[发明专利]高温超导电力装置的低温高电压局部放电实验和测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于高温超导电力装置的实验和测试用设备。

背景技术

超导电力装置与常规电力装置的区别是，高温超导电缆采用了具有零电阻、大电流传输特性的高温超导材料作为导体，以价格低廉的液态氮作为冷却介质，其传输容量是常规电缆的3～5倍，具有传输容量大、电磁污染小、损耗低等优点，是实现大容量、低损耗输电的一个重要途径。超导电力装置低温特性、高压特性、局部放电特性是高温超导电力装置的主要性能。高温超导电力装置低温高电压局部放电实验和测试用装置主要用于超导电力低温高压套管、小型超导磁体线圈低温性能、高压性能和局部放电性能试验研究。具备：①开展超导限流单元和高压套管低温性能试验、高压试验、局部放电试验、雷电冲击试验等试验研究功能；②超导限流单元、终端电流引线低压恒流实验研究功能；③超导限流单元及终端系统损耗实验研究功能；④超导电力装置用低温高压套管低温性能实验研究功能。

所述的高温超导电力装置低温高电压局部放电实验和测试用装置额定耐压110kV，额定载流1500A。

现有的实验装置通常只满足小型材料样品或者单相实验，无法开展面向超导电缆或超导单元短样模拟运行状态条件下的恒流试验、低温性能试验、终端损耗试验等多项实验。《IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY》(IEEE应用超导汇刊)2005,VOL.15,NO.2文献“Dielectric Characteristics of HTS Cables Based on Partial Discharge Measurement(基于局部放电测量的超导电缆介电特性)”涉及一种超导电缆局部放电测试装置，其低温容器结构采用立式封闭结构，主要适用于低温绝缘材料样品的局部放电测试。该装置无法实现超导电缆样品的耐压和局部放电测试，不具备液位和压力测试功能，且无法实现液氮循环。

发明内容

本发明的目的是克服常规高压局部放电试验装置无法开展液氮温区低温条件下高电压实验、局部放电实验的缺点，提出一种用于高温超导电力装置低温高电压局部放电实验和测试装置，以解决超导电力装置低温特性、高压特性、局部放电特性实验研究装备问题。

本发明采用的技术方案如下述。

本发明高温超导电力装置低温高电压局部放电实验和测试用装置由低温高压套管、绝热终端、低温容器、液氮输液管入口、液氮输液管出口、两个排气系统、两个测量引线出口、两个人行孔等部分组成。所述的高温超导电力装置的低温高电压局部放电实验和测试装置为卧式结构；所说的低温容器为圆柱形，水平放置。两个绝热终端垂直安装在低温容器的上部；通过其法兰及其配套的金属均压环分别竖直安装在两个绝热终端上，两个低温套管的下端分别插入两个绝热终端。液氮输液管入口和液氮输液管出口分别垂直安装在两个绝热终端的侧壁；两个排气系统和两个测量引线出口分别垂直安装在两个绝热终端的侧壁，两个人行孔分别位于低温容器的两端。

所述的低温高压套管为电容式结构，其下端工作在低温环境中，其上端工作在室温空气环境中。所述的低温高压套管内部配套有电流引线，低温高压套管的主绝缘紧密包覆加工在电流引线外，主绝缘外配套有法兰，法兰套在主绝缘外表面并与主绝缘粘结固定为一体。所述的低温高压套管通过所述的法兰与所述的低温容器连接在一起，所述法兰的材料为无磁不锈钢，法兰上部有配套金属均压环，金属均压环为圆形套装在法兰外面。法兰下端面设计有非金属绝热层，非金属绝热层位于法兰下表面，非金属绝热层上表面与法兰下表面粘合为整体，以防止法兰结冰。所述低温高压套管下端外壁嵌装有用于屏蔽电场的不锈钢金属圆筒。

所述的低温容器为卧式双层结构，其内壁与外壁均为无磁不锈钢材料制作，内壁与外壁之间为真空层，内壁外表面绕包有多层绝热材料。所述的低温容器外壁设计有伸缩节，以避免热循环过程中产生的应力造成的损伤。

所述的低温容器的上端设计有两个绝热终端。绝热终端用于低温高压套管的安装，为双层结构，其内壁与外壁均为无磁不锈钢材料制作。绝热终端的内壁与外壁之间为真空层，内壁外表面绕包有多层绝热材料。绝热终端的内壁、外壁分别与低温容器内壁和外壁对应焊接连接为整体，低温容器真空层与绝热终端真空层为整体互通结构。