CN112798893A - 一种超导电缆短样试验平台 - Google Patents

一种超导电缆短样试验平台 Download PDF

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陈力
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Abstract

本发明实施例提供了一种超导电缆短样试验平台，包括：中间段杜瓦管和两个模块化终端，中间段杜瓦管用于放置超导电缆试样；中间段杜瓦管的两端分别与两个模块化终端的一端连接，每个模块化终端的另一端连接有端部封头，端部封头用于封闭并作为对外接口；两个模块化终端至少有一个内置有电流引线，每个模块化终端包括若干个模块；中间段杜瓦管包括：一个或多个管道。本发明实施例提供了一种超导电缆短样试验平台，可以实现高温超导电缆短样的工频耐压、雷电冲击、局部放电等高电压类试验和临界电流、通流能力、不平衡电流等电流类试验，具备变温度、变压力等试验条件。

Description

一种超导电缆短样试验平台
技术领域
本发明涉及电缆测试技术领域，尤其涉及一种超导电缆短样试验平台。
背景技术
超导材料具有零电阻特性、完全抗磁性、临界值下的电阻快速转变特性等独特性质，具有广阔的应用价值。随着高温超导材料的制备技术近年来取得长足发展并实现商业供应，超导电力技术的研究在世界范围内迅速展开。
超导电缆是利用超导材料零电阻特性和高载流密度特点发展出来的一种新型大容量输电装置，相比于常规电缆，在同等截面下输送能力提高10倍左右，传输损耗降低1/4～1/2，在高负荷密度城市线路扩容、新能源电能输送、电解等大电流工业应用等场景具有显著的技术优势。经过近20年的发展，超导电缆已经逐步从工程示范走向商业化应用的前沿。在商业化、规模化应用驱动下，超导电缆的各类性能试验测试愈加频繁，甚至成为能否突破商业化瓶颈的关键要素。
但目前现有的用于测试超导电缆高压、大电流等电气性能的设备存在局限性：要么采用简易的开放式液氮槽类试验装置，无法提供良好的温度、压力控制，也无法实现良好的电气屏蔽；要么采用和工程现场相同的低温杜瓦管配合高压终端装置，尽管试验条件性能优越，但实验系统成本过高，单次试验周期长、耗材多，不适应超导电缆短样的频繁、廉价、有效测试。
发明内容
本发明的实施例提供了一种超导电缆短样试验平台，已克服现有技术的缺陷。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
一种超导电缆短样试验平台，包括：中间段杜瓦管和两个模块化终端，所述中间段杜瓦管用于放置超导电缆试样；
所述中间段杜瓦管的两端分别与两个模块化终端的一端连接，每个模块化终端的另一端连接有端部封头，所述端部封头用于封闭并作为对外接口；
所述两个模块化终端至少有一个内置有电流引线，每个模块化终端包括若干个模块；
所述中间段杜瓦管包括：一个或多个管道。
优选地，所述管道包括：内管、外管和绝热夹层，所述绝热夹层位于内管和外管之间。
优选地，所述管道采用金属制成，所述管道为波纹管或者直管。
优选地，所述两个模块化终端中，每个模块化终端包括若干个A型终端模块；
或每个模块化终端包括若干个A型终端模块和若干个B型终端模块；
或其中一个模块化终端包括若干个A型终端模块，另一个模块化终端包括若干个B型终端模块；
或其中一个模块化终端包括若干个A型终端模块，另一个模块化终端包括若干个A型终端模块和若干个B型终端模块；
或其中一个模块化终端包括若干个B型终端模块，另一个模块化终端包括若干个A型终端模块和若干个B型终端模块；
所述A型终端模块包括：第一绝缘套筒、第一法兰和电流引线法兰，所述第一法兰和电流引线法兰分别位于第一绝缘套筒两端；
所述B型终端模块包括：第二绝缘套筒和2个第二法兰，所述2个第二法兰分别位于第二绝缘套筒两端；
所述第一绝缘套筒和第二绝缘套筒外均安装有伞裙。
