專利名稱：超導(dǎo)電纜的介電強(qiáng)度測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超導(dǎo)電纜的介電強(qiáng)度測(cè)試方法。具體涉及一種在不填充制冷劑的條件下，能評(píng)估超導(dǎo)電纜的介電強(qiáng)度特性的測(cè)試方法。
背景技術(shù)：
對(duì)于OF電纜、POF電纜、CV電纜等等的普通導(dǎo)電電纜，進(jìn)行使用局部試樣的抽樣測(cè)試和應(yīng)用于產(chǎn)品全長(zhǎng)的構(gòu)架(frame)測(cè)試作為檢查每個(gè)電纜的絕緣性能的方法。
前者用于檢查如果電壓被長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)施加到電纜，看是否產(chǎn)生問題，或檢查該電纜是否具有阻止局部試樣上的雷涌的預(yù)定絕緣性能。
相反，后者用于檢查該電纜在全長(zhǎng)時(shí)是否具有用于系統(tǒng)功率-頻率過電壓的充分性能，在裝運(yùn)測(cè)試時(shí)不損壞電纜。
換句話說，可以說對(duì)抽樣測(cè)試進(jìn)行檢查，以保證電纜制造條件不涉及任何問題，以及對(duì)構(gòu)架測(cè)試進(jìn)行檢查，以保證在電纜的全長(zhǎng)下可靠地進(jìn)行制造條件。
另一方面，超導(dǎo)電纜的研究朝著實(shí)際利用的方向進(jìn)行。例如，提出了具有分批的多個(gè)電纜芯線的多芯分批型的多相超導(dǎo)電纜(例如，專利文獻(xiàn)1)。圖1是三芯分批型的三相超導(dǎo)電纜的剖面圖。超導(dǎo)電纜100具有扭曲并儲(chǔ)藏在隔熱管120中的三個(gè)電纜芯線110。
隔熱管120被實(shí)現(xiàn)為由內(nèi)管121和外管122構(gòu)成的套管，以及在兩個(gè)管之間具有熱絕緣材料(未示出)，并具有抽成真空的間隙。每個(gè)電纜芯線110從中心到外部包括線圈架10、導(dǎo)體層20、絕緣層30、屏蔽層40以及保護(hù)層50。通過圍繞線圈架10螺旋地纏繞多個(gè)超導(dǎo)線層形成導(dǎo)體層20，以及通過纏繞半合成絕緣紙形成絕緣層30。通過螺旋地纏繞超導(dǎo)線形成屏蔽層40，如圍繞絕緣層30的導(dǎo)體層20。諸如液態(tài)氮的制冷劑被填充到線圈架10中并在線圈架10中流通，以及用制冷劑注入內(nèi)管121和線心110以及絕緣層之間形成的空間；該狀態(tài)是電纜的使用階段。
專利文獻(xiàn)1JP-A-2003-9330(圖5)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明解決的問題但是，由于在工廠裝運(yùn)時(shí)沒有用制冷劑填充超導(dǎo)電纜，因此沒有建立用制冷劑填充的超導(dǎo)電纜適當(dāng)?shù)販y(cè)試絕緣特性的方法。
例如，對(duì)于POF電纜，用高粘性絕緣油浸漬形成電纜芯線的絕緣層的絕緣紙，以及該電纜被保護(hù)，以便絕緣油難以流出到外部，然后在工廠進(jìn)行構(gòu)架測(cè)試。此時(shí)，絕緣層包含空氣。但是，裝運(yùn)后，電纜芯線被拉入鋼管中，以及低粘度油被填充到該鋼管中，并施加高壓，由此絕緣層中存在的空氣溶入絕緣油，該絕緣油用于將電纜放置在其中電纜具有必需絕緣性能的狀態(tài)中。因此，在工廠裝運(yùn)時(shí)，POF電纜具有用絕緣油浸漬的絕緣層，以及電纜的構(gòu)架測(cè)試可以在接近電纜的使用狀態(tài)的狀態(tài)下進(jìn)行。
另一方面，該超導(dǎo)電纜在工廠裝運(yùn)時(shí)沒有用制冷劑填充，并在布置的磁場(chǎng)中經(jīng)受終止處理，然后制冷劑被填充到該超導(dǎo)電纜中，并在其中流通，用于將電纜放入正常使用狀態(tài)。因此，在使用時(shí)絕緣特性大量地不同的工廠裝運(yùn)時(shí)，不能進(jìn)行重要的構(gòu)架測(cè)試。如果假定進(jìn)行從超導(dǎo)電纜的兩個(gè)端子填充并流通液體制冷劑的資本投資和利用裝運(yùn)之前進(jìn)入冷卻狀態(tài)的超導(dǎo)電纜進(jìn)行構(gòu)架測(cè)試，則用于冷卻的資本投資和成本大量地增加超導(dǎo)電纜的成本。如果該超導(dǎo)電纜在其中它圍繞滾筒纏繞的狀態(tài)中冷卻，機(jī)械應(yīng)力在比布置在磁場(chǎng)中更嚴(yán)格的彎曲狀態(tài)下作用，以及還有可能發(fā)生電纜損壞的可能性。
因此本發(fā)明的主要目的是提供一種超導(dǎo)電纜的介電強(qiáng)度測(cè)試方法，在不填充制冷劑的條件下，可以評(píng)估其中填充制冷劑的狀態(tài)中的超導(dǎo)電纜的絕緣特性。
解決該問題的方法本發(fā)明在不將制冷劑填充到將被測(cè)試的超導(dǎo)電纜的條件下，通過模擬室溫下的超導(dǎo)電纜的介電強(qiáng)度特性，實(shí)現(xiàn)該目的。
