Силовая кабельная линия

Силовая кабельная линия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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 линияВторой сверхпроводящий слой:Обратная линия	Кабельная жила 1 Первый сверхпроводящий слой:Положительная линияВторой сверхпроводящий слой:Нейтральная линияКабельная жила 2 Первый сверхпроводящий слой:Отрицательная линияВторой 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 посто