超导电缆振动试验与抗振性能测试方法技术

超导电缆振动试验与抗振性能测试方法，包括：将超导电缆在振动试验台上就位；振动试验前，测试超导电缆的真空度、绝缘性能；布置用于采集动力学测试参量的传感器和数据采集仪；在测试工况下和加冷却液工况下，对超导电缆施加不同振动源，开展振动试验；振动试验过程中，对不同工况、不同振动源下的超导电缆进行正弦波扫频，以获得结构自振频率与阻尼比；对不同工况、不同振动源下的动力学测试参量进行采集；振动试验后，测试超导电缆的真空度、绝缘性能；基于振动试验测试数据，评价超导电缆抗振性能。通过模拟不同振源振动试验，测试振动试验前后的真空度、绝缘性能以及振动中的动力学特性数据，对超导电缆的抗振性能进行评价。对超导电缆的抗振性能进行评价。对超导电缆的抗振性能进行评价。

【技术实现步骤摘要】
超导电缆振动试验与抗振性能测试方法


[0001]本专利技术涉及超导电缆抗振试验
，更具体地，涉及超导电缆振动试验与抗振性能测试方法。

技术介绍

[0002]高温超导电缆系统由电缆本体、电缆附件、制冷系统、检测保护系统四个主要部分组成。高温超导电缆一般用液氮(77K，即
‑
196℃)作为冷却介质和绝缘介质。电缆绝缘结构是高温超导(HTS)电缆不可或缺的组成部分，为超导电缆的安全运行提供必要的保障，聚丙烯层压纸(polypropylene laminated paper，PPLP)兼具良好的浸渍性及较高的电气强度，是一种优异的低温绝缘材料。
[0003]埋在地下的超导电缆是比较昂贵的电力资产，通常用来向城市商业中心或者大型工业用户供电。超导电缆的运行环境比较复杂，特别是在城市人口密集的地方，地铁等交通工具会对环境产生振动，从而引起超导电缆的振动。超导电缆运行环境的振动源包括地铁振动、地基打桩振动、地震振动。
[0004]超导电缆的抗振试验是以超导电缆为试验对象，综合使用各种仪器设备，在荷载(作用力)作用下，通过测量与结构工作性能有关的各种参数，包括变形、频率、振幅等，从强度、刚度、抗裂性以及实际破坏形态来判断超导电缆结构的实际振动承载能力，其理论基础主要依据超导电缆地震模拟振动台试验技术及参数评价方法。
[0005]现有技术中，常用的结构抗振试验方法有伪静力试验方法、拟动力试验法和地震模拟振动台试验方法。
[0006]伪静力试验是目前研究结构或构件抗振性能中应用最广泛的试验方法，它可以最大限度地利用试件提供各种信息，例如承载力、刚度、变形能力、耗能能力和损伤特征等。拟动力试验方法，弥补了拟静力试验和振动台试验两者的缺陷，既可以进行结构的地震反应模拟，有可以进行大尺度甚至足尺结构模型试验，是一种具有广阔发展前景的抗振试验方法。拟动力试验的优点是无需对结构的恢复力模型作任何假定，结构的恢复力直接从试验中获取，从而避免了数值分析中结构恢复力模型及其参数难以确定的困难，并且结构破坏的全过程可以在试验加载过程是得到详细的观察。但拟动力试验系统是一个非常复杂的系统，其包括试验系统的硬件部分和软件部分。其硬件部分主要包括：伺服作动器、反力墙、试验台、试件等。地震模拟振动台试验，通过对振动台输入期望的各种形式地振动激励来研究结构的动力特性、地震反应和弹塑性破坏机理等，该方法刚好弥补了拟静力试验缺陷；但是由于自身条件的限制，绝大多数的试验仍为缩尺模型试验，振动台模型试验还存在一些需要解决的问题：如尺寸效应的影响，结构尺寸的缩小会提高材料的力学性能，如何分析评价这种影响还需要进一步的究；振动台试验有时难以满足全部的相似条件，如重力失真问题，目前还不能改变重力加速度的大小来满足相似条件；试验加载速率的提高同样会引起材料强度的提高，如何考虑加载速率的影响还需深入研究。
[0007]因此，需要针对超导电缆运行环境的振动源研发适合于超导电缆的各项振动试
验，从而获得对超导电缆抗振性能具有评价作用的测试结果，用于指导工程建设。