本發(fā)明的超導(dǎo)電纜的介電強(qiáng)度測(cè)試方法的特征在于用氣體代替制冷劑填充測(cè)試的超導(dǎo)電纜，以及在室溫下進(jìn)行常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試。
在該測(cè)試方法中，可以僅僅進(jìn)行常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試，以及可以預(yù)先進(jìn)行初步介電強(qiáng)度測(cè)試。為了僅僅進(jìn)行常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試，用氣體代替制冷劑填充測(cè)試的超導(dǎo)電纜，并在室溫下進(jìn)行常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試。此時(shí)，局部放電測(cè)試、介電損耗正切(tanδ)測(cè)量測(cè)試等等可以被命名為常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試的代表例子。作為測(cè)試條件，例如，具有室溫下的介電強(qiáng)度特性的電壓值可以被選為測(cè)試電壓，該電壓值基于填充制冷劑時(shí)在測(cè)試的超導(dǎo)電纜中發(fā)現(xiàn)的介電強(qiáng)度特性估計(jì)。該估計(jì)電壓值可以使用設(shè)計(jì)值或可以通過計(jì)算來發(fā)現(xiàn)。如果在測(cè)試電壓下，在室溫下的介電強(qiáng)度測(cè)試中沒有問題，那么估計(jì)如果制冷劑被填充，電纜滿足預(yù)定的介電強(qiáng)度特性。
為了進(jìn)行初步介電強(qiáng)度測(cè)試，首先提供在預(yù)定壓力下用制冷劑填充的第一參考超導(dǎo)電纜和在預(yù)定壓力下用氣體代替制冷劑填充的第二參考超導(dǎo)電纜。接著，在制冷劑溫度下進(jìn)行第一參考超導(dǎo)電纜的初步介電強(qiáng)度測(cè)試，以及在室溫下進(jìn)行第二參考超導(dǎo)電纜的初步介電強(qiáng)度測(cè)試，以發(fā)現(xiàn)電纜的介電強(qiáng)度性能之間的相關(guān)性。另一方面，在常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試中，在預(yù)定壓力下，用氣體填充測(cè)試的超導(dǎo)電纜，以及在測(cè)試電壓下，在室溫中進(jìn)行常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試。基于第二參考超導(dǎo)電纜的介電強(qiáng)度特性發(fā)現(xiàn)那時(shí)的測(cè)試電壓。此外，該測(cè)試電壓是考慮發(fā)現(xiàn)的介電強(qiáng)度特性值的公差的值。如果在常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試中滿足介電強(qiáng)度特性，那么估計(jì)即使用制冷劑填充測(cè)試的超導(dǎo)電纜，也滿足介電強(qiáng)度特性。
用于初步介電強(qiáng)度測(cè)試的參考超導(dǎo)電纜是通常制造的超導(dǎo)電纜；用制冷劑填充的參考超導(dǎo)電纜是第一參考超導(dǎo)電纜，以及用氣體填充的參考超導(dǎo)電纜是第二參考超導(dǎo)電纜。制冷劑可以是氣體制冷劑或液體制冷劑，以及通常局部(spot)試樣可以用于該參考超導(dǎo)電纜。液態(tài)氮、液態(tài)氦、液態(tài)氫、液態(tài)氧、液態(tài)氟、液態(tài)氬、液態(tài)空氣、液態(tài)氖等可以被命名為填充到第一參考超導(dǎo)電纜中的液體制冷劑的具體例子。氮?dú)?、氦氣、氫氣、氧氣、氟氣、氖氣、氬氣、空氣等等可以被命名為制冷劑的具體例子。氮?dú)饣蚩諝?，例如，可以被用作填充到第二參考超?dǎo)電纜中的氣體。
介電擊穿測(cè)試可以用于初步介電強(qiáng)度測(cè)試。在介電擊穿測(cè)試中，發(fā)現(xiàn)擊穿電壓。此外，例如，可以使用局部放電測(cè)試和介電損耗正切(tanδ)測(cè)量測(cè)試。在局部放電測(cè)試中，發(fā)現(xiàn)局部放電的產(chǎn)生電壓。在介電損耗正切(tangent)測(cè)量測(cè)試中，發(fā)現(xiàn)tanδ增加(放電開始)時(shí)的電壓。介電擊穿測(cè)試、局部放電測(cè)試或介電損耗正切測(cè)量測(cè)試的任何一種可以被用作初步介電強(qiáng)度測(cè)試或介電擊穿測(cè)試、局部放電測(cè)試，以及介電損耗正切測(cè)量測(cè)試可以被組合用作初步介電強(qiáng)度測(cè)試。
