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1、(10)申请公布号 CN 103323700 A (43)申请公布日 2013.09.25 CN 103323700 A *CN103323700A* (21)申请号 201310198990.X (22)申请日 2013.05.24 G01R 31/00(2006.01) (71)申请人 国家电网公司 地址 100031 北京市西城区西长安街 86 号 申请人 中国电力科学研究院 北京市电力公司 (72)发明人 侯经洲 魏斌 陈盼盼 赵勇青 高超 (74)专利代理机构 北京安博达知识产权代理有 限公司 11271 代理人 徐国文 (54) 发明名称 一种高温超导电缆交流耐受试验系统及其试 验。
2、方法 (57) 摘要 本发明涉及高温超导电缆的高压试验系统及 其试验方法， 具体涉及一种高温超导电缆交流耐 受试验系统及其试验方法。本发明把常规电力电 缆与被试高温超导电缆首尾相连形成闭合回路， 采用变压器作为电压源抬升超导电缆线芯的对地 电压， 由升流器作为电流源利用互感原理经由常 规电力电缆段， 在整个闭合回路中感应产生大电 流， 考虑到电缆为大的容性负载， 故还设置了补偿 电抗器以平衡回路中的容性电流， 使电压源工作 在远低于额定输出的轻载状态下， 再加上合理配 置升流器的前端数量， 从而保证整套试验系统的 长时间运行， 进行高温超导电缆长时间高压大电 流交流耐受的试验。 整套系统结构简。
3、单， 较容易实 现， 节约成本。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103323700 A CN 103323700 A *CN103323700A* 1/1 页 2 1. 一种高温超导电缆交流耐受试验系统， 其特征在于， 所述系统包括变压器、 升流器、 电力电缆、 高温超导电缆、 补偿电抗器和制冷系统 ； 所述电力电缆两端分别与高温超导电缆两端采用软连接首尾相连组成闭合回路， 在一 侧的软连接处接入变压器， 在另一侧的软连接处将高。
4、温超导电缆的屏蔽层单端接地 ； 所述 升流器通过至少两个的升流器前端跨接在所述闭合回路的电力电缆段 ； 所述补偿电抗器接入变压器输出端与地电位之间 ； 所述制冷系统两端分别连接高温超 导电缆的两端。 2. 如权利要求 1 所述的高温超导电缆交流耐受试验系统， 其特征在于， 所述变压器充 当电压源， 通过与充当电流源的升流器配合运行， 对高温超导电缆同时施加高压和大电流 ； 所述补偿电抗器用于平衡闭合回路中的容性电流。 3. 如权利要求 1 所述的高温超导电缆交流耐受试验系统， 其特征在于， 所述电力电缆 由常规电力电缆并联组成 ； 所述电力电缆两端分别通过高温超导电缆终端与高温超导电缆 的两端。
5、相连组成闭合回路 ； 所述电力电缆与高温超导电缆的电压等级相同。 4. 如权利要求 1 所述的高温超导电缆交流耐受试验系统， 其特征在于， 所述软连接采 用铜材质软连接。 5. 如权利要求 1 所述的高温超导电缆交流耐受试验系统， 其特征在于， 采用锡箔对所 述软连接处进行电磁屏蔽。 6. 如权利要求 1 所述的高温超导电缆交流耐受试验系统， 其特征在于， 所述升流器前 端为穿心式变压器 ； 所述升流器接地。 7. 如权利要求 1 所述的高温超导电缆交流耐受试验系统， 其特征在于， 所述制冷系统 包括依次连接的液氮罐、 制冷机和循环泵 ； 所述制冷系统用于将高温超导电缆的温度保持 在绝对温度 。
6、65K-77K 之间。 8. 一种高温超导电缆交流耐受试验系统的试验方法， 其特征在于， 所述方法包括下述 步骤 ： A、 将电力电缆与被试高温超导电缆首尾相连形成闭合回路， 采用变压器作为电压源抬 升高温超导电缆线芯的对地电压， 使变压器， 运行在额定电压下 ； 将升流器前端跨接在电力 电缆段， 采用升流器作为电流源利用互感原理对所述闭合回路产生大电流 ； B、 将补偿电抗器接入变压器输出端与地电位之间， 平衡闭合回路的容性电流。 9. 如权利要求 8 所述的高温超导电缆交流耐受试验系统的试验方法， 其特征在于， 所 述变压器和升流器工作在低于高温超导电缆额定状态的轻载工况下。 权 利 要 。
