составляющей тока, из кабеля.

[0010] В линии передачи энергии переменного тока питание вышеуказанных потребляющих электроэнергию устройств может осуществляться с использованием энергии, передаваемой по силовому кабелю. В частности, ответвляемую энергию можно отбирать, используя индукционное соединение. Однако этот способ нельзя использовать при передаче энергии постоянного тока, поскольку при этом не возникает наведенный ток. В связи с этим в изобретении вместе с передачей энергии постоянного тока передают переменную составляющую тока, требуемую для ответвления энергии, при этом энергию ответвляют, используя индуктивное соединение, как при передаче энергии переменного тока. Мощность, наведенная переменной составляющей тока, отбирается в ответвляющем блоке электропитания и используется в качестве источника питания для различных потребляющих электроэнергию устройств, используемых для обеспечения работы линии. В соответствии с этой конфигурацией, линия по изобретению устраняет необходимость во введении дополнительной системы и необходимость в предоставлении независимых источников питания в виде батареи, генератора и т.д. в каждом месте, где требуется обеспечить питание, и неполадки, возникающие при потере питания независимых источников питания, можно исключить, что позволяет обеспечить стабильную передачу постоянного тока и его распределение.

[0011] В качестве силового кабеля, включенного в линию по изобретению, можно использовать нормальный электропроводный кабель или сверхпроводящий кабель. В качестве нормального электропроводного кабеля можно назвать пропитанные маслом кабели с бумажной изоляцией в виде кабеля с пропитанной маслом сплошной бумажной изоляцией, газонаполненный кабель и маслонаполненный кабель и т.д. Можно использовать известный нормальный электропроводный кабель. Кабель со сплошной изоляцией имеет преимущества, состоящие в том, что он имеет простую конструкцию, пригоден для прокладки на большое расстояние и не требует использования средств повторной заливки масла. Маслонаполненный кабель имеет преимущества, состоящие в том, что в нем не возникает явление утечки масла в случае кабеля со сплошной изоляцией и он является особенно эффективным по электрическим характеристикам. Газонаполненный кабель имеет преимущество, состоящее в том, что при его использовании не возникают проблемы переходного давления масла, как в маслонаполненном кабеле. В типичную конфигурацию нормальных электропроводных кабелей входит кабельная жила, имеющая проводник и электроизолирующий слой, помещенный на внешней периферии этого проводника, и на внешней периферии этой кабельной жилы расположена металлическая оболочка и т.д. Можно использовать одножильный кабель, имеющий одну кабельную жилу, или же можно использовать многожильный кабель, имеющий множество жил.

[0012] Хотя может использоваться вышеуказанный нормальный электропроводный кабель, сверхпроводящий кабель является более предпочтительным, поскольку он имеет низкое сопротивление, и при этом больше энергии можно передавать по кабелю по сравнению с нормальным электропроводным кабелем. Типичный сверхпроводящий кабель имеет конструкцию, в которой одна или множество кабельных жил заключены в теплоизоляционную трубу и охлаждаются хладагентом жидким азотом и т.д., которым заполнена эта труба. Доступны сверхпроводящий кабель низкотемпературного изолированного типа и сверхпроводящий кабель нормальнотемпературного изолированного типа. Например, в кабеле низкотемпературного изолированного типа кабельная жила может быть изготовлена из каркаса, первого сверхпроводящего слоя, электроизолирующего слоя и второго сверхпроводящего слоя в указанном порядке от центра. В случае жилы, включающей в себя первый сверхпроводящий слой и второй сверхпроводящий слой, можно использовать, например, первый сверхпроводящий слой в качестве слоя, позволяющего протекать прямому току, а второй сверхпроводящий слой можно использовать в качестве слоя, позволяющего протекать обратному току. Кабельная жила может представлять собой кабельную жилу, не имеющую второго сверхпроводящего слоя. То есть жила включает в себя только один сверхпроводящий слой. В состав кабельной жилы, не имеющей второго сверхпроводящего слоя, входит заземленный экранирующий слой, имеющий потенциал земли. В случае жилы, не имеющей второго сверхпроводящего слоя, при использовании множества жил, например, сверхпроводящий слой одной жилы может использоваться в качестве слоя, позволяющего протекать прямому току, а сверхпроводящий слой второй жилы может использоваться в качестве слоя, позволяющего протекать обратному току. В кабеле нормальнотемпературного изолированного типа кабельная жила может быть изготовлена из каркаса, первого сверхпроводящего слоя, теплоизоляционной трубы, электроизолирующего слоя и экранирующего слоя в указанном порядке от центра. В случае такой жилы при использовании множества жил, как и в описанной выше жиле, не имеющей второго сверхпроводящего слоя, например, сверхпроводящий слой одной жилы может использоваться в качестве слоя, позволяющего протекать прямому току, а сверхпроводящий слой другой жилы может использоваться в качестве слоя, позволяющего протекать обратному току. В качестве теплоизоляционной трубы обычно используют теплоизоляционную трубу с конструкцией двойных труб, имеющей вакуумный слой между внутренней трубой и внешней трубой. В качестве сверхпроводящего кабеля, так же как и в нормальном электропроводном кабеле, можно использовать одножильный кабель, имеющий одну описанную выше кабельную жилу, или же можно использовать многожильный кабель, имеющий множество жил.

[0013] Линия по изобретению может быть использована для монополярной передачи энергии или биполярной передачи энергии; в случае монополярной передачи энергии сооружают прямую линию и обратную линию, а в случае биполярной передачи энергии сооружают положительную линию, отрицательную линию и нейтральную линию. Для строительства линии по изобретению с использованием сверхпроводящего кабеля может использоваться одножильный кабель или многожильный кабель. В таблице 1 представлены конкретные примеры линии с использованием сверхпроводящих кабелей. Для обеспечения монополярной передачи энергии или биполярной передачи энергии с использованием сверхпроводящих кабелей, если используется кабель, включающий в себя кабельную жилу, имеющую первый сверхпроводящий слой и второй сверхпроводящий слой, расположенные коаксиально через электроизолирующий слой, как представлено в таблице 1, линия может быть построена с минимальным количеством жил. Например, при монополярной передаче энергии можно использовать одножильный кабель, включающий в себя одну кабельную жилу, представленную в таблице 1. Альтернативно, в случае с многожильным кабелем, включающим в себя множество жил, представленных в таблице 1, линия может быть построена в однозначном соответствии с жилами, и множество линий могут быть построены с одной ниткой кабеля, или же линия может быть построена с одной жилой, и остающаяся жила может использоваться как резервная линия. При биполярной передаче энергии можно использовать две нитки одножильных кабелей, каждый из которых включает в себя одну кабельную жилу, представленную в таблице 1; однако, если используется многожильный кабель, включающий в себя две жилы, представленные в таблице 1, количество ниток кабелей может быть уменьшено. Можно использовать трехжильный кабель, включающий в себя три жилы, и при этом одну жилу можно использовать как резервную линию.

[0014] Таблица 1
Монополярная передача энергии Биполярная передача энергии
Кабельная жила 1


Первый сверхпроводящий слой:
Прямая линия
Второй сверхпроводящий слой:
Обратная линия

Кабельная жила 1


Первый сверхпроводящий слой:
Положительная линия
Второй сверхпроводящий слой:
Нейтральная линия
Кабельная жила 2


Первый сверхпроводящий слой:
Отрицательная линия
Второй сверхпроводящий слой:
Нейтральная линия

[0015] Для построения монополярной линии передачи энергии с использованием кабельных жил, не имеющих второго сверхпроводящего слоя, можно использовать две жилы; первый сверхпроводящий слой одной жилы может использоваться как прямая линия, а первый сверхпроводящий слой другой жилы может использоваться как обратная линия. При этом кабель может представлять собой одножильный кабель с двумя жилами, заключенными в отдельных теплоизоляционных трубах, или может представлять собой многожильный кабель с двумя жилами, заключенными в одной теплоизоляционной трубе. Для построения биполярной линии передачи энергии с использованием кабельных жил, не имеющих второго сверхпроводящего слоя, можно использовать три жилы, при этом первый сверхпроводящий слой одной жилы можно использовать как положительную линию, первый сверхпроводящий слой второй жилы можно использовать как отрицательную линию, и первый сверхпроводящий слой оставшейся жилы можно использовать как нейтральную линию. При этом кабель может представлять собой одножильный кабель с тремя жилами, заключенными в отдельных теплоизоляционных трубах, или может представлять собой многожильный кабель с тремя жилами, заключенными в одной теплоизоляционной трубе. Жила, не имеющая второго сверхпроводящего слоя, снабжена заземленным экранирующим слоем, который имеет потенциал земли.

[0016] В каждой из описанных выше линий переменный ток может быть наложен на первый сверхпроводящий слой или на второй сверхпроводящий слой, если используется кабельная жила, имеющая второй сверхпроводящий слой. Если используется кабельная жила, не имеющая второго сверхпроводящего слоя, переменный ток накладывается на первый сверхпроводящий слой.

[0017] При использовании нормального электропроводного кабеля обычно проводящий слой, соответствующий второму сверхпроводящему слою, не включен. Тогда предусмотрен слой, соответствующий второму сверхпроводящему слою. В частности, слой-электрод может быть предусмотрен коаксиально проводнику, в котором используется электропроводный материал из меди и т.д., по внешней периферии электроизолирующего слоя, или же кабель (жила), имеющий(ая) проводник, позволяющий протекать обратному току, и кабель (жила), имеющий(ая) проводник, позволяющий протекать прямому току, могут быть предусмотрены отдельно, как и в случае сверхпроводящего кабеля, не имеющего второго проводящего слоя. В первом случае переменный ток может быть наложен на проводник или на слой-электрод. В последнем случае переменный ток может быть наложен на проводник.

