CN110988618B - 点热源安全性评估实验平台 - Google Patents

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Abstract

一种点热源安全性评估实验平台，为金属管状结构，金属管的内腔为实验腔(15)。第一电压引线(1)的一端连接高压发生器的正极，第一电压引线(1)的另一端连接金属棒电极(6)；第二电压引线(14)的一端连接高压发生器的负极，第二电压引线(14)另一端连接金属板电极(16)。输液口(7)、出液口(12)、安全阀(9)和爆破阀(10)、十个压力传感器(P1‑P10)固定在实验腔(15)上并与实验腔(15)内部联通。金属棒电极(6)和金属板电极(16)组成放电系统，和高压发生器连接形成放电回路；通过调节金属棒电极(6)的长短调节金属棒电极(6)与金属板电极(16)的放电间隙长度，调整放电电压，控制放电能量。

Description

点热源安全性评估实验平台
技术领域
本发明涉及一种点热源安全性评估实验装置。
背景技术
超导能源管道是电能和液体燃料一体化输送的新型能源输送系统，该系统是利用基于液化天然气(LNG)的混合工质的冷量冷却超导直流电缆通电导体实现电力输送，同时将LNG作为燃料输送，从而实现输电/输送燃料一体化输送。与常规LNG单独输送及常规电力输送相比，可大幅提高输送效率，具有十分显著的优势。由于LNG在气化后具有燃烧、甚至爆炸可能，要实现超导直流能源管道进行电力/LNG输送，首先需要解决基于LNG的混合工质热传导、电气、安全等性能。
电能和液体燃料一体化输送能源管道，目前尚无类似的技术可供参考。
发明内容
本发明的目的是提出一种点热源安全性评估实验平台，以满足基于LNG的混合工质热传导、电气、安全等性能的研究需要。
本发明通过在密闭容器中电极对高压放电产生电弧形成的点热源，模拟超导直流电缆绝缘击穿产生的电弧点热源，导致液体电介质气化后，在液体电介质中的产生的压力变化、传播的规律；可用于在超导直流电缆绝缘击穿情况下，基于LNG的混合工质在密封环境中的安全性能研究。
本发明通过调节金属棒电极的长短，调整金属棒电极与金属板电极间的放电间隙长度，实现放电能量可控。
本发明采用的技术方案如下述。
所述的点热源安全性评估实验平台为金属管，包括电压引线、法兰及固定螺栓绝缘结构件、金属棒电极、固定在金属管上、并与金属管内腔联通的输液口和出液口，以及安全阀、爆破阀、十个压力传感器组成。输液口和出液口安装有开关阀，用于控制流量。安全阀和爆破阀安装在金属管上，十个压力传感器安装金属管上部的内壁上。金属管的内腔为实验腔。
所述的金属管密封，通过实验腔两端的法兰与外部连接。
第一电压引线的一端连接高压发生器的正极，第一电流引线的另一端与金属棒电极连接；第二电压引线的一端高压发生器的负极连接，第二电压引线的另一端与金属板电极连接；金属棒电极和金属板电极组成放电系统，与高压发生器形成放电回路。实验腔的两端均装有第一金属法兰与第二金属法兰。第一电压引线和第二电压引线分别通过绝缘结构件和第一金属法兰固定连接；第一金属法兰通过固定螺栓与第二金属法兰密封连接。
压力传感器用于测量金属管内腔中的待测液体介质的压力变化和压力传播情况。
本发明点热源安全性评估实验平台工作时置于容器内，通过容器内的第一绝热支撑件与第二绝热支撑件支撑，第一绝热支撑件与第二绝热支撑件安装于容器底部。开始测量前，通过输液口向实验腔内注入待测液体电介质，通过安装在输液口和出液口的开关阀控制输液速度。测量结束后，通过出液口排出待测液体电介质。容器内盛有与待测液体电介质的材料相同、等温的液体电介质，以保持实验腔温度与外部基本相同。
金属棒电极和金属板电极位于实验腔的中心轴线位置；高压发生器用于产生直流高压，为金属棒电极与金属板电极组成的放电系统提供高压，产生放电，形成近似点热源，从而模拟超导直流电缆绝缘击穿状况；压力传感器测量点热源在密闭容器中的待测液体电介质中的压力变化、传播数据，以研究超导直流电缆绝缘击穿情况下LNG的混合工质在密封环境中的产生的压力变化及其传播规律。
所述的液体电介质包括LN2、LNG、CF4、及其混合物等低温液体电介质，也可为常温绝缘油介质。
所述的金属棒电极可以是多个，多个金属棒电极长度不同，可更换。每次实验只需用其中一个。
附图说明
图1是点热源安全性评估实验平台结构组成示意图；图中：1第一电压引线、2绝缘结构件、3第一法兰、4第二法兰、5固定螺栓、6金属棒电极、7输液口、8开关阀、9安全阀、10爆破阀、12出液口、11绝热支撑件、13开关阀、14第二电压引线、15实验腔、16金属板电极、17容器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。
本发明点热源安全性评估实验平台为金属管，包括两根电压引线1、14、两个法兰3、4、固定螺栓5、两个绝缘结构件2、金属棒电极6；以及固定在实验腔15并与实验腔15内部联通的输液口7、出液口12，以及安全阀9、爆破阀10、十个压力传感器P1-P10。输液口7上安装有第一开关阀8，出液口12上安装有第二开关阀13，第一开关阀和第二开关阀用于控制流量。安全阀9和爆破阀10安装在金属管上，十个压力传感器P1-P10安装金属管上部的内壁上。金属管的内腔为实验腔15。
第一电压引线1的一端连接高压发生器的正极连接；第一电压引线的另一端连接金属棒电极6；第二电压引线14的一端连接高压发生器的负极，第二电压引线14的另一端连接金属板电极16。高压发生器放置于容器17外部地面上。
金属棒电极6和金属板电极16组成放电系统，和高压发生器连接形成放电回路。通过调节金属棒电极6的长短调节金属棒电极6与金属板电极16的放电间隙长度，以此调整放电电压，从而控制放电能量。
实验腔15的左右两端均安装有两个金属法兰：第一法兰3和第二法兰4；第一电压引线1通过第一绝缘结构件2和第一金属法兰3固定连接；第二电压引线14通过第二绝缘结构件2与第一金属法兰3固定连接；第一金属法兰3通过固定螺栓5与第二金属法兰4密封连接。
十个压力传感器P1-P10均布于实验腔15的上部管壁上，并与实验腔15内部连通；压力传感器P1-P10用于测量放电系统放电时形成点热源发热情况下，待测液体电介质的压力变化及压力传播数据。
本发明通过调节金属棒电极6的长短，以调整金属棒电极6与金属板电极16的放电间隙长度，以此控制放电电压，从而达到控制放电能量可控的目的。
本发明点热源安全性评估实验平台工作时置于容器17内，通过容器17内的第一绝热支撑件11与第二绝热支撑件11支撑，第一绝热支撑件与第二绝热支撑件安装于容器17的额底部。本发明实验平台工作浸没在充满液体电介质的容器17中。开始实验前，通过输液口7向实验腔15内注入待测液体电介质，通过安装在输液口7上的第一开关阀8、出液口12上的第二开关阀13控制输液速度。测量结束后，通过出液口12排出待测液体电介质。容器17内盛有与待测液体电介质的材料相同、等温的液体电介质，以保持实验腔15的温度与外部基本相同。
本发明装置具有耐气压等级高、安全性强、工作温度低等优点，适用于高温超导直流电缆绝缘击穿后形成的点热源发热在密封空间中的压力变化、传播等规律的研究；本发明还可通过调节金属棒电极6的长短，以调整金属棒电极6与金属板电极16的放电间隙长度，以此控制放电电压，从而实现控制放电产生的能量。

