低溫絕緣高溫超導電纜通電導體電氣特性實驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種低溫絕緣高溫超導電纜實驗裝置。
【背景技術】
[0002]高溫超導電纜與常規電纜的區別是，高溫超導電纜采用了具有零電阻、大電流傳輸特性的高溫超導材料作為導體，以價格低廉的液態氮作為冷卻介質，容量大、效率高、體積小、電磁污染小、損耗低等優點，是實現大容量、低損耗輸變電的一個重要途徑。高溫超導電纜載流能力，低溫特性、低溫熱循環特性、絕緣擊穿特性、局部放電耐受特性等電氣性能是高溫超導電纜的主要評價依據。低溫絕緣高溫超導電纜通電導體電氣特性實驗裝置主要用于超導電纜低溫高壓套管、通電導體的載流能力、絕緣性能等電氣性能的低溫實驗研究。小型超導磁體線圈低溫性能、高壓性能和局部放電性能試驗研究。具備①開展低溫絕緣高溫超導電纜低溫性能試驗、高壓試驗、局部放電試驗、雷電沖擊試驗等測試和試驗研究功能；②超導電纜通電導體恒流實驗研究功能；③低溫絕緣高溫超導電纜低溫熱循環實驗研究功能。
[0003]現有的實驗裝置通常只滿足小型材料樣品或者單相功能實驗，無法在同一個裝置中模擬實際運行工況開展面向低溫絕緣超導電纜通電導體短樣整體耐壓試驗、恒流實驗等下的恒流試驗、低溫性能試驗、局部放電性能試驗等多項實驗。《IEEE TRANSACT1NS ONAPPLIED SUPERCONDUCTIVITY》(IEEE 應用超導匯刊)2005, VOL.15，N0.2 文獻 “DielectricCharacteristics of HTS Cables Based on Partial Discharge Measurement (基于局部放電測量的超導電纜介電特性)”涉及一種超導電纜局部放電測試裝置，其低溫容器結構采用立式封閉結構，主要適用于低溫絕緣材料樣品的局部放電測試。該裝置無法實現低溫絕緣超導電纜通電導體樣品的耐壓和局部放電測試，無法形成電氣回路開展恒流實驗，不具備屏蔽層電流引出和測量功能，不具備液位和壓力測試功能，且無法實現液氮循環。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是針對低溫絕緣高溫超導電纜通電導體電氣性能測試和試驗需要，提出一種低溫絕緣高溫超導電纜通電導體電氣特性實驗裝置。本發明適用于低溫環境下開展低溫絕緣高溫超導電纜通電導體載流能力、通電導體低溫絕緣特性等電氣特性實驗研究，以解決高溫超導電纜通電導體電氣特性實驗研究裝備問題。
[0005]本發明采用的技術方案如下述。
[0006]本發明低溫絕緣高溫超導電纜通電導體電氣特性實驗裝置由低溫高壓套管、絕熱終端、低溫容器、兩個屏蔽電流引線出口、兩個操作孔、液氮輸液管入口、液氮輸液管出口、兩個排氣系統、兩個測量引線出口、兩個人行孔等部分組成。
[0007]所述的低溫絕緣高溫超導電纜通電導體電氣特性實驗裝置為臥式結構，低溫容器為圓柱形，水平放置，兩個絕熱終端垂直焊接在低溫容器上。兩個低溫高壓套管通過兩個法蘭及其配套的金屬均壓環分別豎直安裝在兩個絕熱終端上。液氮輸液管入口和液氮輸液管出口安裝在低溫容器上；兩個排氣系統分別安裝在兩個絕熱終端上、兩個測量引線出口分別垂直向上安裝在低溫容器上，兩個屏蔽電流引線出口垂直安裝在低溫容器的側壁上。兩個操作孔安裝在低溫容器的側壁上。兩個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構，由電流引線、主絕緣、法蘭及其配套金屬均壓環三個功能部分組成。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緊密套裝在主絕緣外面且與主絕緣粘結固定為整體。所述的低溫高壓套管的下端工作在低溫環境中，上端工作在室溫空氣環境中。所述的低溫高壓套管通過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的材料為無磁不銹鋼，法蘭上部有配套金屬均壓環，法蘭下端面設計有非金屬絕熱層，以防止法蘭結冰。所述低溫高壓套管下端外壁嵌裝有用于屏蔽電場的不銹鋼金屬圓筒。
[0009]所述的低溫容器為臥式雙層結構，其內壁與外壁均為無磁不銹鋼材料，內壁與外壁之間為真空層，內壁外表面繞包有多層絕熱材料。所屬的低溫容器外壁設計有伸縮節，以避免熱循環過程中產生的應力造成的損傷。
[0010]所述的低溫容器上端設計有兩個絕熱終端，絕熱終端用于安裝低溫高壓套管，兩個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構，其內壁與外壁均為無磁不銹鋼材料，內壁與外壁之間為真空層，內壁外表面繞包有多層絕熱材料，絕熱終端的內壁、外壁分別與低溫容器的內壁和外壁對應焊接連接為整體，低溫容器的真空層與絕熱終端的真空層為整體互通結構。