7、求 书 CN 103323700 A 2 1/3 页 3 一种高温超导电缆交流耐受试验系统及其试验方法 技术领域 0001 本发明涉及高温超导电缆的高压试验系统及其试验方法， 具体涉及一种高温超导 电缆交流耐受试验系统及其试验方法。 背景技术 0002 高温超导电缆输电技术作为一种新型输电技术， 具有传输容量大、 损耗低、 占地空 间小、 节能环保等显著优点， 已成为 21 世纪电力传输技术的重要发展方向之一。近年来， 随 着超导应用研究的日益成熟， 高温超导电缆输电技术正逐步进入了工程应用阶段。耐受试 验是高压设备重要的试验项目之一， 高温超导电缆的交流耐受试验通常是使用常规电力电 缆的交流。
8、耐压试验系统， 即采用调频串联谐振装置作为电压源， 进行 60min 的线芯对地交 流耐压试验。但考虑到高温超导电缆与常规电力电缆相比， 具有更为复杂的本体结构以及 更强的载流能力， 常规电力电缆的交流耐压试验系统只能进行较短时间的电缆线芯对地耐 压试验， 难以满足高温超导电缆运行性能的检测要求。 发明内容 0003 针对现有技术的不足， 本发明的目的是提供一种高温超导电缆交流耐受试验系 统， 另一目的是提供高温超导电缆交流耐受试验方法， 本发明保证整套试验系统可进行高 温超导电缆长时间高压大电流交流耐受的试验。 0004 本发明的目的是采用下述技术方案实现的 ： 0005 本发明提供一种高温。
9、超导电缆交流耐受试验系统， 其改进之处在于， 所述系统包 括变压器、 升流器、 电力电缆、 高温超导电缆、 补偿电抗器和制冷系统 ； 0006 所述电力电缆两端分别与高温超导电缆两端采用软连接首尾相连组成闭合回路， 在一侧的软连接处接入变压器， 在另一侧的软连接处将高温超导电缆的屏蔽层单端接地 ； 所述升流器通过至少两个的升流器前端跨接在所述闭合回路的电力电缆段 ； 0007 所述补偿电抗器接入变压器输出端与地电位之间 ； 所述制冷系统两端分别连接高 温超导电缆的两端。 0008 其中， 所述变压器充当电压源， 通过与充当电流源的升流器配合运行， 对高温超导 电缆同时施加高压和大电流 （高压和。
10、大电流分别为高温超导电缆的额定电压和额定电流） ； 所述补偿电抗器用于平衡闭合回路中的容性电流。 0009 其中， 所述电力电缆由常规电力电缆并联组成 ； 所述电力电缆两端分别通过高温 超导电缆终端与高温超导电缆的两端相连组成闭合回路 ； 所述电力电缆与高温超导电缆的 电压等级相同。 0010 其中， 所述软连接采用铜材质软连接。 0011 其中， 采用锡箔对所述软连接处进行电磁屏蔽。 0012 其中， 所述升流器前端为穿心式变压器 ； 所述升流器接地。 0013 其中， 所述制冷系统包括依次连接的液氮罐、 制冷机和循环泵 ； 所述制冷系统用于 说 明 书 CN 103323700 A 3 2。
11、/3 页 4 将高温超导电缆的温度保持在绝对温度 65K-77K 之间。 0014 本发明基于另一目的提供的一种高温超导电缆交流耐受试验系统的试验方法， 其 改进之处在于， 所述方法包括下述步骤 ： 0015 A、 将电力电缆与被试高温超导电缆首尾相连形成闭合回路， 采用变压器作为电压 源抬升高温超导电缆线芯的对地电压， 使变压器， 运行在额定电压下 ； 将升流器前端跨接在 电力电缆段， 采用升流器作为电流源利用互感原理对所述闭合回路产生大电流 ； 0016 B、 将补偿电抗器接入变压器输出端与地电位之间， 平衡闭合回路的容性电流。 0017 其中， 所述变压器和升流器工作在低于高温超导电缆额。
12、定状态的轻载工况下。 0018 与现有技术比， 本发明达到的有益效果是 ： 0019 1、 本发明可对被试高温超导电缆同时施加高电压和大电流 ： 0020 变压器和升流器配合运行， 分别对被试高温超导电缆线芯提供高电压和大电流， 两者互不影响， 可根据试验需要对试验电压和电流独立调节。 0021 2、 可长时间可靠运行 ： 0022 本发明试验系统配置了补偿电抗器， 并且使用了多台升流器前端， 变压器与升流 器都是运行在远低于额定状态的轻载工况下， 整套试验系统可长时间可靠运行， 满足高温 超导电缆运行性能的检测要求。 0023 3、 系统结构简单容易搭建， 节约成本 ： 0024 本发明中所。