[0018] В более конкретной конфигурации линии монополярной передачи энергии силовой кабель (или кабельная жила, которая используется в этом параграфе в схожем смысле), используемый как прямая линия, и силовой кабель, используемый как обратная линия, соединены выводами через преобразователь переменного тока в постоянный и преобразователь постоянного тока в переменный с формированием замкнутой цепи. Источник питания переменного тока подключен к одному концу кабеля, используемому как прямая линия, нагрузка подключена к противоположному концу этого кабеля, и один конец кабеля, используемого как обратная линия, заземлен. Такая конфигурация позволяет нагрузке использовать энергию, передаваемую в форме постоянного тока от источника питания переменного тока. В более конкретной конфигурации линии биполярной передачи энергии силовой кабель, используемый как положительная линия, силовой кабель, используемый как отрицательная линия, и силовой кабель, используемый как нейтральная линия, соединены параллельно с помощью выводов через преобразователь переменного тока в постоянный и преобразователь постоянного тока в переменный с формированием замкнутой цепи. Источник питания переменного тока подключен к одному концу кабеля, используемого как положительная линия, а нагрузка подключена к противоположному концу этого кабеля. Источник питания переменного тока подключен к одному концу кабеля, используемого как отрицательная линия, и нагрузка подключена к противоположному концу этого кабеля. Один конец кабеля, используемого как нейтральная линия, заземлен. Такая конфигурация позволяет нагрузке использовать энергию, переданную в форме постоянного тока от источника питания переменного тока.

[0019] В изобретение включены блок наложения переменного тока, предназначенный для наложения на линию переменной составляющей тока, и блок электропитания, предназначенный для ответвления мощности, наведенной переменной составляющей тока. В качестве участка размещения блока наложения переменного тока можно использовать, например, участок, где в линию подают постоянный ток, в частности, рядом с преобразователем переменного тока в постоянный, к которому подключен источник питания переменного тока. Накладываемая энергия переменного тока задается на любом уровне мощности, требуемом для питания потребляющих электроэнергию устройств, при этом избыточную энергию переменного тока не накладывают, так что передача энергии постоянного тока не нарушается. То есть накладываемую энергию переменного тока задают на достаточно малом уровне относительно постоянного тока, передаваемого на нагрузку. Переменный ток может быть наложен на первый сверхпроводящий слой или на второй сверхпроводящий слой, если кабель представляет собой сверхпроводящий кабель; переменный ток может быть наложен на проводник или слой-электрод, предусмотренный на внешней периферии электроизолирующего слоя, если кабель представляет собой нормальный электропроводный кабель. В качестве конкретной конфигурации блока наложения переменного тока, например, можно назвать конфигурацию, включающую в себя блок преобразования (преобразователь), подключенный к источнику питания переменного тока и способный изменять переменную составляющую тока до любой требуемой величины. В этой конфигурации блок преобразования позволяет регулировать переменную составляющую тока до любого желаемого значения мощности. Кроме того, в качестве блока наложения переменного тока можно назвать блок наложения переменного тока, предназначенный для наложения переменной составляющей тока с использованием индукционной связи. В частности, можно использовать конфигурацию, включающую в себя магнитное вещество, расположенное на внешней периферии кабельной жилы (или вывода, соединяющего жилы), входящей в силовой кабель, и обмотку, подключенную к источнику питания переменного тока, по которой может протекать переменный ток, при этом можно использовать обмотку, намотанную вокруг магнитного вещества. При такой конфигурации ток от источника питания переменного тока протекает по обмотке, в результате чего к магнитному веществу прилагается магнитное поле, и ток протекает в кабельную жилу (или в жилу через вывод) в соответствии с магнитной проницаемостью магнитного поля и магнитного вещества; эта конфигурация является более выгодной для выполнения передачи энергии постоянного тока с большим током, чем описанная выше конфигурация, включающая в себя блок преобразования. В качестве магнитного вещества, в частности, предпочтительно используют вещество, изготовленное из ферромагнитного тела, имеющего высокую магнитную проницаемость, например ферритовый сердечник. В качестве магнитного вещества подходит вещество в форме, подобной кольцу, в котором используется множество разделенных кусков в комбинации так, чтобы легко устанавливаться вокруг внешней периферии кабельной жилы или вывода. Обмотка сформирована из материала, обладающего электропроводностью. Можно использовать известный индуктивный соединитель.

[0020] Предпочтительно, ответвляющий блок электропитания имеет конфигурацию, в которой используется индукционное соединение, что позволяет легко отбирать ответвляемую электроэнергию. В частности, можно назвать конфигурацию, включающую в себя магнитное вещество, размещенное на описанном ниже участке разделения либо на внешней периферии участка, где обратный ток не протекает во втором сверхпроводящем слое, и обмотку, намотанную вокруг внешней периферии магнитного вещества и подключенную к различным потребляющим электроэнергию устройствам, где протекает переменный ток. В этой конфигурации к магнитному веществу прикладывается магнитное поле благодаря переменной составляющей тока, наложенной на силовой кабель, и переменный ток протекает по обмотке в соответствии с магнитной проницаемостью магнитного поля и магнитного вещества, что позволяет обеспечить питание различных потребляющих электроэнергию устройств. В качестве магнитного вещества, в частности, можно предпочтительно использовать вещество, изготовленное из ферромагнитного тела, имеющего высокую магнитную проницаемость, например ферритовый сердечник. В качестве магнитного вещества подходит вещество в подобной кольцу форме с использованием множества разделенных кусков в комбинации с тем, чтобы легко устанавливаться на внешней периферии силового кабеля. Обмотка изготовлена из материала, обладающего электропроводностью.

[0021] При использовании в качестве силового кабеля постоянного тока кабеля, включающего в себя слой, в котором протекает прямой ток (который будет ниже называться прямым слоем), и кабеля, включающего в себя слой, в котором протекает обратный ток (который будет ниже называться обратным слоем), установленные коаксиально, по обратному слою протекает ток в направлении, противоположном направлению прямого тока, и поэтому магнитное поле, формируемое обратным током, уравновешивает магнитное поле, формируемое прямым током, и результирующее магнитное поле снаружи кабеля практически равно нулю. Например, в сверхпроводящем кабеле, включающем в себя расположенные коаксиально первый сверхпроводящий слой и второй сверхпроводящий слой, при использовании первого сверхпроводящего слоя в качестве прямого слоя и второго сверхпроводящего слоя в качестве обратного слоя второй сверхпроводящий слой действует как экран. Таким образом, на участке, где включен обратный слой, становится невозможно отбирать энергию с помощью индукционного соединения. Поэтому в кабеле, включающем в себя расположенные коаксиально прямой слой и обратный слой, указанный выше ответвляющий блок электропитания предпочтительно размещен на участке разделения, где прямой слой и обратный слой не расположены коаксиально. В качестве участка, где предусмотрен участок разделения, можно назвать блок взаимного соединения, предназначенный для соединения кабелей, и блок внешнего соединения, предназначенный для соединения кабеля и внешнего устройства. В силовой кабельной линии обычно составляющие кабель слои в виде экранирующего слоя (обратного слоя), электроизолирующего слоя и т.д., ступенчато оголяют и подвергают обработке соединением в блоке соединения и, таким образом, формируется часть, где внешняя поверхность прямого слоя не закрыта обратным слоем, а именно участок разделения, где прямой слой и обратный слой не расположены коаксиально. На этом участке разделения магнитное поле, формируемое током, протекающим в прямом слое, и магнитное поле, формируемое током, протекающим в обратном слое, не компенсируют друг друга, и, таким образом, любое из этих магнитных полей можно использовать для ответвления и отбора мощности в блоке соединения, используя индукционную связь.

[0022] При использовании двух кабельных жил, каждая из которых включает в себя расположенные коаксиально первый сверхпроводящий слой и второй сверхпроводящий слой, и при использовании первых сверхпроводящих слоев этих жил в качестве положительной и отрицательной линий, а вторых сверхпроводящих слоев этих жил - в качестве нейтральной линии для биполярной передачи энергии, очевидно, что постоянный ток не протекает во вторых сверхпроводящих слоях жил. Поэтому ответвляющий блок электропитания можно предусмотреть даже на участке, где первый сверхпроводящий слой и второй сверхпроводящий слой расположены коаксиально.

[0023] При использовании сверхпроводящего кабеля, не имеющего второго проводящего слоя, ответвляющий блок электропитания может быть предусмотрен на любом требуемом участке кабеля.

[0024] При использовании кабеля, имеющего слой-электрод, используемый в качестве обратного слоя в нормальном электропроводном кабеле, ответвляющий блок электропитания может быть предусмотрен в блоке взаимного соединения или в блоке внешнего соединения аналогично описанному выше. При использовании двух кабельных жил, каждая из которых включает в себя расположенные коаксиально проводник и слой-электрод, и при использовании проводников жил в качестве положительной и отрицательной линий, а слоев-электродов жил - в качестве нейтральных линий для биполярной передачи энергии, ответвляющий блок электропитания может быть предусмотрен даже на участке, где проводник и слой-электрод расположены коаксиально, аналогично описанному выше. При использовании нормального электропроводного кабеля, не имеющего слоя-электрода, используемого в качестве обратного слоя, ответвляющий блок электропитания может быть предусмотрен на любом требуемом участке кабеля.