在初步介電強(qiáng)度測(cè)試中，在制冷劑溫度下，測(cè)試第一參考超導(dǎo)電纜的介電強(qiáng)度特性，以及在室溫下，測(cè)試第二參考超導(dǎo)電纜的介電強(qiáng)度特性。這里，制冷劑溫度指冷卻溫度適合于操作超導(dǎo)電纜時(shí)的制冷劑溫度。當(dāng)然，可以在除制冷劑溫度或常溫以外的任意溫度下測(cè)試介電強(qiáng)度特性，以更詳細(xì)地掌握第一和第二參考超導(dǎo)電纜的介電強(qiáng)度性能之間的關(guān)系和增加用來確定之后描述的測(cè)試電壓的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)段數(shù)目。制冷劑或氣體填充壓力基本上是電纜的實(shí)際使用制冷劑壓力。實(shí)際使用的制冷劑壓力通常是高于大氣壓(100kPa)的壓力；具體地它是兩個(gè)大氣壓(300kPa)或以上的壓力。當(dāng)然，優(yōu)選，也在一起進(jìn)行在其他壓力的測(cè)量。在初步介電強(qiáng)度測(cè)試中，基于第二參考超導(dǎo)電纜的介電強(qiáng)度特性，確定測(cè)試電壓。例如，如果進(jìn)行介電擊穿測(cè)試作為初步介電強(qiáng)度測(cè)試，那么第一和第二參考超導(dǎo)電纜之間的擊穿電壓比率被發(fā)現(xiàn)。由用液態(tài)制冷劑填充的電纜的常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試的電壓(預(yù)定)乘以該比率所得的值可以被選為測(cè)試電壓，或考慮到公差(tolerance)比該值更低的電壓值可以被選為測(cè)試電壓。如果進(jìn)行局部放電測(cè)試作為初步介電強(qiáng)度測(cè)試，那么第一和第二參考超導(dǎo)電纜之間的局部放電發(fā)生電壓比被發(fā)現(xiàn)。由用液態(tài)制冷劑填充的電纜的常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試的電壓(預(yù)定)乘以該比率所得的值可以被選為測(cè)試電壓，或考慮到公差比該值更低的電壓值可以被選為測(cè)試電壓。此外，如果進(jìn)行介電損耗正切測(cè)量作為初步介電強(qiáng)度測(cè)試，那么在第二參考超導(dǎo)電纜上進(jìn)行介電損耗正切測(cè)量時(shí)的電壓值，或考慮到公差比該電壓值更低的電壓值可以被選為測(cè)試電壓。
通常，因?yàn)橹评鋭┗驓怏w溫度較低和制冷劑或氣壓較高，所以有提供優(yōu)異的介電強(qiáng)度特性的傾向。因此，可以通過采用比實(shí)際使用的制冷劑溫度更高的溫度下的介電強(qiáng)度特性值或比實(shí)際使用的制冷劑壓力更低的壓力下的介電強(qiáng)度特性值來考慮上述公差，作為測(cè)試電壓。
另一方面，該常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試應(yīng)用于測(cè)試的超導(dǎo)電纜。該測(cè)試的超導(dǎo)電纜是具有與參考超導(dǎo)電纜相同結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)電纜，且是其介電強(qiáng)度特性將被檢查的電纜。典型地，裝運(yùn)時(shí)超導(dǎo)電纜的全長(zhǎng)被選為測(cè)試的超導(dǎo)電纜。由此，可以測(cè)試電纜的全長(zhǎng)上的介電強(qiáng)度特性，以及可以進(jìn)行常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試作為構(gòu)架測(cè)試。
常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試也可以使用例如，介電擊穿測(cè)試、局部放電測(cè)試或介電損耗正切測(cè)量測(cè)試。由于初步介電強(qiáng)度測(cè)試是在常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試中確定測(cè)試電壓的測(cè)試，因此在該常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試中可以采用與初步介電強(qiáng)度測(cè)試相同的測(cè)試方法，或可以采用不同的測(cè)試方法。
這些意味著下面的主要測(cè)試方法組合是可能的(1)進(jìn)行介電擊穿測(cè)試作為初步介電強(qiáng)度測(cè)試，以確定測(cè)試電壓，以及在該測(cè)試電壓下進(jìn)行介電擊穿測(cè)試作為常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試，以檢查沒有發(fā)生介電擊穿。
(2)進(jìn)行局部放電測(cè)試作為初步介電強(qiáng)度測(cè)試，以確定測(cè)試電壓，以及在該測(cè)試電壓下進(jìn)行局部放電測(cè)試作為常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試，以檢查局部放電沒有發(fā)生。
