低溫絕緣高溫超導(dǎo)電纜通電導(dǎo)體電氣特性實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低溫絕緣高溫超導(dǎo)電纜實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]高溫超導(dǎo)電纜與常規(guī)電纜的區(qū)別是，高溫超導(dǎo)電纜采用了具有零電阻、大電流傳輸特性的高溫超導(dǎo)材料作為導(dǎo)體，以價(jià)格低廉的液態(tài)氮作為冷卻介質(zhì)，容量大、效率高、體積小、電磁污染小、損耗低等優(yōu)點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)大容量、低損耗輸變電的一個(gè)重要途徑。高溫超導(dǎo)電纜載流能力，低溫特性、低溫?zé)嵫h(huán)特性、絕緣擊穿特性、局部放電耐受特性等電氣性能是高溫超導(dǎo)電纜的主要評(píng)價(jià)依據(jù)。低溫絕緣高溫超導(dǎo)電纜通電導(dǎo)體電氣特性實(shí)驗(yàn)裝置主要用于超導(dǎo)電纜低溫高壓套管、通電導(dǎo)體的載流能力、絕緣性能等電氣性能的低溫實(shí)驗(yàn)研究。小型超導(dǎo)磁體線圈低溫性能、高壓性能和局部放電性能試驗(yàn)研究。具備①開(kāi)展低溫絕緣高溫超導(dǎo)電纜低溫性能試驗(yàn)、高壓試驗(yàn)、局部放電試驗(yàn)、雷電沖擊試驗(yàn)等測(cè)試和試驗(yàn)研究功能；②超導(dǎo)電纜通電導(dǎo)體恒流實(shí)驗(yàn)研究功能；③低溫絕緣高溫超導(dǎo)電纜低溫?zé)嵫h(huán)實(shí)驗(yàn)研究功能。
[0003]現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)裝置通常只滿足小型材料樣品或者單相功能實(shí)驗(yàn)，無(wú)法在同一個(gè)裝置中模擬實(shí)際運(yùn)行工況開(kāi)展面向低溫絕緣超導(dǎo)電纜通電導(dǎo)體短樣整體耐壓試驗(yàn)、恒流實(shí)驗(yàn)等下的恒流試驗(yàn)、低溫性能試驗(yàn)、局部放電性能試驗(yàn)等多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)?！禝EEE TRANSACT1NS ONAPPLIED SUPERCONDUCTIVITY》(IEEE 應(yīng)用超導(dǎo)匯刊)2005, VOL.15，N0.2 文獻(xiàn) “DielectricCharacteristics of HTS Cables Based on Partial Discharge Measurement (基于局部放電測(cè)量的超導(dǎo)電纜介電特性)”涉及一種超導(dǎo)電纜局部放電測(cè)試裝置，其低溫容器結(jié)構(gòu)采用立式封閉結(jié)構(gòu)，主要適用于低溫絕緣材料樣品的局部放電測(cè)試。該裝置無(wú)法實(shí)現(xiàn)低溫絕緣超導(dǎo)電纜通電導(dǎo)體樣品的耐壓和局部放電測(cè)試，無(wú)法形成電氣回路開(kāi)展恒流實(shí)驗(yàn)，不具備屏蔽層電流引出和測(cè)量功能，不具備液位和壓力測(cè)試功能，且無(wú)法實(shí)現(xiàn)液氮循環(huán)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對(duì)低溫絕緣高溫超導(dǎo)電纜通電導(dǎo)體電氣性能測(cè)試和試驗(yàn)需要，提出一種低溫絕緣高溫超導(dǎo)電纜通電導(dǎo)體電氣特性實(shí)驗(yàn)裝置。