[0025] В частности, в качестве типичной конфигурации блока взаимного соединения сверхпроводящих кабелей можно назвать следующую конфигурацию: в этом описании как пример используются сверхпроводящие кабели, каждый из которых включает в себя второй сверхпроводящий слой. Жилы, входящие в состав двух соединяемых кабелей, устанавливают встык друг с другом, второй сверхпроводящий слой в каждой жиле частично оголяют с тем, чтобы открыть электроизолирующий слой и первый сверхпроводящий слой, при этом оголенные первые сверхпроводящие слои соединяют друг с другом и вокруг участка соединения формируют отрезок изолирующего покрытия. Вторые сверхпроводящие слои, расположенные на электроизолирующих слоях в кабельных жилах, входящих в состав установленных встык жил или прилегающих жил, соединяют друг с другом. Отрезок изолирующего покрытия и блок соединения второго сверхпроводящего слоя окружены резервуаром с хладагентом и погружены в хладагент. Резервуар с хладагентом окружен вакуумным резервуаром, и пространство между резервуаром с хладагентом и вакуумным резервуаром вакуумировано для формирования блока взаимного соединения.

[0026] В качестве типичной конфигурации блока внешнего соединения сверхпроводящего кабеля можно назвать следующую конфигурацию: коробка внешнего соединения, имеющая резервуар с хладагентом, который закрыт вакуумным резервуаром, при этом конец сверхпроводящего кабеля в горизонтальном направлении введен в резервуар с хладагентом, в вертикальном направлении в резервуар с хладагентом введен один конец стержневого вывода, противоположный конец стержневого вывода выведен наружу из вакуумного резервуара, и один конец стержневого вывода и конец сверхпроводящего кабеля соединены непосредственно или опосредованно в резервуаре с хладагентом. Стержневой вывод может быть выполнен, например, из детали-проводника, изготовленной из меди, алюминия и т.д., и изолирующей втулки из армированного волокном пластика и т.д., закрывающей снаружи деталь-проводник.

[0027] Для описанных выше блока взаимного соединения сверхпроводящих кабелей и блока внешнего соединения резервуар с хладагентом или вакуумный резервуар могут быть разветвлены для каждой жилы, если используется многожильный кабель. Например, для сверхпроводящего кабеля, имеющего три жилы, можно использовать разветвление только резервуара с хладагентом и совместно установить три жилы в вакуумный резервуар. Таким образом, множество жил располагаются в блоке соединения, при этом резервуар с хладагентом снабжен блоками разветвления хладагента, по одному для каждой жилы, для заключения в них участков разделения, и вакуумный резервуар закрывает совместно все блоки разветвления хладагента. В такой конфигурации ответвляющий блок электропитания сформирован на участке разделения блока разветвления хладагента.

[0028] Кроме того, в случае многожильного сверхпроводящего кабеля могут быть разветвлены как резервуар с хладагентом, так и вакуумный резервуар. Таким образом, множество жил установлены в блоке соединения, при этом резервуар с хладагентом снабжен блоками разветвления хладагента, по одному для каждой жилы, для заключения в них участков разделения, и вакуумный резервуар выполнен с блоками разветвления вакуума, которые закрывают блоки разветвления хладагента. В такой конфигурации ответвляющий блок электропитания сформирован на участке разделения блока разветвления вакуума.

[0029] С другой стороны, в случае линии с множеством одножильных сверхпроводящих кабелей, каждый из которых имеет второй сверхпроводящий слой, установленный параллельно, предпочтительно отдельные блоки соединения, сформированные в однозначном соответствии с одножильными кабелями, установлены параллельно, и ответвляемую энергию отбирают из блока соединения, соединяющего отдельные параллельные блоки соединения. Таким образом, блок соединения имеет блок короткого замыкания, предназначенный для короткого замыкания вторых сверхпроводящих слоев кабелей между соседними отдельными блоками соединения, сформированными в однозначном соответствии с одножильными сверхпроводящими кабелями. Блоки короткого замыкания становятся участком разделения, где первый сверхпроводящий слой и второй сверхпроводящий слой не расположены коаксиально. В такой конфигурации ответвляющий блок электропитания может быть предусмотрен в блоке короткого замыкания.

[0030] При использовании в качестве силового кабеля описанного выше сверхпроводящего кабеля ответвляющий блок электропитания может быть предусмотрен в по меньшей мере одном месте из внутренности резервуара с хладагентом, внутренности вакуумного резервуара снаружи резервуара с хладагентом и снаружи вакуумного резервуара. При этом обычно в жиле сверхпроводящего кабеля, включающей в себя второй сверхпроводящий слой, тот участок, где оголен второй сверхпроводящий слой, содержит электроизолирующий слой и имеет большой диаметр, а участок, отделенный от жилы и содержащий только второй сверхпроводящий слой, имеет малый диаметр. Поэтому, предпочтительно, ответвляющий блок электропитания предусмотрен на участке, содержащем только второй сверхпроводящий слой. Таким образом, в случае линии с использованием сверхпроводящего кабеля, включающего в себя второй сверхпроводящий слой, следующие участки в блоке соединения могут быть указаны как конкретные примеры участка разделения, где предусмотрен ответвляющий блок электропитания:

(1) участок, где первый сверхпроводящий слой в жиле не покрыт вторым сверхпроводящим слоем;

(2) если кабель включает в себя множество жил, - блок короткого замыкания, в котором вторые сверхпроводящие слои разных жил (например, положительной и отрицательной жил) замыкаются накоротко в состоянии, в котором первые сверхпроводящие слои соединены рядом с участком соединения первых сверхпроводящих слоев жил;

(3) участок соединения, соединяющий вторые сверхпроводящие слои обеих жил параллельно с участком соединения первых сверхпроводящих слоев путем установки встык пары жил.

[0031] Для монополярной линии передачи энергии ответвляющий блок электропитания может быть предусмотрен только в прямой линии, может быть предусмотрен только в обратной линии или же может быть предусмотрен как в прямой линии, так и в обратной линии. В случае биполярной линии передачи энергии ответвляющий блок электропитания может быть предусмотрен в по меньшей мере одной линии из положительной линии, отрицательной линии и нейтральной линии; например, он может быть предусмотрен только в положительной линии, может быть предусмотрен в положительной линии и в отрицательной линии или может быть предусмотрен во всех линиях - в положительной линии, отрицательной линии и нейтральной линии.

[0032] При установке описанного выше ответвляющего блока электропитания магнитным полем наложенного на кабель переменного тока генерируется наведенный ток, и этот ток может быть отведен наружу из блока соединения через дополнительные провода выводов, прикрепленные к ответвляющему блоку электропитания. Когда ответвляющий блок электропитания расположен внутри резервуара с хладагентом, провода выводов пропускают через резервуар с хладагентом и вакуумный резервуар и выводят наружу из блока соединения; когда ответвляющий блок электропитания расположен внутри вакуумного резервуара снаружи резервуара с хладагентом, провода выводов проходят через вакуумный резервуар и выводятся наружу из блока соединения. При этом, предпочтительно, часть проводов выводов, проходящая в резервуаре с хладагентом или в вакуумном резервуаре, герметизирована с помощью герметичного уплотнения и т.д.

[0033] Описанный выше ответвляющий блок электропитания соединен через провод вывода с различными потребляющими электроэнергию устройствами, используемыми для обеспечения работы силового кабеля, и электроэнергию, отбираемую в ответвляющем блоке электропитания, подают в такое потребляющее электроэнергию устройство. В качестве потребляющих электроэнергию устройств можно указать различные датчики и устройства контроля, кроме того, если кабель представляет собой сверхпроводящий кабель, можно назвать вспомогательный охладитель, вспомогательный насос, вспомогательный вакуумный насос и т.д.

[0034] После того как переменная составляющая тока извлечена описанным выше ответвляющим блоком электропитания, наложенная переменная составляющая тока почти не будет передаваться на нагрузку. Однако для надежного уменьшения протекания переменной составляющей тока на нагрузку может быть предусмотрен фильтр. Такой фильтр размещен рядом с нагрузкой, в которой используется переданная энергия постоянного тока. В качестве участка установки фильтра можно назвать, например, участок, расположенный рядом с местом, где переменный ток, в который преобразуют постоянный ток, подают в линию, в частности, на стороне нагрузки после преобразования переменного тока с использованием преобразователя постоянного тока в переменный. Фильтр может быть встроен в преобразователь постоянного тока в переменный. В качестве фильтра можно использовать фильтр, ослабляющий наложенную переменную составляющую тока и позволяющий проходить через него постоянному току.

Преимущества изобретения

[0035] Силовая кабельная линия по изобретению, включающая в себя описанную конфигурацию, позволяет получить преимущество, состоящее в том, что энергию можно легко подавать в различные потребляющие электроэнергию устройства, используемые для обеспечения работы линии, путем наложения переменной составляющей тока при передаче энергии постоянного тока. В частности, при использовании сверхпроводящего кабеля в качестве силового кабеля может выполняться передача электроэнергии постоянного тока с большой пропускной способностью по сравнению с нормальным электропроводным кабелем.

Краткое описание чертежей

[0036] На фиг.1 схематично показана конфигурация силовой кабельной линии по изобретению; (A) показывает монополярную линию передачи энергии, а (B) показывает биполярную линию передачи энергии.

На фиг.2 схематично показана конфигурация блока наложения переменного тока, включенного в линию по изобретению; (A) показывает конфигурацию, включающую в себя блок преобразования, а (B) показывает конфигурацию, включающую в себя блок индукционной связи.

На фиг.3 показан вид в разрезе сверхпроводящего кабеля трехжильного пакетного типа.