[0011]所述的兩個屏蔽電流引線出口用于將超導電纜通電導體的屏蔽層電流引線從低溫容器內向低溫容器外引出，屏蔽電流引線出口安裝于低溫容器側壁上方。兩個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管安裝于低溫容器的真空層內；屏蔽電流引線出口內管的一端焊接于低溫容器的內壁，屏蔽電流引線出口內管另一端與屏蔽電流引線出口的端部密封法蘭密封焊接。低溫絕緣超導電纜通電導體兩端的屏蔽電流引線穿過屏蔽電流引線出口的內管，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構，其內壁與外壁均為無磁不銹鋼材料，內壁與外壁之間為真空層，內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壁、外壁分別與低溫容器的內壁和外壁對應焊接連接為整體，其真空層與絕熱終端真空層為整體互通結構。
[0013]所述的兩個測量引線出口分別與兩個絕熱終端連接。測量引線出口均為雙層結構，其內壁與外壁均為無磁不銹鋼材料，內壁與外壁之間為真空層，內壁外表面繞包有多層絕熱材料，測量引線出口一端內壁、外壁分別與低溫容器內壁和外壁對應焊接連接為整體，其真空層與絕熱終端真空層為整體互通結構。
[0014]所述的兩個排氣系統分別通過絕熱管道與兩個絕熱終端連接，絕熱管道為雙層結構，其內壁與外壁均為無磁不銹鋼材料，內壁與外壁之間為真空層，內壁外表面繞包有多層絕熱材料。絕熱管道一端的內壁、外壁分別與低溫容器的內壁和外壁對應焊接連接為整體，其真空層與絕熱終端真空層為整體互通結構。
[0015]所述的操作孔位于低溫容器側壁，操作孔包括操作孔內壁法蘭和操作孔外壁法蘭，操作孔內壁法蘭和操作孔外壁法蘭分別與低溫容器內壁、外壁對應焊接密封，所述的操作孔與低溫容器內壁的法蘭密封為低溫真空密封，以保證在低溫條件下無液氮泄漏至低溫容器內壁與外壁之間的真空層。
[0016]所述的兩個人行孔位于低溫容器兩端，每個人行孔通過內壁法蘭和外壁法蘭分別與低溫容器內壁、外壁焊接密封，所述的人行孔與低溫容器內壁的法蘭密封為低溫真空密封，以保證在低溫條件下無液氮泄漏至低溫容器內壁與外壁之間的真空層。
【附圖說明】
[0017]圖1是低溫絕緣高溫超導電纜通電導體電氣特性實驗裝置示意圖。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、4非金屬絕熱層、5排氣系統、6不銹鋼金屬圓筒、8外壁法蘭、9人行孔、10內壁法蘭、11測量引線出口、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、19真空層、20液氮輸液管出口。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和【具體實施方式】進一步說明本發明。
[0019]如圖1所示，本發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、兩個排氣系統5、兩個測量引線出口 12、兩個人行孔9、兩個屏蔽電流引出口 14。
[0020]所述的低溫絕緣高溫超導電纜通電導體電氣特性實驗裝置為臥式結構。低溫容器16為圓柱形，水平放置。兩個絕熱終端13垂直焊接在低溫容器16上；兩個低溫高壓套管I通過兩個法蘭及其配套的金屬均壓環3分別豎直安裝在兩個絕熱終端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；兩個排氣系統5分別安裝在兩個絕熱終端13上；兩個測量引線出口 12分別垂直向上安裝在低溫容器13上；兩個屏蔽電流引線出口 14垂直安裝在低溫容器16的側壁。兩個操作孔17安裝在低溫容器16的側壁；兩個人行孔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3套裝在在主絕緣2外表面并與主絕緣2粘結固定為一體；所述的低溫高壓套管I通過所述的法蘭及其配套金屬均壓環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3材料為無磁不銹鋼。非金屬絕熱層4位于法蘭及其配套金屬均壓環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境中，上端工作在室溫空氣環境中。低溫高壓套管I的下端外壁嵌裝有用于屏蔽電場的不銹鋼金屬圓筒6。
[0022]所述的低溫容器16為圓柱形水平放置，低溫容器16兩端配套有兩個人行孔9，每個人行孔9通過內壁法蘭10和外壁法蘭8實現與低溫容器16內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18。
[0023]所述的兩個屏蔽電流引線出口 14安裝于低溫容器16側壁上方，兩個屏蔽電流引線出口 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的內管安裝于低溫容器16的內壁與外壁之間的真空層內。屏蔽電流引線出口 14內管的下端焊接于低溫容器16的內壁上，屏蔽電流引線出口 14內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。低溫絕緣超導電纜通電導體兩端的屏蔽電流引線穿過屏蔽電流引線出口 14的內管，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境中，上端工作在室溫空氣環境中；低