优选地，当A型终端模块与中间段杜瓦管相邻时，通过第一法兰与中间段杜瓦管相邻的一端连接；
当B型终端模块与中间段杜瓦管相邻时，通过第二法兰与中间段杜瓦管相邻的一端连接。
优选地，当所述中间段杜瓦管包括多个管道时，相邻的管道通过法兰连接。由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供了一种超导电缆短样试验平台，可以实现高温超导电缆短样的工频耐压、雷电冲击、局部放电等高电压类试验和临界电流、通流能力、不平衡电流等电流类试验，具备变温度、变压力等试验条件，可用于超导电缆性能的验证抽样实验，也可用于新型超导电缆的性能研究试验。同时，本发明还具有结构简单，加工制作不复杂。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种超导电缆短样试验平台总体结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种超导电缆短样试验平台中管道和法兰的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种超导电缆短样试验平台A型终端模块和B型终端模块的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种超导电缆短样试验平台端部封头的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种超导电缆短样试验平台第一模块化终端/第二模块化终端的连接结构示意图以及内部剖面图。
附图标记：
1、中间段杜瓦管；
2、模块化终端；
3、A型终端模块；31、第一绝缘套筒；32、第一法兰；33、电流引线法兰；
4、B型终端模块；41、第二绝缘套筒；42、第二法兰；
5、端部封头。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
本发明实施例提供了一种超导电缆短样试验平台，如图1所示，包括：中间段杜瓦管1、两个模块化终端2，中间段杜瓦管1用于放置超导电缆试样，模块化终端2用于保持试验平台密封、引出电流引线、相/极间的高压隔离等。其中，中间段杜瓦管1位于两个模块化终端2之间，中间段杜瓦管的两端分别与两个模块化终端的一端连接，每个模块化终端的另一端连接有用于封闭和对外接口的端部封头5。两个模块化终端2至少有一个内置有电流引线，每个模块化终端包括若干个模块。每个模块可通过法兰连接。中间段杜瓦1管包括：一个或多个管道11。
中间段杜瓦管1采用不锈钢等低温下具有良好机械性能的金属制成管道。由于超导电缆短样的长度一般不小于1米也不大于10米，如图2所示，中间段杜瓦管1采用模块化设计，制成0.5米、1米、2米、5米的多根分离式的管道11，以适应不同超导电缆试验的试验需求。管道11包括：内管、外管和位于内外管之间的绝热夹层，绝热夹层由绝热材料构成，绝热材料优选真空多层绝热。管道末端用法兰将夹层密封。管道11可以是波纹管也可以是直管，优选波纹管。中间段杜瓦管1由多个管道11组成时，相邻管道11通过法兰连接，法兰密封采用刀口密封。
两个模块化终端中，每个模块化终端包括若干个A型终端模块3；或每个模块化终端包括若干个A型终端模块3和若干个B型终端模块4；或其中一个模块化终端包括若干个A型终端模块3，另一个模块化终端包括若干个B型终端模块4；或其中一个模块化终端包括若干个A型终端模块3，另一个模块化终端包括若干个A型终端模块3和若干个B型终端模块4；或其中一个模块化终端包括若干个B型终端模块4，另一个模块化终端包括若干个A型终端模块3和若干个B型终端模块4。如图3所示，A型终端模块3包括：第一绝缘套筒31、第一法兰32和电流引线法兰33，第一法兰32和电流引线法兰33分别位于第一绝缘套筒31两端；B型终端模块4包括：第二绝缘套筒41和2个第二法兰42，2个第二法兰42分别位于第二绝缘套筒41两端；第一绝缘套筒31和第二绝缘套筒41外均安装有伞裙。