На фиг.4 схематично показана конфигурация, включающая в себя ответвляющие блоки электропитания в блоке взаимного соединения трехжильных сверхпроводящих кабелей, и представлена конфигурация, в которой три жилы установлены в одном резервуаре с хладагентом и одном вакуумном резервуаре, при этом имеется блок короткого замыкания, соединяющий вторые сверхпроводящие слои жил, составляющих разные линии.

На фиг.5 показана конфигурация, в которой имеется блок короткого замыкания, предназначенный для соединения блоков короткого замыкания в блоке взаимного соединения трехжильных сверхпроводящих кабелей, показанных на фиг.4.

На фиг.6 схематично показана конфигурация, включающая в себя ответвляющие блоки электропитания в блоке взаимного соединения трехжильных сверхпроводящих кабелей, и представлена конфигурация, в которой три жилы установлены в одном резервуаре с хладагентом и одном вакуумном резервуаре, и имеется блок соединения, соединяющий вторые сверхпроводящие слои жил, составляющих одну и ту же линию.

На фиг.7 схематично представлена конфигурация, включающая в себя ответвляющие блоки электропитания в блоке взаимного соединения трехжильных сверхпроводящих кабелей, и представлена конфигурация, в которой резервуар с хладагентом разветвлен для каждой жилы, а вакуумный резервуар закрывает одновременно все части ответвления резервуаров с хладагентом.

На фиг.8 схематично показана конфигурация, включающая в себя ответвляющие блоки электропитания в блоке взаимного соединения трехжильных сверхпроводящих кабелей, и представлена конфигурация, в которой резервуар с хладагентом и вакуумный резервуар разветвлены для каждой жилы.

На фиг.9 схематично показана конфигурация, включающая в себя ответвляющие блоки электропитания в блоке взаимного соединения одножильных сверхпроводящих кабелей.

На фиг.10 схематично представлена конфигурация, включающая в себя ответвляющий блок электропитания в блоке взаимного соединения нормальных электропроводных кабелей; (A) показывает пример, включающий в себя ответвляющий блок электропитания на внешней периферии соединительной линии, и (B) показывает пример, включающий в себя ответвляющий блок электропитания на внешней периферии блока соединения соединительного кожуха.

На фиг.11(A) схематично показана конфигурация монополярной линии передачи энергии, а на фиг.11(B) схематично показана конфигурация биполярной линии передачи энергии.

Описание ссылочных позиций

[0037] 1g, 1r, 1p, 1m, 1n силовой кабель; 2, 2A, 2B блок наложения переменного тока; 2a ферромагнитное тело; 2b обмотка; 3 ответвляющий блок электропитания;

10a, 10b источник питания переменного тока; 11 преобразователь переменного тока в постоянный; 11p первый преобразователь переменного тока в постоянный;

11m второй преобразователь переменного тока в постоянный;

12 преобразователь постоянного тока в переменный;

12p первый преобразователь постоянного тока в переменный;

12m второй преобразователь постоянного тока в переменный;

13, 13p, 13m, 13n, 14, 14p, 14m, 14n вывод;

15 каркас; 20 первый сверхпроводящий слой; 30 электроизолирующий слой; 40 второй сверхпроводящий слой;

50 защитный слой;

31 блок изолирующего покрытия; 41 блок короткого замыкания; 41a блок соединения короткого замыкания; 42 блок соединения;

60 нормальный электропроводный кабель; 61 оболочка; 62 соединительный кожух; 63 соединительная линия; 64 блок сочленения;

100 сверхпроводящий кабель; 110 кабельная жила; 120 теплоизоляционная труба;

121 гофрированная внутренняя труба; 122 гофрированная внешняя труба; 123 пространство; 124 слой защиты от коррозии;

200 блок взаимного соединения; 210 резервуар с хладагентом; 211 блок ответвления хладагента; 212 блок соединения хладагента; 220 вакуумный резервуар; 221 блок ответвления вакуума; 222 блок соединения вакуума;

250 блок дискретного соединения;

300 блок соединения одной жилы.

Наилучшие варианты осуществления изобретения

[0038] Ниже будет описан вариант воплощения изобретения. Для начала будет описана общая конфигурация линии по изобретению.

[0039] (Общая конфигурация линии)

На фиг.1 схематично представлена конфигурация силовой кабельной линии по изобретению; (A) показывает монополярную линию передачи энергии, и (B) показывает биполярную линию передачи энергии. Идентичные детали обозначены одинаковыми ссылочными позициями на следующих приложенных чертежах. Линия по изобретению включает в себя силовые кабели (1g, 1r, 1p, 1m, 1n) для осуществления передачи и распределения электроэнергии постоянного тока, блок 2 наложения переменного тока, предназначенный для наложения переменной составляющей тока на кабель, и ответвляющие блоки 3 электропитания, предназначенные для отбора мощности, наведенной наложенной переменной составляющей тока, из кабеля. Монополярная линия передачи энергии и биполярная линия передачи энергии будут описаны по отдельности.

[0040] <Монополярная линия передачи энергии>

В изобретении монополярная линия передачи энергии включает в себя силовой кабель 1g, используемый как прямая линия, и силовой кабель 1r, используемый как обратная линия, и оба кабеля 1g и 1r соединены выводами 13 и 14 через преобразователь 11 переменного тока в постоянный и преобразователь 12 постоянного тока в переменный, образуя замкнутую цепь, как показано на фиг.1(A). Источник 10a питания переменного тока подключен к одному концу кабеля 1g, используемого как прямая линия, а нагрузка подключена к противоположному концу силового кабеля. Преобразователь 11 переменного тока в постоянный преобразует переменный ток источника 10a питания переменного тока в постоянный ток, а преобразователь 12 постоянного тока в переменный преобразует переданный постоянный ток в переменный ток. Один конец кабеля 1r, используемого как обратная линия, заземлен. В соответствии с этой конфигурацией энергию постоянного тока, передаваемую от источника 10a питания постоянного тока через преобразователь 11 переменного тока в постоянный в прямую линию, передают на нагрузку через преобразователь 12 постоянного тока в переменный. В качестве линии по изобретению в такой монополярной линии передачи энергии предусмотрен блок 2 наложения переменного тока, предназначенный для наложения переменной составляющей тока на кабель. В этом примере блок 2 наложения переменного тока в вывод 13 рядом с преобразователем 11 переменного тока в постоянный. В примере, показанном на фиг.1, блок 2 наложения переменного тока помещен в вывод 13 на стороне обратной линии преобразователя 11 переменного тока в постоянный, но может быть установлен не только на стороне прямой линии преобразователя 11 переменного тока в постоянный, но также и на стороне нагрузки (на выводе 14), в частности на участке, показанном на фиг.1 квадратом А, обозначенным пунктирной линией.

[0041] Блок 2 наложения переменного тока подключен к источнику 10b питания переменного тока для наложения переменной составляющей тока с любой требуемой величиной на силовые кабели 1g и 1r. Подробная конфигурация описана ниже. Линия по изобретению включает в себя ответвляющие блоки 3 электропитания на кабелях 1g и 1r для отбора переменной составляющей тока, наложенной на кабелях 1g и 1r. Ответвляющие блоки 2 электропитания, используемые в данном примере, предназначены для отбора переменной составляющей тока с использованием индуктивной связи. Подробная конфигурация описана ниже.

[0042] В соответствии с описанной выше конфигурацией, линия по изобретению позволяет легко отбирать переменную составляющую тока, наложенную на силовой кабель, в то время как он выполняет передачу и распределение энергии постоянного тока. Поэтому отбираемая энергия может быть подана в различные потребляющие электроэнергию устройства, используемые для обеспечения работы линии, и при этом не требуется предусматривать дополнительные независимые источники питания. Отбираемую энергию подают в различные потребляющие электроэнергию устройства путем соединения ответвляющего блока 3 электропитания и этих потребляющих электроэнергию устройств с помощью проводов выводов и т.д.

[0043] В этом примере ответвляющий блок электропитания предусмотрен как на прямой линии, так и на обратной линии, но может быть предусмотрен только на одной из этих линий. В случае установки ответвляющего блока электропитания только на прямой линии может быть установлен фильтр, ослабляющий переменную составляющую тока и пропускающий через себя только постоянную составляющую тока, для надежного уменьшения передачи на нагрузку наложенной переменной составляющей тока. Такой фильтр может быть установлен на стороне нагрузки после преобразования в переменный ток с помощью преобразователя 12 постоянного тока в переменный, в частности на участке B, обозначенном кругом, представленным пунктирной линией на фиг.1(A), или может быть встроен в преобразователь 12 постоянного тока в переменный.

[0044] В используемом силовом кабеле может использоваться одна нитка одножильного кабеля, включающего в себя первый и второй сверхпроводящие слои (или слои-электроды), или может использоваться многожильный кабель, сформированный путем скручивания вместе двух или более кабельных жил, включающих в себя первый и второй сверхпроводящие слои (или слои-электроды). При использовании многожильного кабеля жила, не используемая для передачи энергии, может использоваться как резервная линия. Жила, используемая для передачи энергии, образует линию, в которой используется первый сверхпроводящий слой, при этом второй сверхпроводящий слой включен в ту же жилу. Альтернативно, можно использовать две нитки одножильных кабелей, не включающих в себя второй сверхпроводящий слой (или слой-электрод), или можно использовать многожильный кабель, сформированный путем скручивания вместе двух или более кабельных жил, не включающих в себя второй сверхпроводящий слой (или слой-электрод). При использовании многожильного кабеля количество жил для прямой линии и количество жил для обратной линии устанавливают одинаковыми. При использовании многожильного кабеля жила, не используемая для передачи энергии, может использоваться как резервная линия. Жилы, используемые для передачи энергии, образуют линию, в которой применяется первый сверхпроводящий слой одной жилы и первый сверхпроводящий слой другой жилы. Кабель (жила), не включающий(ая) в себя второй сверхпроводящий слой (или слой-электрод), снабжен(а) заземленным экранирующим слоем, который при приложении напряжения имеет потенциал земли.