(3)進(jìn)行介電損耗正切測(cè)量測(cè)試作為初步介電強(qiáng)度測(cè)試，以計(jì)算測(cè)試電壓，以及在該測(cè)試電壓下進(jìn)行介電損耗正切測(cè)量測(cè)試作為常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試，以檢查tanδ是正常的。
(4)進(jìn)行介電損耗正切測(cè)量測(cè)試和局部放電測(cè)試作為初步介電強(qiáng)度測(cè)試，以確定測(cè)試電壓，以及在該測(cè)試電壓下進(jìn)行介電損耗正切測(cè)量測(cè)試作為常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試，以檢查tanδ是正常的。
(5)進(jìn)行介電損耗正切測(cè)量測(cè)試和局部放電測(cè)試作為初步介電強(qiáng)度測(cè)試，以確定測(cè)試電壓，以及在該測(cè)試電壓下進(jìn)行局部放電測(cè)試和介電損耗正切測(cè)量測(cè)試作為常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試，以檢查局部放電沒有發(fā)生和tanδ是正常的。
對(duì)于局部放電測(cè)量測(cè)試，因?yàn)殡娎|變得更長(zhǎng)，當(dāng)遠(yuǎn)離端子時(shí)，局部放電的靈敏度惡化，因此如果電纜是長(zhǎng)的，那么優(yōu)選選擇介電損耗正切測(cè)量。局部放電測(cè)試和介電損耗正切測(cè)量在一起使用，以便基于局部放電來估計(jì)大的缺陷如外來物質(zhì)是有效的，以及基于tanδ估計(jì)整個(gè)使用材料或制造條件中的不適當(dāng)是有效的。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在本發(fā)明的超導(dǎo)電纜的介電強(qiáng)度測(cè)試方法中，用氣體代替氣體制冷劑或液體制冷劑填充測(cè)試的超導(dǎo)電纜，以及在室溫下進(jìn)行常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試，以便可以在不填充制冷劑到測(cè)試超導(dǎo)電纜中的條件下，進(jìn)行介電強(qiáng)度測(cè)試。
作為初步介電強(qiáng)度測(cè)試，由第一和第二參考超導(dǎo)電纜獲得的介電強(qiáng)度性能用來發(fā)現(xiàn)其中填充制冷劑和其中填充氣體的參考超導(dǎo)電纜的介電強(qiáng)度性能之間的相關(guān)性。該測(cè)試的超導(dǎo)電纜用氣體填充代替制冷劑來填充，以及在室溫下進(jìn)行介電強(qiáng)度測(cè)試，以及由該測(cè)試結(jié)果可以模擬用制冷劑填充電纜時(shí)的介電強(qiáng)度特性。因此，可以在不填充制冷劑到電纜中的條件下，在室溫下進(jìn)行常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試，以及可以估計(jì)用制冷劑填充電纜時(shí)的介電強(qiáng)度特性。此外，可以在不損壞所測(cè)試的超導(dǎo)電纜的條件下，進(jìn)行介電強(qiáng)度測(cè)試。


圖1是本發(fā)明的測(cè)試方法所使用的超導(dǎo)電纜的剖面圖。
圖2示出了自從開始冷卻用氮?dú)馓畛涞某瑢?dǎo)電纜的時(shí)間和tanδ之間的關(guān)系曲線。
參考數(shù)字的描述100超導(dǎo)電纜110芯線10 線圈架20 導(dǎo)體層30 絕緣層40 屏蔽層50 保護(hù)層120隔熱管121起皺內(nèi)管122起皺外管
123護(hù)面外護(hù)套具體實(shí)施方式
下面將論述本發(fā)明的實(shí)施例。
三芯超導(dǎo)電纜被制造，作為根據(jù)本發(fā)明的測(cè)試方法的超導(dǎo)電纜的例子。圖1是超導(dǎo)電纜的剖面圖。
電纜100由三個(gè)扭曲的芯線110和容納該芯線的隔熱管120組成。每個(gè)電纜芯線110從中心到外部具有線圈架10、導(dǎo)體層20、絕緣層30、屏蔽層40以及保護(hù)層50。導(dǎo)體層20和屏蔽層40每個(gè)使用超導(dǎo)線。
使用金屬導(dǎo)管的具有扭曲金屬線的固體物質(zhì)或中空物質(zhì)可以用于線圈架(former)10。具有多個(gè)扭曲銅股線的物質(zhì)可以被命名為固體線圈架的例子。作為采用扭曲線結(jié)構(gòu)的線圈架，可以同時(shí)完成AC損耗的減小和抑制過電流的溫度上升。另一方面，如果使用中空線圈架，那么該內(nèi)部可以被用作制冷劑流動(dòng)通道。
使用用銀護(hù)套覆蓋的多個(gè)氧化高溫超導(dǎo)絲的帶線優(yōu)選用于導(dǎo)體層20。這里，使用Bi2223-族帶線。在線圈架周圍纏繞多層帶線，以形成導(dǎo)體層20。導(dǎo)體層的層20的超導(dǎo)線扭矩(twist pitch)不同。此外，對(duì)于每個(gè)層或每?jī)蓚€(gè)或更多層改變纏繞方向，由此流入該層的電流可以是均勻的。
