CN103809031B - 超导电缆交流损耗测试系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种超导电缆交流损耗测试系统，其包括：两个集气装置，所述集气装置包括一隔热壳体，所述隔热壳体上设有一加液口、一集气管和一线缆连接管，气体采集装置包括一个三通管，三通管的两个进气管头分别与两个集气装置的集气管连接，三通管的出气管头与一气体流量计连接，气体流量计与一气体流量信号采集系统连接。该测试系统通过两个集气装置采集超导电缆在通电过程中低温液氮由于电缆发热而挥发的气体，并通过气体采集装置测量挥发气体的流量，进而根据挥发气体的流量测量出超导电缆的交流损耗。该超导电缆交流损耗测试测量系统精度较高且性能稳定，不易受外部环境干扰，且具有结构简单、易于实现、制造成本低的优点。

Description

超导电缆交流损耗测试系统
技术领域
本发明涉及超导领域，特别是涉及一种用于测试超导电缆交流损耗的测试系统。
背景技术
高温超导电缆以其低损耗、大电流等性能使其成为未来大电流电力传输的方向，世界各发达国家均在对高温超导电缆进行大力研究。超导电缆的主要优势在于高电流密度与传输能力，可能在大城市大容量供电中首先得到应用。超导电缆是采用无阻的、能传输高电流密度的超导材料作为导电体并能传输大电流的一种电力设施，具有体积小、重量轻、损耗低和传输容量大的优点，可以实现低损耗、高效率、大容量输电。超导电缆的传输损耗仅为传输功率的0.5%比常规电缆5%-8%的损耗要低得多。在重量、尺寸相同的情况下，与常规电力电缆相比，高温超导电缆的容量可提高3-5倍、损耗下降60%，可以明显地节约占地面积和空间，节省宝一贵的土地资源。用超导电缆改装现有电缆系统，不但能将传输容量提高3倍以上，而且能将总费用降低20%。因此，超导电缆可以大大降低电力系统的损耗，提高电力系统的总效率，具有可观的经济效益。
超导电缆主要由电缆绝缘芯和围绕在绝缘芯外部的绝热管组成，绝热管与绝缘芯之间容纳有低温液体，一般为低温液氮。在超导电缆的研发生产过程中，交流损耗是超导电缆的关键性能数据之一，在测试过程中要求测量精度务必精确。现有超导电缆交流损耗的测试方法主要有相位测量法和液氮升温法两种，相位测量法通过锁相放大器测量超导电缆两端电压与通过电流之间的相角差来确定超导电缆的交流损耗，但由于一般超导电缆的交流损耗较低，其两端电压与所通过电流的相角差几乎接近90°，因此对相角测量仪器的测试精度要求极为严格，同时由于相角测量仪器极易遭受外部电磁的干扰，测量起来也非常的不准确。液氮温升法测量需要精确测量液氮的流速和温度，而这两个参数的测量都需要极高的设备精度要求，成本较高。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种超导电缆交流损耗测试系统，用于解决现有技术中超导电缆交流损耗测试精度低，测量成本高的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种超导电缆交流损耗测试系统，该超导电缆交流损耗测试系统，其包括：两个集气装置，所述集气装置包括一隔热壳体，所述隔热壳体上设有一加液口、一集气管和线缆连接管，所述加液口、集气管、线缆连接管与所述隔热壳体的内腔连通，所述隔热壳体的内腔中设有一隔板，所述加液口位于所述隔板的一侧，所述集气管、线缆连接管位于所述隔板的另一侧，所述隔板上设有电缆线通过孔；气体采集装置，所述气体采集装置包括一个三通管，所述三通管的两个进气管头分别与两个集气装置的集气管连接，所述三通管的出气管头与一气体流量计连接，所述气体流量计与一气体流量信号采集系统连接。
优选地，所述隔热壳体为双层壳体。
优选地，所述双层壳体的内层壳体上包覆有具有吸气功能的绝热包带。
优选地，所述集气管在双层壳体之间的部分为柔性可伸缩金属波纹管。
优选地，所述线缆连接管的内端部与所述双层壳体的内层壳体密封连接。
优选地，所述线缆连接管内端部与所述内层壳体的密封结构为环形刀口状或环形锥面状。
优选地，所述隔板的底部设有连通孔。
优选地，所述三通管出气管头与所述气体流量计之间的连接管位于一气体恒温器中。
优选地，所述气体流量计的末端设有一排气管，所述排气管的排气口方向向下。
优选地，所述线缆连接管的外端部设有连接法兰。
如上所述，本发明的超导电缆交流损耗测试系统具有以下有益效果：该测试系统通过两个集气装置采集超导电缆在通电过程中低温液氮由于电缆发热而挥发的气体，并通过气体采集装置测量挥发气体的流量，进而根据挥发气体的流量测量出超导电缆的交流损耗。该超导电缆交流损耗测试测量系统精度较高且性能稳定，不易受外部环境干扰，且具有结构简单、易于实现、制造成本低的优点。
附图说明
图1为本发明集气装置的结构示意图。
图2为本发明气体采集装置的结构示意图。
元件标号说明
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1、2。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1、2所示，本发明提供一种超导电缆交流损耗测试系统，该超导电缆交流损耗测试系统包括两个集气装置1和一个气体采集装置2，在使用时，两个集气装置1分别设置在超导电缆的两端，超导电缆通电后，集气装置1可收集由于电缆发热而气体，并通过气体采集装置测量挥发气体的流量，进而根据挥发气体的流量测量出超导电缆的交流损耗。