[0045] <Биполярная линия передачи энергии>

По изобретению биполярная линия передачи энергии включает в себя силовой кабель 1p, используемый как линия положительного полюса, силовой кабель 1m, используемый как линия отрицательного полюса, и силовой кабель 1n, используемый как нейтральная линия, подключенные параллельно, и кабели 1p и 1n соединены с помощью выводов 13p, 13n, 14p и 14n через первый преобразователь 11p переменного тока в постоянный и первый преобразователь 12p постоянного тока в переменный, и кабели 1m и 1n соединены выводами 13m, 13n, 14m и 14n через второй преобразователь 11m переменного тока в постоянный и второй преобразователь 12m постоянного тока в переменный, образуя замкнутую цепь, как показано на фиг.1(B). Источник 10a питания постоянного тока подключен к одному концу кабеля 1p, используемому как положительная линия, а нагрузка подключена к противоположному концу этого кабеля. Первый преобразователь 11p переменного тока в постоянный и второй преобразователь 11m переменного тока в постоянный преобразует переменный ток источника 10a питания переменного тока в постоянный ток, и первый преобразователь 12p постоянного тока в переменный и второй преобразователь 12m постоянного тока в переменный преобразует переданный постоянный ток в переменный ток. Один конец кабеля 1n, используемый как нейтральная линия (в этом примере на стороне нагрузки), заземлен. В соответствии с этой конфигурацией, энергию постоянного тока, передаваемую из источника 10a питания переменного тока через преобразователь 11p, 11m переменного тока в постоянный в кабель 1p, 1m, подают на нагрузку через преобразователь 12p, 12m постоянного тока в переменный. В качестве линии по изобретению в такой биполярной линии передачи энергии предусмотрен блок 2 наложения переменного тока, который предназначен для наложения переменной составляющей тока на силовой кабель 1p, 1n. В этом примере блок 2 наложения переменного тока подключен рядом с первым преобразователем 11p переменного тока в постоянный к выводу 13p. В примере, показанном на фиг.1, блок 2 наложения переменного тока расположен на стороне нейтральной линии первого преобразователя 11p переменного тока в постоянный на выводе 13p, но может быть размещен не только на стороне положительной линии первого преобразователя 11p переменного тока в постоянный, на стороне нейтральной линии второго преобразователя 11m переменного тока в постоянный, на стороне отрицательной линии второго преобразователя 11m переменного тока в постоянный источника 10a питания переменного тока кабеля 1n, но также и на стороне нагрузки (на выводе 14p, 14n, 14m), в частности, на участке квадрата А, представленного пунктирной линией на фиг.1.

[0046] Блок 2 наложения переменного тока соединен с блоком 10b источника питания для наложения переменной составляющей тока соответствующей величины на силовые кабели 1p и 1n. Подробная конфигурация блока 2 наложения переменного тока описана ниже. Линия по изобретению включает в себя ответвляющие блоки 3 электропитания на кабелях 1p и 1n для отбора переменной составляющей тока, наложенной на кабели 1p и 1n. Ответвляющие блоки 3 электропитания, используемые в этом примере, предназначены для отбора переменной составляющей тока с использованием индуктивной связи, и их подробная конфигурация описана ниже.

[0047] В соответствии с описанной выше конфигурацией, в линии по изобретению можно легко отбирать переменную составляющую тока, хотя по ней выполняют передачу и распределение энергии постоянного тока, так же как и в монополярной линии передачи энергии. Поэтому отбираемая энергия может быть подана в различные потребляющие электроэнергию устройства, предназначенные для обеспечения работы линии. Отбираемую энергию подают в различные потребляющие электроэнергию устройства путем соединения ответвляющего блока 3 электропитания и потребляющих электроэнергию устройств с помощью проводов выводов и т.д.

[0048] В этом примере ответвляющий блок электропитания предусмотрен на положительной линии и на нейтральной линии, но он может быть предусмотрен на по меньшей мере одной из положительной линии, отрицательной линии и нейтральной линии; например, он может быть предусмотрен только на положительной линии, может быть предусмотрен как на положительной линии, так и на отрицательной линии, или может быть предусмотрен на всех трех линиях. В случае установки ответвляющего блока электропитания на отрицательной линии, блок наложения переменного тока подключают к выводу 13m. В случае установки ответвляющего блока электропитания только на нейтральной линии, блок наложения переменного тока может быть предусмотрен на одном из выводов 13p, 13m или 13n. В случае установки ответвляющего блока электропитания только на положительной линии или на отрицательной линии, может быть установлен фильтр, ослабляющий переменную составляющую тока и пропускающий через себя только постоянную составляющую тока, для надежного уменьшения передачи наложенной переменной составляющей тока на нагрузку. Такой фильтр может быть установлен на стороне нагрузки после преобразования в переменный ток первым преобразователем 12p постоянного тока в переменный, на стороне нагрузки после преобразования в переменный ток вторым преобразователем 12m постоянного тока в переменный, в частности, на участке круга B, представленного пунктирной линией на фиг.1(B), или может быть встроен во второй преобразователь 12p, 12m постоянного тока в переменный. Кроме того, в данном примере заземлен только один конец нейтральной линии, но могут быть заземлены оба ее конца.

[0049] В используемом силовом кабеле могут применяться две нитки одножильных кабелей, включающих в себя первый и второй сверхпроводящие слои (или слои-электроды), или может использоваться двужильный кабель, полученный путем скручивания вместе двух кабельных жил, включающих в себя первый и второй сверхпроводящие слои (или слои-электроды). Может использоваться многожильный кабель, включающий в себя три или более жилы, и жила, не используемая для передачи энергии, может быть предусмотрена как резервная линия. Жилы, используемые для передачи энергии, образуют линию, в которой используется первый сверхпроводящий слой и второй сверхпроводящий слой, включенные в состав этих двух жил. В качестве альтернативы могут использоваться три нитки одножильных кабелей, не включающих в себя второй сверхпроводящий слой (или слой-электрод), или может использоваться многожильный кабель, полученный путем скручивания вместе трех или более кабельных жил, не включающих в себя второй сверхпроводящий слой (или слой-электрод). При использовании одножильных кабелей в виде трех нитей или более или многожильного кабеля с тремя или более жилами, жила, не используемая для передачи энергии, может использоваться как резервная линия. Жилы, используемые для передачи энергии, образуют линию, используя первый сверхпроводящий слой одной жилы, первый сверхпроводящий слой другой жилы и первый сверхпроводящий слой еще одной жилы. Кабель (жила), не включающий(ая) в себя второй сверхпроводящий слой (или слой-электрод), снабжен(а) заземленным экранирующим слоем, который при приложении напряжения имеет потенциал земли.

[0050] <Блок наложения переменного тока>

На фиг.2 показана схема конфигурации блока наложения переменного тока, включенного в линию по изобретению; (A) показывает конфигурацию, включающую в себя блок преобразования, и (B) показывает конфигурацию, включающую в себя блок индуктивной связи. Блок 2A наложения переменного тока, показанный на фиг.2(A), включает в себя блок преобразования, соединенный с источником 10b питания переменного тока, для преобразования энергии переменного тока. Энергия от источника 10b питания переменного тока изменяется до соответствующей величины блоком преобразования, и переменную составляющую тока накладывают на вывод 13. В соответствии с этой конфигурацией переменная составляющая тока может протекать по силовому кабелю (см. фиг.1) через вывод 13, и постоянная составляющая тока может протекать с использованием преобразователя 11 переменного тока в постоянный.

[0051] Блок 2B наложения переменного тока, показанный на фиг.2(B), включает в себя ферромагнитное тело 2a, установленное на внешней периферии вывода 13, и обмотку 2b, намотанную по спирали вокруг внешней периферии ферромагнитного тела 2a и подключенную к источнику 10b питания переменного тока, в результате чего энергия переменного тока протекает по обмотке. В данном примере в качестве ферромагнитного тела 2a использовали тело, изготовленное из ферритового сердечника в форме кольца с использованием пары полукруглых дуговых кусков в комбинации так, чтобы легко устанавливаться на внешней периферии вывода 13. Для выполнения обмотки 2b использовали электропроводный материал. В блоке 2B наложения переменного тока переменный ток протекает по обмотке 2b от источника 10 питания переменного тока, в результате чего магнитное поле прикладывается к ферромагнитному телу 2a, и переменный ток протекает по выводу 13 в соответствии с магнитной проницаемостью магнитного поля и ферромагнитного тела 2a. В соответствии с этой конфигурацией переменная составляющая тока может протекать через вывод 13 в силовой кабель (см. фиг.1), и постоянная составляющая тока может протекать с использованием преобразователя 11 переменного тока в постоянный. Блок наложения переменного тока, основанный на индуктивной связи, является особенно предпочтительным, когда в качестве линии используется сверхпроводящий кабель, по которому можно передавать энергию постоянного тока с большой пропускной способностью. Энергию, накладываемую блоком наложения переменного тока, устанавливают равной передаваемой энергии постоянного тока или меньшей с тем, чтобы не мешать передаче и распределению постоянного тока.