在導(dǎo)體層20的外周邊上形成絕緣層30。絕緣層30可以通過，例如，圍繞導(dǎo)體20的外周邊纏繞由層疊牛皮紙?zhí)峁┑陌牒铣杉埡途郾┑鹊鹊臉渲?由Sumitomo Electric Industries制造的PPLP，LTD注冊(cè)商標(biāo))來形成。
如果該電纜是AC超導(dǎo)電纜，那么它在絕緣層30外面設(shè)有屏蔽層40，用于屏蔽磁力。屏蔽層40通過纏繞超導(dǎo)線來形成，類似于圍繞絕緣層30的外面纏繞導(dǎo)體層20。與導(dǎo)體層20幾乎相同數(shù)量的相反方向中的電流被感應(yīng)到屏蔽層40中，由此可以消除在電纜外面發(fā)生磁場(chǎng)。
此外，在屏蔽層40上形成保護(hù)層50。保護(hù)層50機(jī)械地保護(hù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)不受屏蔽層40影響，并通過圍繞屏蔽層40纏繞牛皮紙或織物帶來形成。
隔熱管120是套管(double tube)結(jié)構(gòu)，具有起皺內(nèi)管121和起皺外管122。通常，在起皺內(nèi)管121和起皺外管122之間形成空間并抽成真空。超絕緣材料被放入該真空空間中，用于反射輻射熱。在起皺外管上形成由聚氯乙烯等等制成的防護(hù)罩外護(hù)套123。
制冷劑被填充到隔熱管120中，以將導(dǎo)體層20和屏蔽層40冷卻至低于臨界溫度的溫度。液體制冷劑或氣體制冷劑被用作制冷劑。
例如，液態(tài)氮、液態(tài)氦、液態(tài)氖、液態(tài)氫等等可以被命名為液體制冷劑。為了使用液體制冷劑作為超導(dǎo)電纜的制冷劑，液體制冷劑、導(dǎo)體層20和屏蔽層40達(dá)到熱平衡，迅速地阻止當(dāng)大電流被允許流入超導(dǎo)電纜時(shí)發(fā)生的電纜元件的熱量產(chǎn)生。由此，導(dǎo)體層20和屏蔽層40穩(wěn)定地保持在適合于操作超導(dǎo)電纜的溫度。
例如，氦氣、氫氣等等可以被命名為氣體制冷劑。使用氣體制冷劑，可以提供以下優(yōu)點(diǎn)(1)不存在使用液體制冷劑中涉及的氣化問題。(2)可以減小當(dāng)制冷劑流通時(shí)產(chǎn)生的壓損。(3)與液體制冷劑的溫度變化寬度(例如，氮?dú)獾娜埸c(diǎn)和沸點(diǎn)分別是63K和77K，以及在溫度上升至臨界溫度之前該液體制冷劑被氣化)相比較，氣體制冷劑的溫度變化寬度(例如，氫氣的沸點(diǎn)約為20K以及Bi2223的臨界溫度約為105K，且因此溫度變化寬度具有約85K的公差)較大。這意味著氣體制冷劑不需要嚴(yán)格的溫度控制。
(例1)<初步介電強(qiáng)度測(cè)試>
使用用上述結(jié)構(gòu)正常地制造的超導(dǎo)電纜的局部試樣進(jìn)行初步介電強(qiáng)度測(cè)試。這里，進(jìn)行局部放電測(cè)試作為初步介電強(qiáng)度測(cè)試。用液態(tài)氮(約77K)填充的每個(gè)局部試樣是第一參考超導(dǎo)電纜，用室溫下的氮?dú)馓畛涞拿總€(gè)局部試樣是第二參考超導(dǎo)電纜。此外，用150K氮?dú)馓畛涞牡谝粎⒖汲瑢?dǎo)電纜被設(shè)為控制例子。在該溫度下和在表1中列出的壓力條件下進(jìn)行該參考超導(dǎo)電纜的局部放電測(cè)試，以發(fā)現(xiàn)由局部放電產(chǎn)生的電壓。局部放電測(cè)試的測(cè)試方法和IEC 60885-2 Ed.1.01987(b)中規(guī)定的方法一致。在表1中還列出了該測(cè)試結(jié)果。該表中沒有單位的每個(gè)數(shù)值表示局部放電發(fā)生電場(chǎng)值(kV/mm)。


由表中列出的結(jié)果，可以認(rèn)為絕緣層中包含的水容量在液態(tài)氮溫度(約77K)時(shí)凝固，以及示出了最高的絕緣特性，因此可以表明水容量不降低絕緣性能。
在液態(tài)氮浸漬(77K)和氮?dú)馓畛?150K)之間進(jìn)行比較，可以看到因?yàn)樘畛淠繕?biāo)的介電常數(shù)較小，氣體部分的電場(chǎng)變高，因此在比液態(tài)氮浸漬更早填充的氮?dú)庵邪l(fā)生局部放電，以及絕緣強(qiáng)度也較低。
此外，在室溫下，存在于絕緣層中的水容量和較早發(fā)生的局部放電并且絕緣強(qiáng)度也進(jìn)一步降低。
<確定測(cè)試電壓>
可以認(rèn)為該超導(dǎo)電纜在300kPa或以上的制冷劑壓力下工作。然后，考慮公差，5∶1，在77K時(shí)，在200kPa下沒有局部放電發(fā)生的應(yīng)力(24kV/mm)和室溫下的應(yīng)力(4.8kV/mm)之間的比率被應(yīng)用于常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試。
<常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試>