技术实现思路

[0008]为解决现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种超导电缆振动试验与抗振性能测试方法，基于超导电缆的实际运行环境，对不同振动源模拟振动试验，通过测试振动试验前后的真空度、绝缘性能以及振动试验过程中的动力学特性数据，对超导电缆的抗振性能进行评价。
[0009]本专利技术采用如下的技术方案。
[0010]超导电缆振动试验与抗振性能测试方法，振动试验包括：地铁模拟振动试验、打桩模拟振动试验和地震模拟振动试验。
[0011]所述方法包括：
[0012]步骤1，将超导电缆在振动试验台上就位；
[0013]步骤2，振动试验前，对超导电缆的真空度、绝缘性能进行测试；
[0014]步骤3，布置用于采集超导电缆动力学测试参量的传感器和数据采集仪；
[0015]步骤4，分别在测试工况下和考虑冷却液工况下，对超导电缆施加不同振动源，开展振动试验；
[0016]步骤5，振动试验过程中，对不同工况、不同振动源下的超导电缆进行正弦波扫频，以获得超导电缆的结构自振频率与阻尼比；对不同工况、不同振动源下的超导电缆的动力学测试参量进行采集；
[0017]步骤6，振动试验后，对超导电缆的真空度、绝缘性能进行测试；
[0018]步骤7，基于振动试验测试数据，对超导电缆的抗振性能进行评价。
[0019]优选地，步骤1中，振动试验台采用模块式台阵结构，包括4个2m
×
2m振动台；每个振动台由伺服电机驱动，存在X、Y方向上的自由度；
[0020]超导电缆在振动试验台上就位，是将超导电缆头部固定在2m
×
2m的振动台上，超导电缆的其余部位分别用三个高度为0.4m的水泥柱进行固定，使得超导电缆整体在同一水平线上。
[0021]优选地，步骤2中，振动试验前，通过对超导电缆的真空度进行测试，以获得试验前漏放气水平；通过对超导电缆的绝缘性能进行测试，以获得试验前介质谱的介损和电容。
[0022]优选地，步骤3中，动力学测试参量包括：应变、位移和加速度；
[0023]优选地，步骤3包括：
[0024]步骤3.1，将应变片贴在超导电缆的焊缝处，以测量超导电缆的应变；
[0025]步骤3.2，沿着超导电缆轴向，等间距均匀布置位移传感器和加速度传感器，以测量超导电缆的位移和加速度；
[0026]步骤3.3，利用数据采集仪，采集和汇总应变片、位移传感器和加速度传感器输出的信号。
[0027]优选地，步骤4中，振动源包括：地震波、地铁波和打桩波；
[0028]其中，地震波包括：第一自然地震波、第二自然地震波和人工地震波；每种地震波的烈度包括7度基本、7度罕遇、8度罕遇、9度罕遇；
[0029]打桩波选取高频振动钢板桩地表采集信号。
[0030]优选地，步骤5包括：
[0031]步骤5.1，在测试工况下，各振源的启动和结束时刻均对超导电缆进行正弦波扫频，以获得超导电缆的结构自振频率与阻尼比；
[0032]步骤5.2，在考虑冷却液工况下，各振源的启动和结束时刻均对超导电缆进行正弦波扫频，以获得超导电缆的结构自振频率与阻尼比；
[0033]步骤5.3，在测试工况下，各振源的振动过程中，连续采集超导电缆的应变、位移和加速度；
[0034]步骤5.4，在考虑冷却液工况下，各振源的振动过程中，连续采集超导电缆的应变、位移和加速度。
[0035]优选地，步骤6中，振动试验后，通过对超导电缆的真空度进行测试，以获得试验后漏放气水平；通过对超导电缆的绝缘性能进行测试，以获得试验后介质谱的介损和电容。
[0036]进一步，超导电缆的真空度测试设备包括：氦质谱检漏仪、真空计、数据采集计算机、真空机组、抽空阀、三通、抽空管、真空闸板阀、氦气；
[0037]超导电缆的绝缘性能测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.超导电缆振动试验与抗振性能测试方法，所述振动试验包括：地铁模拟振动试验、打桩模拟振动试验和地震模拟振动试验，其特征在于，所述方法包括：步骤1，将超导电缆在振动试验台上就位；步骤2，振动试验前，对超导电缆的真空度、绝缘性能进行测试；步骤3，布置用于采集超导电缆动力学测试参量的传感器和数据采集仪；步骤4，分别在测试工况下和考虑冷却液工况下，对超导电缆施加不同振动源，开展振动试验；步骤5，振动试验过程中，对不同工况、不同振动源下的超导电缆进行正弦波扫频，以获得超导电缆的结构自振频率与阻尼比；对不同工况、不同振动源下的超导电缆的动力学测试参量进行采集；步骤6，振动试验后，对超导电缆的真空度、绝缘性能进行测试；步骤7，基于振动试验测试数据，对超导电缆的抗振性能进行评价。2.根据权利要求1所述的超导电缆振动试验与抗振性能测试方法，其特征在于，步骤1中，所述振动试验台采用模块式台阵结构，包括4个2m
×
2m振动台；每个振动台由伺服电机驱动，存在X、Y方向上的自由度；所述超导电缆在振动试验台上就位，是将超导电缆头部固定在2m
×
2m的振动台上，超导电缆的其余部位分别用三个高度为0.4m的水泥柱进行固定，使得超导电缆整体在同一水平线上。3.根据权利要求1所述的超导电缆振动试验与抗振性能测试方法，其特征在于，步骤2中，振动试验前，通过对超导电缆的真空度进行测试，以获得试验前漏放气水平；通过对超导电缆的绝缘性能进行测试，以获得试验前介质谱的介损和电容。4.根据权利要求1所述的超导电缆振动试验与抗振性能测试方法，其特征在于，步骤3中，所述动力学测试参量包括：应变、位移和加速度；步骤3包括：步骤3.1，将应变片贴在超导电缆的焊缝处，以测量超导电缆的应变；步骤3.2，沿着超导电缆轴向，等间距均匀布置位移传感器和加速度传感器，以测量超导电缆的位移和加速度；步骤3.3，利用数据采集仪，采集和汇总应变片、位移传感器和加速度传感器输出的信号。5.根据权利要求1所述的超导电缆振动试验与抗振性能测试方法，其特征在于，步骤4中，振动源包括：地震波、地铁波和打桩波；其中，地震波包括：第一自然地震波、第二自然地震波和人工地震波；每种地震波的烈度包括7度基本、7度罕遇、8度罕遇、9度罕遇；打桩波选取...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦婷，李红雷，鲁燕青，魏本刚，高凯，贺林，许侃，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：