[0052] (Ответвляющий блок электропитания)

В качестве силового кабеля, используемого в линии по изобретению, может использоваться нормальный электропроводный кабель или сверхпроводящий кабель. В частности, ниже будет описана конфигурация и состояние размещения ответвляющего блока электропитания с использованием сверхпроводящего кабеля.

<Сверхпроводящий кабель>

Вначале, перед описанием ответвляющего блока электропитания, будет раскрыта конфигурация сверхпроводящего кабеля, используемого для этой линии. На фиг.3 показан вид в разрезе сверхпроводящего кабеля трехжильного пакетного типа. Кабель 100 представляет собой кабель низкотемпературного изолированного типа и имеет три кабельные жилы 110, заключенные в теплоизоляционной трубе 120. Каждая жила 110 имеет каркас 15, первый сверхпроводящий слой 20, электроизолирующий слой 30, второй сверхпроводящий слой 40 и защитный слой 50 в указанном порядке от центра. Сверхпроводящий провод используют для первого сверхпроводящего слоя 20 и второго сверхпроводящего слоя 40. В таком сверхпроводящем кабеле первый сверхпроводящий слой одной жилы используется как положительная линия, первый сверхпроводящий слой другой жилы используется как отрицательная линия, и вторые сверхпроводящие слои этих двух жил используются как нейтральный вывод, что позволяет выполнять биполярную передачу энергии. Остальная жила может использоваться как резервная линия. Первый сверхпроводящий слой каждой жилы используется как прямая линия, и второй сверхпроводящий слой той же жилы используется как обратная линия, в результате чего можно выполнять монополярную передачу энергии.

[0053] <<Каркас>>

В качестве каркаса 15 можно использовать твердое тело, полученное путем скручивания вместе металлических проводов, или полое тело, в качестве которого используется металлическая труба. В качестве примера твердого каркаса можно указать тело, полученное в результате скручивания вместе отдельных медных проводов. При использовании полого каркаса внутреннюю часть каркаса можно использовать как канал для протекания хладагента.

[0054] <<Первый сверхпроводящий слой>>

В качестве первого сверхпроводящего слоя 20 подходит ленточный провод, имеющий множество оксидных высокотемпературных сверхпроводящих нитей, покрытых серебряной оболочкой. Здесь используется ленточный провод на основе Bi2223. Ленточный провод намотан вокруг каркаса в виде множества слоев для формирования первого сверхпроводящего слоя 20.

[0055] <<Электроизолирующий слой>>

Электроизолирующий слой 30 сформирован на первом сверхпроводящем слое 20. Электроизолирующий слой 30 может быть сформирован путем намотки вещества с укладкой крафт-бумаги и полимерной пленки из полипропилена и т.д. друг на друга (PPLP: зарегистрированный товарный знак, производится компанией Sumitomo Denkikougyou Kabushikikaisha) и т.д., например, вокруг внешней периферии первого сверхпроводящего слоя 20.

[0056] <<Второй сверхпроводящий слой>>

Сверхпроводящий кабель, используемый в этом примере, содержит второй сверхпроводящий слой 40, расположенный коаксиально с первым сверхпроводящим слоем 20 на внешней стороне электроизолирующего слоя 30. Второй сверхпроводящий слой 40 сформирован путем намотки сверхпроводящего провода, аналогичного используемому для первого сверхпроводящего слоя 20, вокруг внешней стороны электроизолирующего слоя 30. Второй сверхпроводящий слой 40 используется как обратная линия при монополярной передаче энергии или используется как нейтральная линия при биполярной передаче энергии.

[0057] <<Защитный слой>>

Далее, защитный слой 50 сформирован на втором сверхпроводящем слое 40. Защитный слой 50 механически защищает внутреннюю структуру от второго сверхпроводящего слоя 40 до каркаса и сформирован путем намотки крафт-бумаги или тканевой ленты вокруг второго сверхпроводящего слоя 40.

[0058] <<Теплоизоляционная труба>>

Теплоизоляционная труба 120 имеет структуру двойной трубы в виде гофрированной трубы 121 из нержавеющей стали и гофрированной внешней трубы 122 из нержавеющей стали. Обычно между гофрированной внутренней трубой 121 и гофрированной внешней трубой 122 сформировано пространство и его вакуумируют. Суперизоляция (Superinsulation - торговое наименование) помещена в это вакуумированное пространство для отражения излучаемого тепла. Во внутренней гофрированной трубе 121 пространство 123, окруженное внутренней периферийной поверхностью внутренней трубы 121 и внешними периферийными поверхностями кабельных жил 110, заполнено хладагентом в виде жидкого азота и т.д., в результате чего обеспечивается охлаждение первого сверхпроводящего слоя 20 и второго сверхпроводящего слоя 40 для поддержания сверхпроводящего состояния. Используемый в качестве хладагента жидкий азот также выполняет функцию электроизоляции. Слой 124 защиты от коррозии, сформированный из поливинилхлорида, сформирован на гофрированной внешней трубе 122.

[0059] Далее со ссылкой на фиг.4 будет описана конфигурация, включающая в себя ответвляющий блок электропитания, предназначенный для отбора ответвляемой мощности в качестве источника питания различных потребляющих электроэнергию устройств, применяемых для обеспечения работы линии, в блоке взаимного соединения описанного выше сверхпроводящего кабеля.

[Первый пример ответвляющего блока электропитания]

На фиг.4 схематично показана конфигурация блока взаимного соединения сверхпроводящего кабеля. Здесь для удобства описания показаны только две жилы; однако, фактически, присутствуют три жилы. В кабельной жиле 110 на фиг.4 толстой сплошной линией обозначен первый сверхпроводящий слой каждой жилы и пунктирной линией обозначен второй сверхпроводящий слой. Участок, где толстая сплошная линия и пунктирная линия расположены параллельно, представляет собой участок, где фактически второй сверхпроводящий слой расположен коаксиально с внешней стороны первого сверхпроводящего слоя через слой электроизоляции. Аналогичные комментарии относятся к блоку соединения, показанному на каждом чертеже до и после фиг.5, описанной ниже.

[0060] Блок 200 взаимного соединения, показанный на фиг.4, имеет конфигурацию, в которой концы пар сверхпроводящих кабелей установлены встык друг к другу, и три жилы 110, формирующие один кабель, установлены встык к жилам, формирующим другой кабель, для соединения. При формировании блока 200 соединения, в котором концы жил 110 установлены встык друг к другу, первоначально выполняют этап зачистки, в результате которого оголяют концы первых сверхпроводящих слоев 20, электроизолирующих слоев и вторых сверхпроводящих слоев 40. Первые сверхпроводящие слои 20 установленных встык жил 110 соединяют для формирования блока соединения проводников. При установке встык жил 110 жилы сверхпроводящих кабелей, используемых для построения одной и той же линии, устанавливают встык друг с другом. Например, жилу, используемую как положительная линия в одном сверхпроводящем кабеле, и жилу, используемую как положительная линия в другом сверхпроводящем кабеле, устанавливают встык друг с другом. Блок 31 изолирующего покрытия формируют путем намотки изолирующей бумаги и т.д. вокруг внешней стороны блока соединения проводников.

[0061] На концах вторых сверхпроводящих слоев 40 эти вторые сверхпроводящие слои 40 жил, составляющих разные линии, замыкают накоротко с помощью блока 41 короткого замыкания. Это означает, что вторые сверхпроводящие слои 40 жил разных линий соединяют с использованием блока 41 короткого замыкания слева и справа с блоком 31 изолирующего покрытия между ними, формируя замкнутую цепь. Если используется провод с оболочкой, который обладает хорошей гибкостью, вторые сверхпроводящие слои 40 легко соединяются и обеспечивается отличная работоспособность соединения.

[0062] Концы жил 110, блоки 31 изолирующего покрытия и блоки 41 короткого замыкания установлены в резервуаре 210 с хладагентом. В резервуаре 210 с хладагентом находится хладагент, такой как жидкий азот и т.д., который распределен для охлаждения сверхпроводящих проводов, используемых в блоке соединения при очень низкой температуре, для поддержания их в сверхпроводящем состоянии. Вакуумный резервуар 220 расположен снаружи резервуара 210 с хладагентом для теплоизоляции.

[0063] В блоке 200 соединения между блоком 31 изолирующего покрытия и концом сверхпроводящих слоев 40 существует не покрытый вторым сверхпроводящим слоем 40 участок, где электроизолирующий слой был удален. Этот участок используется как участок разделения, и ответвляющий блок 3 электропитания установлен на внешней периферии участка разделения. В этом случае блок наложения переменного тока накладывает переменную составляющую тока на первый сверхпроводящий слой 20.

[0064] В данном примере в качестве ответвляющего блока 3 электропитания используется устройство для отбора энергии переменного тока с использованием индуктивной связи. В частности, оно включает в себя ферромагнитное тело, установленное на внешней периферии участка разделения, и обмотку (не показана), спирально намотанную вокруг внешней периферии ферромагнитного тела. На фиг.4 показано состояние, в котором кольцевое ферромагнитное тело видно вдоль диаметрального направления со стороны внешней периферии. В данном примере в качестве ферромагнитного тела используется тело, изготовленное из ферритового сердечника в форме кольца с использованием пары полукруглых дугообразных кусков в комбинации с тем, чтобы легко устанавливаться на внешней периферии участка разделения. Для обмотки использовался электропроводный материал. В этом примере ответвляющие блоки 3 электропитания установлены в состоянии, в котором они погружены в хладагент. Используя магнитное поле, формируемое переменным током, протекающим через первый сверхпроводящий слой 20, на участке разделения, возникает наведенный ток, протекающий в обмотке ответвляющего блока 3 электропитания, который отбирают через не показанный провод вывода. Провод вывода проходит через резервуар 210 с хладагентом и вакуумный резервуар 220 и выходит наружу из блока соединения. При этом части, проходящие через резервуар 210 хладагента и вакуумный резервуар 220, герметизированы герметичным уплотнителем.