在常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試中，每個(gè)被測(cè)試超導(dǎo)電纜的全長(zhǎng)被測(cè)試。被測(cè)試的超導(dǎo)電纜具有與參考超導(dǎo)電纜相同的結(jié)構(gòu)，且是在200kPa下填充氮?dú)獾碾娎|。在室溫下對(duì)被測(cè)試超導(dǎo)電纜進(jìn)行局部放電測(cè)試。此時(shí)，通過應(yīng)用上述比率，局部放電測(cè)試的電壓是用液態(tài)氮填充的超導(dǎo)電纜的構(gòu)架測(cè)試電壓的五分之一，以及對(duì)該電纜的全長(zhǎng)進(jìn)行構(gòu)架測(cè)試。局部放電測(cè)試的測(cè)試方法也和IEC 60885-2 Ed.1.01987(b)中規(guī)定的方法一致。如果在常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試中不發(fā)生局部放電，那么被測(cè)試的超導(dǎo)電纜被認(rèn)為具有用于裝運(yùn)的正常介電強(qiáng)度特性。當(dāng)該超導(dǎo)電纜的絕緣層是由PPLP代表的半合成紙時(shí)，如上所述的測(cè)試方法是特別有效的。由于牛皮紙?jiān)诳諝庵邪?，除非它用絕緣油浸漬，否則絕緣強(qiáng)度極其低。相反，為了使用PPLP，聚丙烯的樹脂層存在以及絕緣層中牛皮紙的占據(jù)百分率減小，以致由牛皮紙中包含的水量的影響引起的介電強(qiáng)度特性變化可以被抑制。因此，因?yàn)榭梢允箟拈g隙部分的條件(圍繞絕緣層纏繞的PPLP的繞圈之間的間隙擾亂)顯然不同，所以局部放電發(fā)生電平差發(fā)生。
(修改例1)上述的例子中，當(dāng)應(yīng)用于常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試的電壓被確定時(shí)，參考填充到第一參考超導(dǎo)電纜中的液態(tài)氮的局部放電發(fā)生電場(chǎng)值。但是，在初步介電強(qiáng)度測(cè)試中，液態(tài)氮可以用冷卻至適合于操作超導(dǎo)電纜的溫度的氫氣替換，以及對(duì)于確定應(yīng)用于常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試的電壓，可以參考?xì)錃庵械木植糠烹姲l(fā)生電場(chǎng)值。在此情況下，考慮公差，在適合于操作氫氣的超導(dǎo)電纜的溫度下，在200kPa時(shí)沒有局部放電發(fā)生的應(yīng)力與在室溫下，在200kPa時(shí)的應(yīng)力之間的比率被應(yīng)用于常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試，與上述例子一樣。根據(jù)該測(cè)量值，基于上述比率，確定用于常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試的局部放電測(cè)試的電壓，以及進(jìn)行電纜的全長(zhǎng)的構(gòu)架測(cè)試。如果在常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試中不發(fā)生局部放電，那么被測(cè)試的超導(dǎo)電纜被認(rèn)為具有用于裝運(yùn)的正常介電強(qiáng)度特性。
(修改例2)在上述例子中，初步介電強(qiáng)度測(cè)試和常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試每個(gè)是局部放電測(cè)試。但是，初步和常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試每個(gè)可以被介電損耗正切測(cè)量測(cè)試代替，或可以組合使用局部放電測(cè)試和介電損耗正切測(cè)量測(cè)試?；蛘?，初步介電強(qiáng)度測(cè)試可以組合使用局部放電測(cè)試和介電損耗正切測(cè)量測(cè)試，以及可以僅僅對(duì)于常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試進(jìn)行介電損耗正切測(cè)量測(cè)試。例如，可以對(duì)于初步和常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試采用介電損耗正切測(cè)量測(cè)試，以及測(cè)試的超導(dǎo)電纜的tanδ可以與參考超導(dǎo)電纜的tanδ相比較，以檢查被測(cè)試的超導(dǎo)電纜的tanδ是正常的?；蛘撸梢詾槌醪浇殡姀?qiáng)度測(cè)試采用介電損耗正切測(cè)量測(cè)試和局部放電測(cè)試，測(cè)試電壓可以根據(jù)局部放電測(cè)試結(jié)果來確定，以及在所確定的測(cè)試電壓下，可以進(jìn)行介電損耗正切測(cè)量測(cè)試和局部放電測(cè)試作為常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試，以檢查tanδ是正常的和不發(fā)生局部放電。
