三相同轴高温超导电缆通流试验装置制造方法及图纸

一种三相同轴高温超导电缆通流试验装置，所述试验装置包括电动感应调压器、低压大电流发生器、合闸断路器、电流互感器、隔离开关、三相同轴超导电缆系统、接地断路器、模拟负载、接地开关、控制台、综合测控保护装置。通过上述方式，本实用新型专利技术除了提供一种三相同轴超导电缆故障暂态通流试验装置，还提供一种三相同轴超导电缆故障暂态通流试验方法，保证整套试验装置可进行三相同轴高温超导电缆长时间大电流稳态通流试验和瞬时强电流暂态通流试验，并开展电缆运行参数同步监测。本实用新型专利技术具备安全可靠性、广泛适用性与参数可控性等显著优点。广泛适用性与参数可控性等显著优点。广泛适用性与参数可控性等显著优点。

【技术实现步骤摘要】
三相同轴高温超导电缆通流试验装置

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[0001]本技术属于超导电缆领域，具体涉及一种三相同轴高温超导电缆通流试验装置。

技术介绍
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[0002]城市电网负荷快速增长，新增或扩容现有送电线路面临着电缆隧道空间饱和、电缆载流能力不足与新增变配电设施征地成本过高等难题，导致部分城市负荷中心配电容量面临无法满足实际发展需求的困境。高温超导体通常是指在液氮温度(77K)以上超导的材料，主要为铜基氧化物，其超导临界转变温度均高于液氮的气化温度(77.3K)。利用高温超导材料制造的高温超导电缆在城市负荷中心的地下电缆系统或在特定环境下实现大容量输电方面具有很大的技术优势，能够成倍提升地下电网输电容量，从而解决负荷增长和地下空间受限之间的矛盾，打破城市电力传输瓶颈。
[0003]三相同轴高温超导电缆因各相结构差异，三相导体之间电磁耦合不均匀，往往会出现相间不平衡问题。当线路发生短路电流冲击或者不对称故障时，由于超导体失超产生电阻和发生热积累，三相同轴电缆中各相电流呈现转移分布现象，令屏蔽层感应电流、电缆电压以及等效参数等均会发生改变；当低温冷却环境和冷却介质也发生故障或改变时，由于不能及时移除累积热，持续上升的温度导致超导电缆失去稳定性，严重时甚至会造成电缆损坏。
[0004]目前对于三相同轴高温超导电缆的通流试验仅局限于在三相对称低压大电流稳态下进行额定通流能力试验。由于受限于大容量三相输电能力和真型试验能力，三相故障运行环境通常很难实现，因此对三相同轴高温超导电缆的暂态运行特性变化规律也缺少试验研究支撑，无法对试验参量进行综合监测和评判，难以实现对理论分析方法的验证。