本發(fā)明適用于低溫環(huán)境下開(kāi)展低溫絕緣高溫超導(dǎo)電纜通電導(dǎo)體載流能力、通電導(dǎo)體低溫絕緣特性等電氣特性實(shí)驗(yàn)研究，以解決高溫超導(dǎo)電纜通電導(dǎo)體電氣特性實(shí)驗(yàn)研究裝備問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下述。
[0006]本發(fā)明低溫絕緣高溫超導(dǎo)電纜通電導(dǎo)體電氣特性實(shí)驗(yàn)裝置由低溫高壓套管、絕熱終端、低溫容器、兩個(gè)屏蔽電流引線出口、兩個(gè)操作孔、液氮輸液管入口、液氮輸液管出口、兩個(gè)排氣系統(tǒng)、兩個(gè)測(cè)量引線出口、兩個(gè)人行孔等部分組成。
[0007]所述的低溫絕緣高溫超導(dǎo)電纜通電導(dǎo)體電氣特性實(shí)驗(yàn)裝置為臥式結(jié)構(gòu)，低溫容器為圓柱形，水平放置，兩個(gè)絕熱終端垂直焊接在低溫容器上。兩個(gè)低溫高壓套管通過(guò)兩個(gè)法蘭及其配套的金屬均壓環(huán)分別豎直安裝在兩個(gè)絕熱終端上。液氮輸液管入口和液氮輸液管出口安裝在低溫容器上；兩個(gè)排氣系統(tǒng)分別安裝在兩個(gè)絕熱終端上、兩個(gè)測(cè)量引線出口分別垂直向上安裝在低溫容器上，兩個(gè)屏蔽電流引線出口垂直安裝在低溫容器的側(cè)壁上。兩個(gè)操作孔安裝在低溫容器的側(cè)壁上。兩個(gè)人行孔位于低溫容器的兩端。
[0008]所述的低溫高壓套管為電容式結(jié)構(gòu)，由電流引線、主絕緣、法蘭及其配套金屬均壓環(huán)三個(gè)功能部分組成。主絕緣為非金屬絕緣材料，緊密包覆在電流引線外；法蘭及其配套金屬均壓環(huán)緊密套裝在主絕緣外面且與主絕緣粘結(jié)固定為整體。所述的低溫高壓套管的下端工作在低溫環(huán)境中，上端工作在室溫空氣環(huán)境中。所述的低溫高壓套管通過(guò)所述的法蘭與所述的低溫容器連接在一起，所述法蘭及其配套金屬均壓環(huán)的材料為無(wú)磁不銹鋼，法蘭上部有配套金屬均壓環(huán)，法蘭下端面設(shè)計(jì)有非金屬絕熱層，以防止法蘭結(jié)冰。所述低溫高壓套管下端外壁嵌裝有用于屏蔽電場(chǎng)的不銹鋼金屬圓筒。
[0009]所述的低溫容器為臥式雙層結(jié)構(gòu)，其內(nèi)壁與外壁均為無(wú)磁不銹鋼材料，內(nèi)壁與外壁之間為真空層，內(nèi)壁外表面繞包有多層絕熱材料。所屬的低溫容器外壁設(shè)計(jì)有伸縮節(jié)，以避免熱循環(huán)過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力造成的損傷。
[0010]所述的低溫容器上端設(shè)計(jì)有兩個(gè)絕熱終端，絕熱終端用于安裝低溫高壓套管，兩個(gè)絕熱終端垂直向上安裝在低溫容器上，絕熱終端間距大于600毫米。所述的絕熱終端為雙層結(jié)構(gòu)，其內(nèi)壁與外壁均為無(wú)磁不銹鋼材料，內(nèi)壁與外壁之間為真空層，內(nèi)壁外表面繞包有多層絕熱材料，絕熱終端的內(nèi)壁、外壁分別與低溫容器的內(nèi)壁和外壁對(duì)應(yīng)焊接連接為整體，低溫容器的真空層與絕熱終端的真空層為整體互通結(jié)構(gòu)。