(例2)接下來，將論述進(jìn)行介電損耗正切測(cè)量測(cè)試作為初步介電強(qiáng)度測(cè)試和常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試的情況。
此外，在該例子中，與例1中的初步介電強(qiáng)度測(cè)試一樣，預(yù)先測(cè)量用液態(tài)氮填充的第一參考超導(dǎo)電纜的介電損耗正切和用氮?dú)馓畛涞牡诙⒖汲瑢?dǎo)電纜的介電損耗正切。基于JIS高壓測(cè)試方法，進(jìn)行介電損耗正切測(cè)量測(cè)試。
圖2示是出了自從開始冷卻用氮?dú)馓畛涞某瑢?dǎo)電纜的時(shí)間和tanδ之間的關(guān)系曲線。由該曲線明顯看出，如果冷卻開始之后的時(shí)間是0，即，如果在室溫下填充氮?dú)?，那么展示出高的tanδ。另一方面，隨著冷卻時(shí)間經(jīng)過，tanδ降低，以及在給定的時(shí)間終止之后，在液態(tài)氮溫度下，幾乎變?yōu)楹愣ㄖ怠?br> 接下來，為測(cè)試的超導(dǎo)電纜進(jìn)行常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試。也進(jìn)行介電損耗正切測(cè)量測(cè)試作為介電強(qiáng)度測(cè)試。此時(shí)的測(cè)試電壓是初步介電強(qiáng)度測(cè)試中第二參考超導(dǎo)電纜上的測(cè)量電壓。
如果由于對(duì)被測(cè)試超導(dǎo)電纜進(jìn)行常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試，tanδ是正常的，即，如果tanδ的值幾乎是2.0％，那么可以估計(jì)如果用液態(tài)氮填充該電纜，該測(cè)試的超導(dǎo)電纜具有預(yù)定的介電強(qiáng)度特性。
(修改例子)在如上所述的例2中，對(duì)于初步介電強(qiáng)度測(cè)試，使用用液態(tài)氮填充的第一參考超導(dǎo)電纜，但是可以使用氫氣代替液態(tài)氮。在此情況下，在例2中的元件當(dāng)中，填充到第一參考超導(dǎo)電纜中的制冷劑用冷卻至適合于操作超導(dǎo)電纜的溫度的氫氣代替，其他元件和測(cè)量方法和例2中的那些元件和測(cè)量方法一致。如果由于對(duì)該測(cè)試超導(dǎo)電纜進(jìn)行常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試，tanδ是正常的，那么可以估計(jì)，如果用氮?dú)馓畛湓撾娎|，該測(cè)試的超導(dǎo)電纜具有預(yù)定的介電強(qiáng)度特性。
盡管已參考具體實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明，但是在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的條件下，對(duì)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，進(jìn)行各種改變和修改是顯而易見的。
本申請(qǐng)基于2004年6月28日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)(No.2004-190222)和2005年1月7日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)(No.2005-003192)，在此將其引入供參考。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的超導(dǎo)電纜的介質(zhì)強(qiáng)度測(cè)試方法可以優(yōu)選用于特別是裝運(yùn)超導(dǎo)電纜時(shí)的構(gòu)架測(cè)試。此時(shí)，超導(dǎo)電纜可以是多芯超導(dǎo)電纜或單芯超導(dǎo)電纜或可以是AC或DC。
權(quán)利要求
1.一種超導(dǎo)電纜的介電強(qiáng)度測(cè)試方法，其特征在于用氣體代替制冷劑填充被測(cè)試的超導(dǎo)電纜，以及在室溫下進(jìn)行常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試。
2.如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)電纜的介電強(qiáng)度測(cè)試方法，其特征在于在工作時(shí)間用液體制冷劑冷卻該超導(dǎo)電纜。
3.如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)電纜的介電強(qiáng)度測(cè)試方法，其特征在于在工作時(shí)間用氣體制冷劑冷卻該超導(dǎo)電纜。