13、涉及的装置均为常规通用设备， 无需定制， 并且整套系统结构简单， 较 容易实现， 节约成本。 附图说明 0025 图 1 是本发明提供的高温超导电缆交流耐受试验系统结构图， 其中 ： 1- 变压器， 2- 补偿电抗器， 3- 高温超导电缆， 4- 常规电力电缆， 5- 升流器， 6- 制冷系统， 7- 高温超导电 缆终端， 8- 升流器前端， 9- 铜材质软连接。 具体实施方式 0026 下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。 0027 本发明提供的高温超导电缆交流耐受试验系统结构图如图 1 所示， 包括变压器 1、 升流器5、 常规电力电缆4、 高温超导电缆3、 补偿电抗器2。
14、和制冷系统6 ； 连接被试高温超导 电缆 3 的配套制冷系统 6， 根据高温超导电缆 3 的载流量和弯曲半径， 选取若干条与被试高 温超导电缆相同电压等级的常规电力电缆 4 进行并联， 然后将被试高温超导电缆 3 经高温 超导电缆终端 7 与并联后的常规电力电缆 4 采用铜材质软连接 9 首尾相联， 并用锡箔对连 接处进行电磁屏蔽， 同时在一侧的铜材质软连接 9 留出变压器的接入位置， 并在另一侧铜 材质软连接 9 将高温超导电缆 3 的屏蔽层单端接地。 0028 补偿电抗器 2 接入变压器 1 输出端与地电位之间 ； 升流器前端 8 为穿心式变压 器 ； 所述升流器 5 接地。制冷系统 6 。
15、两端分别连接高温超导电缆的两端， 制冷系统包括依 次连接的液氮罐、 制冷机和循环泵 ； 制冷系统用于将高温超导电缆的温度保持在绝对温度 65K-77K 之间。 0029 高温超导电缆 3 由电缆线芯、 低温容器、 终端和冷却系统四个部分组成。其中电缆 说 明 书 CN 103323700 A 4 3/3 页 5 线芯是高温超导电缆的核心部分， 包括骨架层、 导体层、 绝缘层和屏蔽层等主要部件。 0030 本发明还提供一种高温超导电缆交流耐受试验方法， 包括 ： 0031 A、 将变压器 1 经过软连接 9 处接入回路， 抬升闭合回路高温超导电缆 3 线芯的对 地电压， 使其运行在额定电压下 ；。
16、 将升流器 5 的多台前端 8（即穿芯变压器） ， 跨接在闭合回 路的常规电力电缆 4 段， 利用互感原理在回路中产生电流， 通过调节， 使回路中的电流达到 被试高温超导电缆 3 的额定载流量 ； 0032 B、 将补偿电抗器 2 接入到变压器 1 输出端与地电位之间， 以平衡回路中的容性电 流， 补偿电抗器 2 的具体参数根据闭合回路总电容的估算值确定 ； 接入配套制冷系统 6。 0033 由于高温超导电缆具有良好的磁屏蔽结构， 其内、 外磁场被完全屏蔽， 本试验系统 把常规电力电缆与被试高温超导电缆首尾相连形成闭合回路， 采用变压器作为电压源抬升 超导电缆线芯的对地电压， 由升流器作为电流。
17、源利用互感原理经由常规电力电缆段， 在整 个闭合回路中感应产生大电流 （高温超导电联的额定电流） ， 考虑到电缆为大的容性负载， 故还设置了补偿电抗器 2 以平衡回路中的容性电流， 使电压源工作在远低于额定输出的轻 载状态下， 再加上合理配置升流器前端 8 数量， 从而保证整套试验系统的长时间运行， 进行 高温超导电缆长时间高压大电流交流耐受的试验。 0034 最后应当说明的是 ： 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制， 尽 管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明， 所属领域的普通技术人员应当理解 ： 依然 可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换， 而未脱离本发明精神和范围的任何 修改或者等同替换， 其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。 说 明 书 CN 103323700 A 5 1/1 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 103323700 A 6 。