[0065] Конец провода вывода соединен с любым из различных потребляющих электроэнергию устройств, требуемых для обеспечения работы сверхпроводящего кабеля, например с датчиком и устройством контроля и другими устройствами, такими как вспомогательный охладитель и вспомогательный насос. В соответствии с используемыми компонентами потребляющие электроэнергию устройства могут запитываться с использованием энергии переменного тока, отбираемой ответвляющими блоками электропитания.

[0066] На фиг.4 та часть, где удален второй сверхпроводящий слой 40 и оголен электроизолирующий слой, используется как участок разделения, и ответвляющий блок 3 электропитания размещен на этом участке разделения. Однако в качестве другого участка разделения также можно использовать, например, блок 41 короткого замыкания второго сверхпроводящего слоя 40. Поскольку блок 41 короткого замыкания представляет собой участок, где второй сверхпроводящий слой 40 отделен от первого сверхпроводящего слоя 20, и они не расположены коаксиально, магнитные поля, формируемые при протекании токов через оба эти слоя 20 и 40, не компенсируют друг друга, и энергию можно отбирать с помощью ответвляющего блока 3 электропитания. В этом случае блок наложения переменного тока накладывает переменную составляющую тока на второй сверхпроводящий слой 40 (обратный проводник или нейтральный проводник). На фиг.4 ответвляющие блоки электропитания установлены на множестве участков, которые можно использовать в качестве участка разделения, но можно выбрать любой из них и установить на нем ответвляющий блок электропитания. Аналогичные комментарии относятся к описанию до фиг.5 и после нее.

[0067] В данном примере был описан сверхпроводящий кабель, имеющий второй сверхпроводящий слой, но также может использоваться сверхпроводящий кабель, не имеющий второго сверхпроводящего слоя (однако имеющий заземленный экранирующий слой с потенциалом земли). Например, при биполярной передаче энергии первый сверхпроводящий слой одной жилы можно использовать как положительную линию, первый сверхпроводящий слой другой жилы можно использовать как отрицательную линию, а первый сверхпроводящий слой еще одной жилы можно использовать как нейтральную линию, и переменная составляющая тока может быть наложена на первый сверхпроводящий слой по меньшей мере одной жилы. При этом ответвляющий блок электропитания можно предусмотреть на любом требуемом участке жилы. Аналогично, при монополярной передаче энергии первый сверхпроводящий слой одной жилы может использоваться как прямая линия, первый сверхпроводящий слой другой жилы может использоваться как обратная линия, а еще одна жила может использоваться как резервная линия, и переменная составляющая тока может быть наложена на первый сверхпроводящий слой по меньшей мере одной из жил, используемых как прямая линия и обратная линия. Аналогичные комментарии относятся к описанию фиг.5 и после нее.

[0068] [Второй пример ответвляющего блока электропитания]

В описанном выше первом примере представлена конфигурация, в которую включены блоки 41 короткого замыкания, соединяющие вторые сверхпроводящие слои жил, составляющих разные линии. Кроме того, блоки 41 короткого замыкания могут быть соединены, и ответвляющий блок 3 электропитания может быть установлен в блоке 41a соединения короткого замыкания, как показано на фиг.5. Так же как и блоки 41 короткого замыкания, блок 41a соединения короткого замыкания отделен от первого сверхпроводящего слоя 20 и расположен не коаксиально, и, таким образом, ответвляющий блок 3 электропитания установлен в блоке 41a соединения, что позволяет ответвлять и отбирать энергию с использованием индукции от магнитного поля переменного тока, протекающего через блок 41a соединения. Такой блок 41a соединения короткого замыкания также может быть предусмотрен в примерах, представленных на фиг.6 и последующих фигурах.

[0069] [Третий пример ответвляющего блока электропитания]

В первом примере, описанном выше, показана конфигурация, в которую включены блоки короткого замыкания, соединяющие вторые сверхпроводящие слои жил, составляющих разные линии. В третьем примере ниже, со ссылкой на фиг.6, будет описан случай, в котором блоки короткого замыкания не включены, и ответвляющие блоки электропитания включены в блок взаимного соединения, который соединяет вторые сверхпроводящие слои жил, составляющих одну и ту же линию, друг с другом, параллельно первым сверхпроводящим слоям.

[0070] Блок соединения, показанный на фиг.6, является тем же, что и в первом примере, в котором слои ступенчато оголены на концах пары сверхпроводящих кабелей, при этом сформированы блоки соединения проводников и блоки 31 изолирующего покрытия, и резервуар 210 с хладагентом и вакуумный резервуар 220 совместно закрывают соединительные части. Третий и первый примеры отличаются тем, что вторые сверхпроводящие слои 40 жил 110, составляющих одну и ту же линию, соединены в блоке 42 соединения, без использования короткого замыкания вторых сверхпроводящих слоев 40 жил 110, составляющих разные линии, и ответвляющий блок 3 электропитания предусмотрен в блоке 42 соединения. Конфигурация ответвляющего блока 3 электропитания аналогична конфигурации, представленной в первом примере, и ответвляющий блок 3 электропитания погружен в хладагент, как и в первом примере.

[0071] Поскольку второй сверхпроводящий слой 40 не расположен коаксиально с первым сверхпроводящим слоем 20, ответвляющий блок 3 электропитания помещен в блоке 42 соединения, показанном в этом примере, что позволяет ответвлять и отбирать электроэнергию с использованием индукции от магнитного поля переменного тока, протекающего через блок 42 соединения.

[0072] [Четвертый пример ответвляющего блока электропитания]

Далее, со ссылкой на фиг.7 будет описан случай, в котором ответвляющие блоки электропитания включены в блок взаимного соединения, имеющий резервуар с хладагентом, разветвленный для каждой жилы, и вакуумный резервуар для совместного охватывания участков разветвления резервуаров с хладагентом.

[0073] В блоке взаимного соединения сверхпроводящих кабелей, показанном в каждом из примеров с первого по третий, структура соединения разветвления сформирована для каждой жилы 110, и три соединительные части установлены в одном резервуаре с хладагентом. В отличие от этого, блок взаимного соединения, представленный в четвертом примере, отличается тем, что резервуар 210 с хладагентом также разветвлен для каждой жилы 110. Таким образом, блок соединения проводников и блок 31 изолирующего покрытия сформированы на конце каждой жилы 110, как и в первом примере, и вторые сверхпроводящие слои 40 замкнуты накоротко с помощью блока 41 короткого замыкания, между жилами, составляющими разные линии. Участок разделения, где первый сверхпроводящий слой 20 и второй сверхпроводящий слой 40 расположены не коаксиально, сформирован между блоком 41 короткого замыкания и блоком 31 изолирующего покрытия. С другой стороны, резервуар 210 с хладагентом разветвлен для каждой жилы, образуя блоки 211 разветвления хладагента, и блок 31 изолирующего покрытия и участок разделения заключены в каждом из блоков 211 разветвления хладагента. Блок 211 разветвления хладагента сформирован с использованием элемента, который может быть разделен на две, левую и правую части, практически в средней точке. В данном примере резервуар 210 с хладагентом установлен в одном вакуумном резервуаре 220, как и в первом примере. Таким образом, вакуумный резервуар 220 не разветвлен и используется цилиндрический сосуд, в который могут быть совместно заключены блоки 211 разветвления хладагента резервуара 210 с хладагентом.

[0074] В блоке соединения, показанном на фиг.7, ответвляющий блок 3 электропитания предусмотрен на внешней периферии участка разделения. Конфигурация ответвляющего блока 3 электропитания аналогична используемой в первом примере. Ответвляющий блок 3 электропитания может быть предусмотрен на участке разделения в блоке 211 разветвления хладагента или может быть предусмотрен на участке разделения в вакуумном резервуаре 220 снаружи блока 211 разветвления хладагента. В последнем случае провод вывода, соединенный с ответвляющим блоком 3 электропитания, может не проникать в резервуар 210 с хладагентом и проходит только через вакуумный резервуар 220. Ответвляющий блок 3 электропитания может быть установлен на внешней периферии блока 41 короткого замыкания или может быть установлен на внешней периферии блока соединения, в котором не содержится блок короткого замыкания, как в третьем примере. Ответвляющий блок 3 электропитания предусмотрен на таком участке разделения, что позволяет отбирать энергию ответвления из блока соединения.

[0075] [Пятый пример ответвляющего блока электропитания]

Далее, со ссылкой на фиг.8 будет описан случай, в котором ответвляющие блоки электропитания включены в блок взаимного соединения, в котором не только резервуар с хладагентом, но также и вакуумный резервуар разветвлены для каждой жилы.

[0076] В описанном выше четвертом примере используется блок соединения, в котором резервуар 210 с хладагентом сформирован из блоков 211 разветвления хладагента, а вакуумный резервуар 220 не разветвлен. В пятом примере вакуумный резервуар 220 также разветвлен для каждой жилы 110. Это означает, что вакуумный резервуар 220 сформирован с блоками 221 разветвления вакуума, предусмотренными в однозначном соответствии с блоками 211 разветвления хладагента, что обеспечивает возможность индивидуально закрывать блоки 211 разветвления хладагента резервуара 210 с хладагентом. Так же, как и блок 211 разветвления хладагента, блок 221 разветвления вакуума сформирован с использованием элемента, который может быть разделен на две, левую и правую части, практически в средней точке. Конфигурация блока взаимного соединения при этом аналогична конфигурации в соответствии с третьим примером, описанным выше, за исключением того, что вакуумный резервуар 220 также разветвлен для каждой жилы 110, и блок 31 изолирующего покрытия и участок разделения заключены в каждом из блоков 211 разветвления хладагента.