[0011]所述的兩個(gè)屏蔽電流引線出口用于將超導(dǎo)電纜通電導(dǎo)體的屏蔽層電流引線從低溫容器內(nèi)向低溫容器外引出，屏蔽電流引線出口安裝于低溫容器側(cè)壁上方。兩個(gè)屏蔽電流引線出口的上端部有端部密封法蘭屏。蔽電流引線出口的外管與低溫容器的外壁密封焊接；屏蔽電流引線出口的內(nèi)管安裝于低溫容器的真空層內(nèi)；屏蔽電流引線出口內(nèi)管的一端焊接于低溫容器的內(nèi)壁，屏蔽電流引線出口內(nèi)管另一端與屏蔽電流引線出口的端部密封法蘭密封焊接。低溫絕緣超導(dǎo)電纜通電導(dǎo)體兩端的屏蔽電流引線穿過(guò)屏蔽電流引線出口的內(nèi)管，引出低溫容器。
[0012]所述的液氮輸液管入口、液氮輸液管出口分別與兩個(gè)絕熱終端連接。液氮輸液管入口、液氮輸液管出口均為雙層結(jié)構(gòu)，其內(nèi)壁與外壁均為無(wú)磁不銹鋼材料，內(nèi)壁與外壁之間為真空層，內(nèi)壁外表面繞包有多層絕熱材料，液氮輸液管入口、液氮輸液管出口一端的內(nèi)壁、外壁分別與低溫容器的內(nèi)壁和外壁對(duì)應(yīng)焊接連接為整體，其真空層與絕熱終端真空層為整體互通結(jié)構(gòu)。
[0013]所述的兩個(gè)測(cè)量引線出口分別與兩個(gè)絕熱終端連接。測(cè)量引線出口均為雙層結(jié)構(gòu)，其內(nèi)壁與外壁均為無(wú)磁不銹鋼材料，內(nèi)壁與外壁之間為真空層，內(nèi)壁外表面繞包有多層絕熱材料，測(cè)量引線出口一端內(nèi)壁、外壁分別與低溫容器內(nèi)壁和外壁對(duì)應(yīng)焊接連接為整體，其真空層與絕熱終端真空層為整體互通結(jié)構(gòu)。
[0014]所述的兩個(gè)排氣系統(tǒng)分別通過(guò)絕熱管道與兩個(gè)絕熱終端連接，絕熱管道為雙層結(jié)構(gòu)，其內(nèi)壁與外壁均為無(wú)磁不銹鋼材料，內(nèi)壁與外壁之間為真空層，內(nèi)壁外表面繞包有多層絕熱材料。絕熱管道一端的內(nèi)壁、外壁分別與低溫容器的內(nèi)壁和外壁對(duì)應(yīng)焊接連接為整體，其真空層與絕熱終端真空層為整體互通結(jié)構(gòu)。
[0015]所述的操作孔位于低溫容器側(cè)壁，操作孔包括操作孔內(nèi)壁法蘭和操作孔外壁法蘭，操作孔內(nèi)壁法蘭和操作孔外壁法蘭分別與低溫容器內(nèi)壁、外壁對(duì)應(yīng)焊接密封，所述的操作孔與低溫容器內(nèi)壁的法蘭密封為低溫真空密封，以保證在低溫條件下無(wú)液氮泄漏至低溫容器內(nèi)壁與外壁之間的真空層。
[0016]所述的兩個(gè)人行孔位于低溫容器兩端，每個(gè)人行孔通過(guò)內(nèi)壁法蘭和外壁法蘭分別與低溫容器內(nèi)壁、外壁焊接密封，所述的人行孔與低溫容器內(nèi)壁的法蘭密封為低溫真空密封，以保證在低溫條件下無(wú)液氮泄漏至低溫容器內(nèi)壁與外壁之間的真空層。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是低溫絕緣高溫超導(dǎo)電纜通電導(dǎo)體電氣特性實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。圖中:1低溫高壓套管、2主絕緣、3法蘭及其配套金屬均壓環(huán)、4非金屬絕熱層、5排氣系統(tǒng)、6不銹鋼金屬圓筒、8外壁法蘭、9人行孔、10內(nèi)壁法蘭、11測(cè)量引線出口、12液氮輸液管入口、13絕熱終端、14屏蔽電流引線出口、15電流引線、16低溫容器、17操作孔、18波紋型伸縮節(jié)、19真空層、20液氮輸液管出口。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
