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首页> 外文会议>Annual Meeting of the Deutscher Kaelte und Klimatechnischer Verein >Supraleitende Stromkabel: Optimierung der Kühltechnik
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Supraleitende Stromkabel: Optimierung der Kühltechnik

机译：超导电力电缆：冷却技术优化

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Hochtemperatur-Supraleiter zum Aufbau von Stromversorgungskabeln bestehen aus keramischen Materialien, die bei einer Temperatur in der Nähe des Siedepunktes von flüssigem Stickstoff (-196 °C) ihre kritische Temperatur (Sprungtemperatur) erreichen und dann ihren elektrischen Widerstand vollständig verlieren. Dadurch ist es möglich, elektrischen Strom verlustfrei zu transportieren, wobei die Stromtragfähigkeit der Kabel exponentiell steigt, je weiter sich die Kühltemperatur von der kritischen Temperatur entfernt. Der Ersparung der ohmschen Verluste beim Stromtransport steht der energetische Aufwand für die Kühlung gegenüber. Dieser hängt neben der erforderlichen Kühlleistung auch von der Kühltemperatur, vom Kühlkonzept und von der Art der Kälteerzeugung ab. Die supraleitenden Stromleiter werden in Kabelkryostate integriert, durch die unterkühlter Flüssigstickstoff zirkuliert ohne zu verdampfen. So kann die durch den Kryostat einfallende Wärme abgeführt werden. Die Rückkühlung des zirkulierenden Flüssigstickstoffs erfolgt idealerweise in einem Unterkühler, in welchem zur Kälteerzeugung flüssiger Stickstoff im Unterdruck verdampft. Der Verdampfungsdruck lässt sich dabei auf bis zu 150 mbar absenken, die Verdampfungstemperatur beträgt dann -209 °C (64 K). Tiefere Temperaturen sind im praktischen Betrieb nicht erreichbar, weil bei -210°C (63 (K) der Stickstoff gefriert. Alternativ oder ergänzend zur „offenen" Kühlung durch verdampfenden Stickstoff lassen sich auch „geschlossene" Kühlsysteme konzipieren, bei denen die Kälteerzeugung mit einer Kältemaschine erfolgt. Es ist auch denkbar, den bei „offener" Kühlung verdampfenden Stickstoff direkt wieder zu verflüssigen, so entsteht eine „quasi geschlossene" Kühlung. Neben dem Wärmeeinfall durch den Kabelkryostaten und seine Endverschlüsse sind insbesondere bei längeren Kabelstrecken auch die hydraulischen Verluste durch den zirkulierenden Flüssigstickstoff und den damit verbundenen Wärmeeintrag der Zirkulationspumpen von Bedeutung. Die hierdurch erforderliche zusätzliche Kälteleistung lässt sich sehr stark durch den Einbau von Zwischenkühlstationen beeinflussen. Weiterhin ist es wichtig, neben den Kühltemperaturen am Ein-und Austritt des Kabelkryostaten auch die Temperatur-Hochpunkte auf der Strecke zu betrachten. Diese lassen sich durch eine optimale Konzipierung von Kühltechnik und Wärmeübertragung minimieren und unnötige Einschränkungen bei der Stromtragfähigkeit werden vermieden.
机译：用于构造电力电缆的高温超导体由陶瓷材料制成，其在液氮沸点（-196°C）附近的温度下达到其临界温度（跳高温），然后完全失去电阻。这使得可以携带电流损失，从而电缆的电流承载能力呈指数增加，从临界温度移除了冷却温度。在电力运输期间储蓄的欧姆损失与冷却的能量努力相反。这取决于冷却温度，冷却概念和制冷类型所需的冷却能力。超导动力导体集成在电缆低温恒温器中，循环过冷液氮而不蒸发。因此，可以去除通过低温恒温器入射的热量。循环液氮的重新冷却理想地在将液氮中蒸发在负压的过冷却器中进行。蒸发压力可以降低到高达150毫巴，蒸发温度为-209℃（64K）。在实际操作中不可用较低的温度，因为在-210°C（63（k）的氮气冻结中。或者或另外地用于通过蒸发氮来冷却，也可以设计“关闭”冷却系统，其中制冷发电还可以想到冷却器以反映直接用“打开”冷却的氮气蒸发，产生“准封闭”的冷却。除了电缆低温恒温器及其端闭件的热入口外，尤其是较长的电缆线液压损耗也是由于循环液氮和循环泵的相关热输入。由此可以通过安装冷却站来非常多地影响所需的额外冷却能力。此外，它很重要在电缆冷冻电极的进入和出口的冷却温度下，温度高点看看路线。通过最佳设计可以最小化，通过冷却技术的设计和热传递以及电流承载能力的不必要限制。

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