Claims (1)

1.一种点热源安全性评估实验平台，其特征在于，所述的点热源安全性评估实验平台为金属管，包括两根电压引线(1、14)、两个法兰(3、4)、固定螺栓(5)、绝缘结构件(2)、金属棒电极(6)；以及固定在实验腔(15)并与实验腔(15)内部联通的输液口(7)、出液口(12)、安全阀(9)和爆破阀(10)、十个压力传感器(P1-P10)；两根电压引线(1、14)为第一电压引线(1)和第二电压引线(14)，两个法兰(3、4)为第一法兰(3)和第二法兰(4)；输液口(7)上安装有第一开关阀(8)，出液口(12)上安装有第二开关阀(13)，第一开关阀(8)和第二开关阀(13)用于控制流量；安全阀(9)和爆破阀(10)安装在金属管上，十个压力传感器(P1-P10)即第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器、第五压力传感器、第六压力传感器、第七压力传感器、第八压力传感器、第九压力传感器、第十压力传感器依次安装金属管上部的内壁上；金属管的内腔为实验腔(15)；第一电压引线(1)的一端连接高压发生器的正极，第一电压引线(1)的另一端连接金属棒电极(6)；第二电压引线(14)的一端连接高压发生器的负极，第二电压引线(14)的另一端连接金属板电极(16)；
所述的金属棒电极(6)和金属板电极(16)组成放电系统，和高压发生器连接形成放电回路；通过调节金属棒电极(6)的长短调节金属棒电极(6)与金属板电极(16)的放电间隙长度，调整放电电压，控制放电能量；
所述的实验腔(15)的左右两端均安装有两个金属法兰：第一法兰(3)和第二法兰(4)；第一电压引线(1)通过第一绝缘结构件(2)和第一金属法兰(3)固定连接；第二电压引线(14)通过第二绝缘结构件(2)与第一金属法兰(3)固定连接；第一金属法兰(3)通过固定螺栓(5)与第二金属法兰(4)密封连接；
所述的十个压力传感器(P1-P10)即第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器、第五压力传感器、第六压力传感器、第七压力传感器、第八压力传感器、第九压力传感器、第十压力传感器均布于实验腔(15)的上部管壁上，用于测量放电系统放电时形成点热源发热情况下，待测液体电介质的压力变化及压力传播数据；
所述的实验腔(15)工作时浸没于盛放于容器(17)中的液体电介质中，通过容器(17)内的第一绝热支撑件与第二绝热支撑件支撑，第一绝热支撑件与第二绝热支撑件安装于容器(17)的底部；开始实验前，通过输液口(7)向实验腔(15)内注入待测液体电介质，通过安装在输液口(7)上的第一开关阀(8)、出液口(12)上的第二开关阀(13)控制输液速度；测量结束后，通过出液口(12)排出待测液体电介质；容器(17)内盛有与待测液体电介质的材料相同、等温的液体电介质，以保持实验腔(15)的温度与外部基本相同；装置具有耐气压等级高、安全性强、工作温度低优点，适用于高温超导直流电缆绝缘击穿后形成的点热源发热在密封空间中的压力变化、传播规律的研究；装置还可通过调节金属棒电极(6)的长短，以调整金属棒电极(6)与金属板电极(16)的放电间隙长度，以此控制放电电压，从而实现控制放电产生的能量。
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