集气装置1包括一隔热壳体11，为了起到更好的隔热效果，防止外界空气与隔热壳体内部进行热交换，该隔热壳体11可采用双层壳体，层间抽真空，并同时在双层壳体的内层壳体上包覆有具有吸气功能的绝热包带。隔热壳体11上设有一加液口12、一集气管13和一线缆连接管14，加液口12、集气管13、线缆连接管14均与隔热壳体11的内腔连通。
加液口12用于在测试时向隔热壳体11内补充低温液氮，同时加液口12还可用于超导电缆电流引线的引出。集气管13用于收集低温液氮因受热而挥发出的气体。线缆连接管14用于与超导电缆的绝热管连接，这样超导电缆中的低温液氮就会与隔热壳体11中的低温液氮融为一体。为了便于连接，线缆连接管14的外端部设有连接法兰18。为了防止低温液氮泄露，线缆连接管14的内端部与双层壳体的内层壳体应进行密封连接，作为一种优选方式，线缆连接管14内端部与内层壳体的密封结构可采用环形刀口状或环形锥面状的密封结构。
在隔热壳体11的内腔中设有一隔板15，加液口12位于所述隔板的一侧，集气管13、线缆连接管14位于隔板15的另一侧。隔板15上设有电缆线通过孔17，隔板15的底部设有连通孔16，这样可便于向隔热壳体11内补充因气体挥发而减少的低温液氮。集气管13连通至隔热壳体11的内层，集气管13位于隔热壳体11壳体内外两层之间的部分为柔性可伸缩金属波纹管。
气体采集装置2包括一个三通管21，三通管21的两个进气管头分别与两个集气装置1的集气管13连接，三通管21的出气管头与一气体流量计24连接，三通管21的出气管头与气体流量计24之间连接管22位于一气体恒温器23中，气体恒温器23可使流入气体流量计24的气体温度保持恒定，这样可使气体流量测量起来更加的精确，为了达到更好的恒温效果，连接管22位于气体恒温器23的部分可设置为盘状。气体流量计24与气体流量信号采集系统26连接，气体流量信号采集系统26可根据气体流量计24的流量计算为超导电缆的交流损耗。
气体流量计24的末端设有一排气管25，排气管25的排气口方向向下，这样可避免在排气口处形成冷凝水回流，从而保证气体流量计24的测量精度。
该超导电缆交流损耗测试系统在使用时，将带有绝热套的超导电缆两端分别设置一个集气装置1，集气装置1的线缆连接管14与超导电缆的绝热套密封连接，超导电缆的绝缘芯位于隔热壳体11的内腔中，其端部从隔板15的电缆线通过孔17中穿过与电流引线连接。在测试时，分别通过各自的加液口12向两个集气装置1的隔热壳体11内加入低温液氮，使隔热壳体11内的低温液氮与超导电缆中的低温液氮混成一体。然后通过电流引线给超导电缆施加交流电，超导电流通电后产生的热量会使低温液氮挥发形成气体，由于低温液氮可使电缆线通过孔17、连通孔16密封，因此超导电缆内液氮产生的气体只能通过集气管13向外排出。经集气管13向外排出的气体经气体恒温器23进行恒温处理，然后经气体流量计24向外排出。体流量信号采集系统26可根据气体流量计24测得的气体流量，计算出超导电流的发热量，进而计算出超导电流的损耗。
该测试系统通过两个集气装置采集超导电缆在通电过程中低温液氮由于电缆发热而气体，并通过气体采集装置测量挥发气体的流量，进而根据挥发气体的流量测量出超导电缆的交流损耗。该超导电缆交流损耗测试测量系统精度较高且性能稳定，不易受外部环境干扰，且具有结构简单、易于实现、制造成本低的优点。综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种超导电缆交流损耗测试系统，其特征在于，其包括：
两个集气装置，所述集气装置包括一隔热壳体，所述隔热壳体上设有一加液口、一集气管和一线缆连接管，所述加液口、集气管、线缆连接管与所述隔热壳体的内腔连通，所述隔热壳体的内腔中设有一隔板，所述加液口位于所述隔板的一侧，所述集气管、线缆连接管位于所述隔板的另一侧，所述隔板上设有电缆线通过孔，在进行测试时，电缆的一端与其中一个集气装置的线缆连接管连接，电缆的另一端与另一集气装置的线缆连接管连接；
气体采集装置，所述气体采集装置包括一个三通管，所述三通管的两个进气管头分别与两个集气装置的集气管连接，所述三通管的出气管头与一气体流量计连接，所述气体流量计与一气体流量信号采集系统连接。
2.根据权利要求1所述的超导电缆交流损耗测试系统，其特征在于：所述隔热壳体为双层壳体。
3.根据权利要求2所述的超导电缆交流损耗测试系统，其特征在于：所述双层壳体的内层壳体上包覆有具有吸气功能的绝热包带。
4.根据权利要求2所述的超导电缆交流损耗测试系统，其特征在于：所述集气管在双层壳体之间的部分为柔性可伸缩金属波纹管。
5.根据权利要求2所述的超导电缆交流损耗测试系统，其特征在于：所述线缆连接管的内端部与所述双层壳体的内层壳体密封连接。
6.根据权利要求5所述的超导电缆交流损耗测试系统，其特征在于：所述线缆连接管内端部与所述内层壳体的密封结构为环形刀口状或环形锥面状。
7.根据权利要求1所述的超导电缆交流损耗测试系统，其特征在于：所述隔板的底部设有连通孔。
8.根据权利要求1所述的超导电缆交流损耗测试系统，其特征在于：所述三通管出气管头与所述气体流量计之间的连接管位于一气体恒温器中。
9.根据权利要求1所述的超导电缆交流损耗测试系统，其特征在于：所述气体流量计的末端设有一排气管，所述排气管的排气口方向向下。
10.根据权利要求1所述的超导电缆交流损耗测试系统，其特征在于：所述线缆连接管的外端部设有连接法兰。
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