4.如權(quán)利要求1至3的任意一項(xiàng)所述的超導(dǎo)電纜的介電強(qiáng)度測(cè)試方法，其特征在于所述介電強(qiáng)度測(cè)試方法包括以下步驟提供在預(yù)定壓力下用制冷劑填充的第一參考超導(dǎo)電纜和在預(yù)定壓力下用氣體代替制冷劑填充的第二參考超導(dǎo)電纜；在制冷劑溫度下進(jìn)行第一參考超導(dǎo)電纜的初步介電強(qiáng)度測(cè)試，以及在室溫下進(jìn)行第二參考超導(dǎo)電纜的初步介電強(qiáng)度測(cè)試，以發(fā)現(xiàn)這些電纜的介電強(qiáng)度性能之間的相關(guān)性；基于第二參考超導(dǎo)電纜的介電強(qiáng)度特性發(fā)現(xiàn)測(cè)試電壓；在該測(cè)試電壓下進(jìn)行該被測(cè)試超導(dǎo)電纜的常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試；以及如果在常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試中該介電強(qiáng)度特性被滿足，那么評(píng)估即使用制冷劑填充的被測(cè)試超導(dǎo)電纜也滿足介電強(qiáng)度特性。
5.如權(quán)利要求4所述的超導(dǎo)電纜的介電強(qiáng)度測(cè)試方法，其特征在于該測(cè)試電壓是考慮第二參考超導(dǎo)電纜的介電強(qiáng)度特性的公差的值。
6.如權(quán)利要求4或5所述的超導(dǎo)電纜的介電強(qiáng)度測(cè)試方法，其特征在于該初步介電強(qiáng)度測(cè)試是局部放電測(cè)試，以及基于該局部放電測(cè)試的結(jié)果確定測(cè)試電壓。
7.如權(quán)利要求6所述的超導(dǎo)電纜的介電強(qiáng)度測(cè)試方法，其特征在于在初步介電強(qiáng)度測(cè)試中還進(jìn)行介電損耗正切(tanδ)測(cè)量測(cè)試。
8.如權(quán)利要求4或5所述的超導(dǎo)電纜的介電強(qiáng)度測(cè)試方法，其特征在于該初步介電強(qiáng)度測(cè)試是介電損耗正切(tanδ)測(cè)量測(cè)試，以及當(dāng)發(fā)現(xiàn)該介質(zhì)損耗正切時(shí)，基于該測(cè)量條件確定測(cè)試電壓。
9.如權(quán)利要求1至6的任意一項(xiàng)所述的超導(dǎo)電纜的介電強(qiáng)度測(cè)試方法，其特征在于在常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試中進(jìn)行局部放電測(cè)試。
10.如權(quán)利要求1至8的任意一項(xiàng)所述的超導(dǎo)電纜的介電強(qiáng)度測(cè)試方法，其特征在于在常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試中還進(jìn)行介電損耗正切(tanδ)測(cè)量測(cè)試。
11.如權(quán)利要求1至10的任意一項(xiàng)所述的超導(dǎo)電纜的介電強(qiáng)度測(cè)試方法，其特征在于該常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試是用于該被測(cè)試超導(dǎo)電纜的全長(zhǎng)的裝運(yùn)測(cè)試。
全文摘要
提供一種超導(dǎo)電纜的介電強(qiáng)度測(cè)試方法，該方法可以在不填充制冷劑的條件下評(píng)估其中填充制冷劑的狀態(tài)中的超導(dǎo)電纜的絕緣特性。用氣體代替制冷劑填充被測(cè)試的超導(dǎo)電纜，以及在室溫下進(jìn)行常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試。優(yōu)選，在常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試之前，進(jìn)行初步介電強(qiáng)度測(cè)試。在初步介電強(qiáng)度測(cè)試中，提供在預(yù)定壓力下用制冷劑填充的第一參考超導(dǎo)電纜和在預(yù)定壓力下用氣體代替制冷劑填充的第二參考超導(dǎo)電纜。在制冷劑溫度下，進(jìn)行第一參考超導(dǎo)電纜的初步介電強(qiáng)度測(cè)試，以及在室溫下，進(jìn)行第二參考超導(dǎo)電纜的初步介電強(qiáng)度測(cè)試，以發(fā)現(xiàn)這些電纜的介電強(qiáng)度性能之間的相關(guān)性。此時(shí)，基于第二參考超導(dǎo)電纜的介電強(qiáng)度特性決定該測(cè)試電壓。在該測(cè)試電壓下進(jìn)行常規(guī)介電強(qiáng)度測(cè)試。
文檔編號(hào)G01R31/12GK101036062SQ200580034098
公開日2007年9月12日 申請(qǐng)日期2005年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月7日
發(fā)明者廣瀨正幸, 八束健, 瀧川裕史 申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社