其中，第一法兰32和第二法兰42均为普通法兰，电流引线法兰33内置有电流引线，用于引出超导带的带点部分。A型终端模块3与中间段杜瓦管相邻的一端通过第一法兰32连接，采用刀口密封；B型终端模块4与中间段杜瓦管相邻的一端通过第二法兰42连接，采用刀口密封。绝缘套筒31和41由低温下具有良好机械性能和绝缘性能的材料组成，优选环氧套筒。套筒外安装的伞裙，优选橡胶伞裙。伞裙的数量和尺寸根据试验条件确定，主要是依据可能耐受的雷电冲击电压确定。第一绝缘套筒31与第一法兰32和电流引线法兰33可以通过低温环氧胶粘接的方式连接，第二绝缘套筒341和2个第二法兰3也通过低温环氧胶粘接的方式连接。通过组合不同的终端模块，可以实现单芯式、三芯式、同轴式等多种构型超导电缆短样试品的试验测试。
如图4所示，端部封头5的主要作用是在末端对实验系统进行封闭，同时作为对外的接口。具体的，端部封头5一端通过法兰与模块化终端连接，另一端设置有液氮进出液口、压力阀、压力计、液位计、测试信号引出端口等接口。
如图5所示，本发明的一般应用模式。一种超导电缆短样试验平台含有直线的中间段杜瓦管1、4组A型终端模块3、2组B型终端模块4和端部封头5。该配置可以用于进行同轴式超导电缆、单芯超导电缆等的试验。试验中，同轴的两个导体相或单芯的导体相和屏蔽相通过A型终端模块3的电流引线引出。高电压信号也可由此施加。通过端部封头处的压力计、温度计、液位计等测量装置可以监测内部状态。通过端部封头处的液氮进出液口，可以进行置换吹除、液氮注入等操作。具体实施中，可以通过两端的端部封头处的液氮进出液口同时开启，模拟液氮流动工况；也可以关闭一端，只使用其中某一端的进出液口模拟静态液氮的情况。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种超导电缆短样试验平台，其特征在于，包括：中间段杜瓦管和两个模块化终端，所述中间段杜瓦管用于放置超导电缆试样；
所述中间段杜瓦管的两端分别与两个模块化终端的一端连接，每个模块化终端的另一端连接有端部封头，所述端部封头用于封闭并作为对外接口；
所述两个模块化终端至少有一个内置有电流引线，每个模块化终端包括若干个模块；
所述中间段杜瓦管包括：一个或多个管道。
2.根据权利要求1所述的平台，其特征在于，所述管道包括：内管、外管和绝热夹层，所述绝热夹层位于内管和外管之间。
3.根据权利要求2所述的平台，其特征在于，所述管道采用金属制成，所述管道为波纹管或者直管。
4.根据权利要求1所述的平台，其特征在于，所述两个模块化终端中，每个模块化终端包括若干个A型终端模块；
或每个模块化终端包括若干个A型终端模块和若干个B型终端模块；
或其中一个模块化终端包括若干个A型终端模块，另一个模块化终端包括若干个B型终端模块；
或其中一个模块化终端包括若干个A型终端模块，另一个模块化终端包括若干个A型终端模块和若干个B型终端模块；
或其中一个模块化终端包括若干个B型终端模块，另一个模块化终端包括若干个A型终端模块和若干个B型终端模块；
所述A型终端模块包括：第一绝缘套筒、第一法兰和电流引线法兰，所述第一法兰和电流引线法兰分别位于第一绝缘套筒两端；
所述B型终端模块包括：第二绝缘套筒和2个第二法兰，所述2个第二法兰分别位于第二绝缘套筒两端；
所述第一绝缘套筒和第二绝缘套筒外均安装有伞裙。
5.根据权利要求4所述的平台，其特征在于，当A型终端模块与中间段杜瓦管相邻时，通过第一法兰与中间段杜瓦管相邻的一端连接；
当B型终端模块与中间段杜瓦管相邻时，通过第二法兰与中间段杜瓦管相邻的一端连接。
6.根据权利要求1所述的平台，其特征在于，当所述中间段杜瓦管包括多个管道时，相邻的管道通过法兰连接。
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