[0077] В блоке взаимного соединения, показанном на фиг.8, возможно предусмотреть ответвляющий блок 3 электропитания не только на участке разделения внутри блока 211 разветвления хладагента или на участке разделения внутри блока 221 разветвления вакуума снаружи блока 211 разветвления хладагента, но также и на участке разделения снаружи блока 221 разветвления вакуума. Для установки ответвляющего блока электропитания на участке разделения снаружи блока 211 разветвления вакуума провод вывода, соединенный с ответвляющим блоком 3 электропитания, может не проникать в резервуар 210 с хладагентом или в вакуумный резервуар 220. Ответвляющий блок 3 электропитания может быть установлен на внешней периферии блока 41 короткого замыкания или может быть установлен на внешней периферии блока соединения, который предусмотрен без использования какого-либо блока короткого замыкания, как в третьем примере. Ответвляющий блок 3 электропитания предусмотрен на таком участке разделения, в результате чего ответвляемую мощность можно отбирать от блока соединения, как и в примерах с первого по третий.

[0078] [Шестой пример ответвляющего блока электропитания]

В первом-пятом примерах выше была описана конфигурация, в которой ответвляющие блоки электропитания включены в блок взаимного соединения многожильного сверхпроводящего кабеля, и отбирается ответвляемая мощность. В шестом примере, со ссылкой на фиг.9 будет описана конфигурация, в которой ответвляемая мощность отбирается от блока взаимного соединения одножильного сверхпроводящего кабеля. Одножильный сверхпроводящий кабель имеет конфигурацию, в которой жилы указанного выше трехжильного сверхпроводящего кабеля становятся одной жилой. Имеется одна нитка такого одножильного сверхпроводящего кабеля (две нитки, если не содержится второй сверхпроводящий слой), в результате чего может быть построена монополярная линия передачи энергии. Когда используются две нитки таких одножильных сверхпроводящих кабелей (три нитки, если не содержится второй сверхпроводящий слой), может быть построена биполярная линия передачи энергии. В данном примере будет описан случай, в котором монополярная линия передачи энергии построена с использованием одной нитки одножильного сверхпроводящего кабеля, имеющего второй сверхпроводящий слой. Таким образом, в каждом одножильном сверхпроводящем кабеле первый сверхпроводящий слой используется как прямая линия, а второй сверхпроводящий слой используется как обратная линия.

[0079] В данном примере два одножильных сверхпроводящих кабеля 300 установлены параллельно, и каждый кабель 300 сформирован с блоком 250 дискретного соединения. В блоке 250 дискретного соединения сформирован блок соединения проводников, как и в первом примере, на конце сверхпроводящего кабеля 300, и блок 31 изолирующего покрытия предусмотрен на блоке соединения проводников. Блок 250 дискретного соединения установлен в резервуар 210 с хладагентом и погружен в хладагент, такой как жидкий азот и т.д. Вакуумный резервуар 220 охватывает внешнюю сторону резервуара 210 с хладагентом для теплоизоляции.

[0080] В этом примере блок 41 короткого замыкания, предназначенный для короткого замыкания вторых сверхпроводящих слоев 40 сверхпроводящих кабелей 300, сформирован между соседними блоками 250 дискретного соединения. В данном примере блок 41 короткого замыкания сформирован на каждой из правой и левой частях с блоком 31 изолирующего покрытия; при этом вторые сверхпроводящие слои 40 соседних блоков 250 дискретного соединения, установленные на правом блоке 31 изолирующего покрытия, соединены с помощью блока 41 короткого замыкания для формирования замкнутой цепи, и аналогично вторые сверхпроводящие слои 40 соседних блоков 250 дискретного соединения, расположенные слева от блока 31 изолирующего покрытия, соединены с помощью блока 41 короткого замыкания, для формирования замкнутой цепи. Блоки 41 короткого замыкания закрыты блоками 212 соединения хладагента и блоками 222 соединения вакуума для соединения соседних резервуаров 210 с хладагентом и соседних вакуумных резервуаров 220, и погружены в хладагент, такой как жидкий азот и т.д.

[0081] При использовании в качестве участка разделения блока 41 короткого замыкания ответвляющий блок 3 электропитания предусмотрен на внешней периферии блока 41 короткого замыкания. Более конкретно, можно использовать места установки внутри резервуара 210 с хладагентом, в блоке 41 короткого замыкания, внутри блока 222 соединения вакуума, снаружи от блока 212 соединения хладагента, в блоке 41 короткого замыкания, и снаружи блока 222 соединения вакуума в блоке 41 короткого замыкания. В качестве другого участка разделения можно использовать участок между блоком 31 изолирующего покрытия и блоком 41 короткого замыкания в резервуаре 210 с хладагентом, кроме блока 212 соединения хладагента, участок между блоком 31 изолирующего покрытия и блоком 41 короткого замыкания снаружи вакуумного резервуара 220, который не является блоком 222 соединения вакуума, блок 41a соединения короткого замыкания, если предусмотрен блок 41a соединения короткого замыкания, или тому подобное. Как показано в данном примере, ответвляемую мощность также можно отбирать от блока соединения сверхпроводящих кабелей 300.

[0082] [Седьмой пример ответвляющего блока электропитания]

В примерах с первого по шестой была описана конфигурация отбора ответвляемой мощности в сверхпроводящем кабеле. В седьмом примере со ссылкой на фиг.10 будет представлена конфигурация отбора ответвляемой мощности из блока взаимного соединения обычных электропроводных кабелей. Обычный электропроводный кабель 60 включает в себя оболочку 61 на внешней периферии кабельной жилы, имеющей проводник, электроизолирующий слой и слой-электрод, установленные коаксиально в указанном порядке от центра. В качестве структуры взаимного соединения, предназначенной для соединения кабелей 60, слой-электрод и электроизолирующий слой последовательно оголены на каждом конце жилы 61 так, чтобы оголить проводник, при этом проводники соединены друг с другом, используя элемент соединения в виде соединительной муфты и т.д., вспомогательный изолирующий слой предусмотрен так, что он закрывает часть соединения проводников на концах последовательно оголенных слоев, и соединительный кожух 62 установлен на внешней периферии вспомогательного изолирующего слоя. Соединительный кожух 62 сформирован путем комбинирования разделенных частей, которые могут быть разделены в направлении длины, и блок 64 сочленения разделенных частей сформирован из изолирующего материала. Оболочки 61 кабелей 60 электрически соединены с соединительным кожухом 62. Затем разделенные части соединительного кожуха 62 соединены с помощью соединительной линии 63, и ответвляющий блок 3 электропитания установлен на этой соединительной линии 63, как показано на фиг.10(A). Соединительная линия 63 представляет собой участок разветвления, расположенный не коаксиально с проводником, и энергию можно отбирать с помощью ответвляющего блока 3 электропитания. В качестве альтернативы, ответвляющий блок 3 электропитания может быть расположен на внешней периферии блока 64 сочленения, как показано на фиг.10(B). В блоке 64 сочленения слой-электрод 61 и соединительный кожух 62, электрически соединенные со слоем-электродом 61, отсутствуют по внешней периферии проводника, что позволяет отбирать электроэнергию с помощью ответвляющего блока 3 электропитания.

[0083] Хотя изобретение было подробно описано со ссылкой на конкретный вариант воплощения, для специалистов в данной области техники будет очевидно, что могут быть выполнены различные изменения и модификации без отхода от сущности и объема изобретения.

Настоящая заявка основана на заявке на японский патент (№ 2004-349164), поданной 1 декабря 2004 г., которая включена сюда посредством ссылки.

Промышленная применимость

[0084] Силовая кабельная линия по изобретению может использоваться для подачи электроэнергии и позволяет отбирать дополнительно наложенную переменную составляющую тока для питания потребляющих электроэнергию устройств, предназначенных для обеспечения работы этой линии, хотя она представляет собой линию передачи энергии постоянного тока.

Формула изобретения

1. Силовая кабельная линия, характеризующаяся:
силовым кабелем для осуществления передачи и распределения постоянного тока;
блоком наложения переменного тока для наложения переменной составляющей тока на упомянутый силовой кабель; и
ответвляющим блоком электропитания для отбора мощности, наведенной наложенной переменной составляющей тока, из упомянутого кабеля.

2. Силовая кабельная линия по п.1, отличающаяся тем, что упомянутый силовой кабель представляет собой сверхпроводящий кабель.

3. Силовая кабельная линия по п.2, отличающаяся тем, что сверхпроводящий кабель имеет первый сверхпроводящий слой и второй сверхпроводящий слой, расположенные коаксиально через электроизолирующий слой, предусмотренный на внешней периферии первого сверхпроводящего слоя, и упомянутый ответвляющий блок электропитания предусмотрен на участке разделения, где первый сверхпроводящий слой и второй сверхпроводящий слой расположены не коаксиально в блоке соединения кабелей.

4. Силовая кабельная линия по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что она содержит фильтр, установленный рядом с нагрузкой, использующей мощность, переданную через эту линию, для уменьшения протекания наложенной переменной составляющей тока на нагрузку.