技术实现思路
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[0005]针对现有技术的不足与改进需求，本技术的目的是提供一种三相同轴超导电缆故障暂态通流试验装置，另一目的是提供三相同轴超导电缆稳态通流与故障暂态通流试验方法，本技术保证整套试验装置可进行三相同轴高温超导电缆长时间大电流稳态通流试验和瞬时强电流暂态通流试验，并开展电缆试验参量同步监测。
[0006]本技术的目的是采用下述技术方案实现的：
[0007]一种三相同轴高温超导电缆通流试验装置，包括电动感应调压器1、低压大电流发生器2、合闸断路器4、电流互感器5、隔离开关6、三相同轴高温超导电缆系统7、接地断路器8、模拟负载9、接地开关10、升流控制台3、综合测控保护装置11；
[0008]所述电动感应调压器1的输出端连接至低压大电流发生器2的输入端，通过升流控制台3控制电动感应调压器1和低压大电流发生器2产生试验所需的稳态试验电流和冲击电流；
[0009]所述合闸断路器4、隔离开关6、三相同轴高温超导电缆系统7、模拟负载9 依次串
联连接在所述低压大电流发生器的两电流输出端之间；
[0010]所述电流互感器4设置在隔离开关6和合闸断路器4之间；
[0011]在合闸断路器5和隔离开关6之间设置接地开关10；
[0012]接地断路器8并接在所述模拟负载9的两端；
[0013]所述综合测控保护装置11分别连接至升流控制台3、合闸断路器4、隔离开关6、接地断路器8和接地开关10，实现试验参量测试、试验回路控制与保护功能。
[0014]进一步优选地：
[0015]所述三相同轴高温超导电缆系统7包括三相同轴高温超导电缆70、超导电缆终端71、循环冷却监控装置72、不对称电流监测装置73、纳伏表74和电缆系统温度监控装置75；
[0016]所述循环冷却监控装置72设置在一侧超导电缆终端71处，用于为三相同轴高温超导电缆70和超导电缆终端71提供循环液氮作为冷却介质，并监测液氮质量流量、制冷功率以及液氮冷却回路出入口温度和压力监测值；
[0017]所述不对称电流监测装置73用于监测三相不对称状态下电缆中屏蔽层中流过的感应电流；
[0018]所述纳伏表安装在超导电缆终端71处，用于采集高温超导电缆端电压；
[0019]电缆系统温度监控装置75用于采集分析三相同轴高温超导电缆全长范围内的温度分布情况。
[0020]所述电缆系统温度监控装置75包括安装在三相同轴高温超导电缆中的超低温温度传感器711，每隔一设定距离，在所述高温超导电缆的屏蔽层外表面和空心骨架内表面分别安装一超低温温度传感器；
[0021]所述超低温温度传感器711的类型铂电阻传感器或测温光纤，其外部包裹柔性超高分子聚乙烯保护管。
[0022]所述试验参量包括用作高温超导电缆冷却液的液氮质量流量、制冷功率以及液氮冷却回路出入口温度和压力监测值，高温超导电流屏蔽层电流监测值，高温超导电缆端电压监测值，高温超导电缆三相电流值和高温超导电缆温度分布监测值，所述试验参量均通过测量信号线连接至综合测控保护装置11，由综合测控保护装置11判断三相同轴高温超导电缆是否出现失超。
[0023]所述低压大电流发生器2的长期运行输出三相电流即所需的稳态试验电流至少为5kA，冲击电流输出能力在2s内能达到25kA；
[0024]所述接地断路器8用于实现各相回路短路接地状态的独立控制，合闸时三相同期性小于3ms，可选择三相共用一台分相控制断路器或每相单独使用一台断路器；
[0025]试验系统主回路中的其他设备均为10kV配电系统用标准设备。
[0026]本技术相对于现有技术具有以下有益的技术效果：
[0027]1.现有技术只能对三相同轴高温超导电缆进行三相稳态通流试验，本技术基于25kA的低压大电流冲击试验平台，能够在同一套试验装置上同时开展三相同轴高温超导电缆长时间大电流稳态通流试验和瞬时强电流暂态通流试验；
[0028]2.现有技术难以对三相同轴高温超导电缆试验参量进行监测，本技术通过应用分布式温度监测和不对称电流监测等方法，对电缆试验过程中电缆导体电流、电缆温度分布、电缆端电压、循环冷却装置状态等一系列试验参量开展同步监测。
[0029]综上所述，基于本技术中的装置和方法开展的三相同轴高温超导电缆暂、稳态通流试验具有安全可靠性高、试验参数可监测等显著优点。
附图说明：
[0030]图1为本技术的一个实施例中10kV三相同轴超导电缆故障暂态通流试验装置主回路单线示意图。
[0031]图2为本技术的一个实施例中三相同轴超导电缆装置的结构示意图。
[0032]图3为本技术的一个实施例中三相同轴超导电缆的结构示意图。
具体实施方式：
[0033]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚完整地描述。特别声明，以下的描述本质上只是起到了宏观解释和实例说明的作用，绝不对本技术及其应用或使用进行任何限制。除非另外特别说明，否则，在实施例中阐述的部件和步骤的相对布置以及数字表达式和数值并不限制本技术保护的范围。
[0034]图1为本技术的一个实施例中10kV三相同轴超导电缆故障暂态通流试验装置主回路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三相同轴高温超导电缆通流试验装置，包括电动感应调压器(1)、低压大电流发生器(2)、合闸断路器(4)、电流互感器(5)、隔离开关(6)、三相同轴高温超导电缆系统(7)、接地断路器(8)、模拟负载(9)、接地开关(10)、升流控制台(3)、综合测控保护装置(11)；其特征在于：所述电动感应调压器(1)的输出端连接至低压大电流发生器(2)的输入端，通过升流控制台(3)控制电动感应调压器(1)和低压大电流发生器(2)产生试验所需的稳态试验电流和冲击电流；所述合闸断路器(4)、隔离开关(6)、三相同轴高温超导电缆系统(7)、模拟负载(9)依次串联连接在所述低压大电流发生器的两电流输出端之间；所述电流互感器(5)设置在隔离开关(6)和合闸断路器(4)之间；在合闸断路器(4)和隔离开关(6)之间设置接地开关(10)；接地断路器(8)并接在所述模拟负载(9)的两端；所述综合测控保护装置(11)分别连接至升流控制台(3)、合闸断路器(4)、隔离开关(6)、接地断路器(8)和接地开关(10)，实现试验参量测试、试验回路控制与保护功能。2.根据权利要求1所述的三相同轴高温超导电缆通流试验装置，其特征在于：所述三相同轴高温超导电缆系统(7)包括三相同轴高温超导电缆(70)、超导电缆终端(71)、循环冷却监控装置(72)、不对称电流监测装置(73)、纳伏表(74)和电缆系统温度监控装置(75)；所述循环冷却监控装置(72)设置在一侧超导电缆终端(71)处，用于为三相同轴高温超导电缆(70)和超导电缆终端(71)提供循环液氮作为冷却介质，并监测液氮质量流量、制冷功率以及液氮冷却回路出入口温度和压力监测值；所述不对称电流监测装置(73)用于监测三相不对...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦德福，刘佳鑫，刘一涛，李胜川，韩洪刚，诸嘉慧，张宏杰，崔巨勇，李冠华，王帅，宋云东，陈杰，曹京荥，王雅楠，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，
类型：新型
国别省市：