[0019]如圖1所示，本發(fā)明裝置包括低溫高壓套管1、絕熱終端13、低溫容器16、液氮輸液管入口 12、液氮輸液管出口 20、兩個(gè)排氣系統(tǒng)5、兩個(gè)測(cè)量引線出口 12、兩個(gè)人行孔9、兩個(gè)屏蔽電流引出口 14。
[0020]所述的低溫絕緣高溫超導(dǎo)電纜通電導(dǎo)體電氣特性實(shí)驗(yàn)裝置為臥式結(jié)構(gòu)。低溫容器16為圓柱形，水平放置。兩個(gè)絕熱終端13垂直焊接在低溫容器16上；兩個(gè)低溫高壓套管I通過(guò)兩個(gè)法蘭及其配套的金屬均壓環(huán)3分別豎直安裝在兩個(gè)絕熱終端13上；液氮輸液管入口 12和液氮輸液管出口 20分別安裝在低溫容器16上；兩個(gè)排氣系統(tǒng)5分別安裝在兩個(gè)絕熱終端13上；兩個(gè)測(cè)量引線出口 12分別垂直向上安裝在低溫容器13上；兩個(gè)屏蔽電流引線出口 14垂直安裝在低溫容器16的側(cè)壁。兩個(gè)操作孔17安裝在低溫容器16的側(cè)壁；兩個(gè)人行孔9位于低溫容器16的兩端。
[0021]所述的低溫高壓套管I由電流引線15、主絕緣2、法蘭及其配套金屬均壓環(huán)3和非金屬絕熱層4組成。所述的低溫高壓套管I由電流引線15、主絕緣2、法蘭及其配套金屬均壓環(huán)3和非金屬絕熱層4組成，電流引線15為金屬圓柱或圓管型導(dǎo)體，主絕緣2緊密包覆在電流引線15上；法蘭及其配套金屬均壓環(huán)3套裝在在主絕緣2外表面并與主絕緣2粘結(jié)固定為一體；所述的低溫高壓套管I通過(guò)所述的法蘭及其配套金屬均壓環(huán)3與所述的低溫容器16連接在一起；所述法蘭及其配套金屬均壓環(huán)3材料為無(wú)磁不銹鋼。非金屬絕熱層4位于法蘭及其配套金屬均壓環(huán)3下表面，非金屬絕熱層4的上表面與法蘭及其配套金屬均壓環(huán)3的下表面粘合為整體。低溫高壓套管I的下端工作在低溫環(huán)境中，上端工作在室溫空氣環(huán)境中。低溫高壓套管I的下端外壁嵌裝有用于屏蔽電場(chǎng)的不銹鋼金屬圓筒6。
[0022]所述的低溫容器16為圓柱形水平放置，低溫容器16兩端配套有兩個(gè)人行孔9，每個(gè)人行孔9通過(guò)內(nèi)壁法蘭10和外壁法蘭8實(shí)現(xiàn)與低溫容器16內(nèi)壁及外壁的密封連接。低溫容器16的外壁上配套有波紋型伸縮節(jié)18。
[0023]所述的兩個(gè)屏蔽電流引線出口 14安裝于低溫容器16側(cè)壁上方，兩個(gè)屏蔽電流引線出口 14的上端部有端部密封法蘭。屏蔽電流引線出口 14的外管與低溫容器16的外壁密封焊接成為整體；屏蔽電流引線出口 14的內(nèi)管安裝于低溫容器16的內(nèi)壁與外壁之間的真空層內(nèi)。屏蔽電流引線出口 14內(nèi)管的下端焊接于低溫容器16的內(nèi)壁上，屏蔽電流引線出口 14內(nèi)管的上端與屏蔽電流引線出口 14的端部密封法蘭密封焊接。低溫絕緣超導(dǎo)電纜通電導(dǎo)體兩端的屏蔽電流引線穿過(guò)屏蔽電流引線出口 14的內(nèi)管，引出低溫容器16。
[0024]所述的低溫高壓套管I的下端工作在低溫環(huán)境中，上端工作在室溫空氣環(huán)境中；低